马斯克的星舰1年3次发射,对中国航天业有何启示?

资料图:马斯克在社交媒体上发布了发射现场图。

郑永春写的

编辑|李珊珊国家安全日是几月几号

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北京时间3月14日晚,马斯克的太空探索技术公司公司开发的重型运载火箭“星际飞船”进行了第三次发射测试。

在此之前,它曾在人类历史上最大的火箭上连续两次失败。

去年4月,星际飞船首次下水。火箭点火3分钟后解体爆炸,最高高度升至39公里。

去年11月,星际飞船的第二次发射测试成功将第一级和第二级火箭分离,但随后第一级爆炸,第二级失去联系。

在第三次发射试验之前,马斯克曾在社交媒体上透露了这次试验的成功概率——“我认为进入轨道的可能性非常高——80%”。在前两次发射测试中,即使是这位以大胆冒险著称的高科技企业家,也只敢把成功概率定为50%。

的确,这一次,这种配备了33台猛禽发动机的“大火箭”似乎状态良好,并没有像前两次那样爆炸。

点火9分钟后,第二级火箭发动机燃烧完成,飞行速度大致足够进入轨道,星舰进入滑行状态。

三艘星际飞船的发射对马斯克意味着什么?

Starship是太空探索技术公司开发的超重型太空空飞行器,由第一级超重助推器和第二级太空空航天器组成。“星舰”全高120米,直径9米,起飞质量5000吨,是历史上运载能力最大的火箭。它的最终设计目标是实现完全可重复使用,能够在发射塔架上控制着陆,并在发射回收后的几个小时内重新发射。而且,星舰进入Tai空后,可以在几百公里高度的近地轨道加油,加油后飞往更远的目的地,如距离3.6万公里的地球同步轨道、距离38万公里的月球和距离5000万公里的火星。

星舰第三次发射后,星舰没有重启发动机,被地球引力拉回大气层。在太空探索技术公司的直播中,人们看到了周围极端高温高压产生的等离子体发出的鲜红色光。随后,信号中断,星舰失去联系。有迹象表明它可能已经解体,它几乎不会到达印度洋的预定着陆点。小猪佩奇社会人的由来

当然,对于马斯克和他的太空探索技术公司来说,这已经是一个值得庆祝的结果了。昨晚星际飞船升起的那一刻,太空探索技术公司的通讯经理告诉媒体:“(这一次),我们比以往走得更远。”

星舰失联的消息传出后不久,马斯克就在社交媒体上发文称:“星舰将让生命穿越星球。”

这种表现与马斯克和太空探索技术公司对火箭的态度有关。这次星际飞船发射已经达到了预定目标:它已经达到了轨道速度;星舰飞船和超重型火箭助推器的飞行距离比前两次试验更远;太空探索技术公司完成了推进剂转移演示并测试了星际飞船的有效载荷门…

据美国有线电视新闻网报道,尽管星际飞船比预期的更早失去联系,但太空探索技术公司从未想过重新使用这艘飞船,其原计划的结局是坠毁。

事实上,太空探索技术公司团队对每次发射抱有较低的期望是正常的。

早在去年4月星际飞船首次发射时,马斯克甚至表示,只要不在发射台爆炸,星际飞船就飞不起来,飞多高都是成功的。

这是因为太空探索技术公司采用了互联网行业快速推出新产品和快速迭代升级的方式。“星舰遵循小步快跑、快速迭代的研发理念,不怕暴露问题。它能从反复出现的故障中迅速找到技术漏洞,并将其优化到下一代版本。”通过一次次发射真刀真枪,发现问题并解决问题,提高可靠性。而不是把时间花在长期的、反复的论证和测试上。

据悉,星舰的开发采用了批量生产的模式。第一批星际飞船总共生产了五艘。虽然这次发射失败了,但马斯克宣布将在几个月后再次发射。这一行为也反映了马斯克在商业航天领域的一个突出特点:冒险精神。

创业风险高。如果100家企业创业,能有几家活下来就不错了。创新也是高风险的。然而,太空探索技术公司的每次发射都向全世界直播,它对发射失败并不恼火,甚至泰然处之。这是因为马斯克对自己最终取得成功有着强烈的信心。这种自信来自于他对技术的掌控。这让我想起在太空探索技术公司开发的早期,当猎鹰系列火箭首次开发时,马斯克只有1亿美元。每枚火箭造价2500万美元,前三次都发生了爆炸。直到第四次发射成功,他才侥幸逃过破产的命运。

在猎鹰系列火箭回收再利用的实验中,一些业内人士并不看好。在陆地回收和海上回收试验中多次发生爆炸。对太空探索技术公司来说,失败似乎不是问题。

too空探索是全人类的共同事业,任何愿意参与其中并积极尝试成功的参与者在某种意义上也是人类的成功。我们应该积极地看待太空探索技术公司和星际飞船。在过去,火箭最重要的性能是运载能力,成本是次要的。目前火箭最重要的能力是性价比。星际飞船等新一代运载火箭的成功将大大降低人类进入太空的成本空,帮助人类在星际间穿越。因此,对中国来说,或许减少审批程序、降低政策门槛、出台激励措施、鼓励商业航天企业大胆尝试、不断创新,可以更好地应对星际飞船和太空探索技术公司带来的挑战。

商业航天也需要星辰大海的梦想。

2015年,以吉林一号卫星发射为标志,中国进入商业航天元年,商业航天在中国正式破冰起航。那段时间,互联网领域的BAT也开始寻找进入航空航天领域的机会(见我的文章《2015年,中国商业航天元年》)。从那时起,在过去的八年里,中国的商业航天取得了长足的进步,以商业模式研制的火箭相继成功发射。但是,在一些鼓励和支持下,发展速度可以更快。

2016年,我还写过一篇文章《未来二十年载人登陆火星》。然而,现在7年过去了,似乎还需要20年甚至更长的时间才能登陆火星。政府层面没有载人登陆火星的计划。幸运的是,马斯克移民火星的计划似乎更让公众感兴趣。vue是什么软件

对于一个企业的发展来说,企业家的风格决定了这个企业的风格和未来。就像比尔·盖茨之于微软,乔布斯之于苹果,贝佐斯之于亚马逊。同样,马斯克的风格决定了太空探索技术公司的风格和价值取向。马斯克不仅是太空探索技术公司,还参与建立了移动支付工具Paypal、太阳能发电项目“太阳城”、时速数千公里的超级高铁项目以及电动汽车特斯拉。这些项目中有许多相似的特点,如技术的颠覆性、项目实施的可持续性、产品发布的高调性和更新频率的快速性。

首先,我们必须承认太空探索技术公司是一家商业航天企业,但它不是一般意义上的私营企业。在欧美小政府、大社会的模式下,大多数项目都会采用商业模式进行开发。太空探索技术公司在创业初期招募了许多美国国家航空航天局航空航天工程师。通过一个特殊的机制,美国国家航空航天局向太空探索技术公司转让了包括航天发动机在内的许多技术,特别是国际空空间站、载人空间站等的大量订单,以帮助它渡过危机。

作为一家商业航天公司,太空探索技术公司非常重视成本控制。一切都简单而朴素,员工以梦想为动力。在强调员工福利的美国,定期躺在地板上加班是员工的自觉行为,这似乎与欧美强大的工会力量对员工福利的要求背道而驰。我们可以看到,在马斯克移民火星和颠覆太空技术的感召下,员工的动力被激发出来,工会的福利被搁置一旁。当然,我们也必须看到,在这背后,马斯克也利用强大的舆论影响力(特朗普也是这么做的)化解了工会和舆论的反对,而且在收购推特后,马斯克还大规模裁员和提高效率,让加班成为常态。

一旦星际飞船获得成功,它需要警惕垄断。

支持太空探索技术公司的勇气和努力并不代表对该公司的完全认可。

在马斯克创办的企业中,强调的是第一性原理。第一性原理是指将事物分成各种元素,分别进行分析,并找到实现目标的最佳路径的方法。这一原则源于古希腊哲学家亚里士多德提出的哲学观点:“每一种制度都有一个基本命题,不能违背,更不能删除。”马斯克曾经说过,有一个很好的思维框架,有点像物理学中的第一性原理推理,它可以将事物还原到本质…因此,我们必须彻底了解问题,然后才能找出最基本的东西。

Starship是基于第一性原理的颠覆性创新。这个例子就像智能手机的出现对摩托罗拉和诺基亚的影响一样,几乎颠覆了整个手机行业。从这个意义上说,我们应该警惕太空探索技术公司对整个航空航天工业的颠覆。这种颠覆在特斯拉汽车身上也有所体现——几乎所有的电动汽车市场和传统汽车市场都被特斯拉玩得不亦乐乎。特斯拉把所有零部件和技术都掌握在自己手里,降价幅度巨大空。因此,只要特斯拉降低价格,其他汽车制造商将几乎无利可图。因此,特斯拉有实力轻松碾压对手。

以星际飞船为例,太空探索技术公司大量生产通用飞船,包括载人飞船、货运飞船、火箭等等。太空探索技术公司的仓库里堆满了数十枚回收的大大小小的火箭,以及像森林一样排列的猛禽发动机。这些航天器批量生产,质量稳定,通用性好,这减少了个性化设计、生产和测试,从而大大降低了成本。

一个令人印象深刻的例子是太空探索技术公司使用日常生活中常用的门把手作为航天器门的开关。因为马斯克认为,生活中的门把手已经商业化了数亿次,并被证明足够可靠,这比工程师为航天器设计门把手要可靠得多,成本也低得多。

另一个例子是航天器上的芯片。由于航天器的芯片必须承受发射过程中的振动和环境中的辐射,因此往往需要特殊的设计和测试,这导致了极高的价格。另一方面,太空探索技术公司采取了不同的方式。它从电子市场购买低档民用芯片,并通过多芯片冗余备份设计实现高可靠性和低成本。就这样,芯片的价格从几百万、几十万降到了几千甚至几百。

在此背景下,一旦星际飞船成功发射,意味着人类进入Tai空的成本将大大降低。到那时,除了确保国家安全外,各国还需要保留小规模独立航天发射能力,大多数商业航天发射将前往太空探索技术公司,其订单将越来越多。订单越多,其经验越丰富;规模越大,越有利于控制成本。这就好比Windows系统在计算机行业中的作用。无论生产谁的电脑,最终都会采用Windows系统。这样,将来很可能无论哪个国家或公司生产航天器,他们都会来太空探索技术公司发射,因为自己发射成本更高。这是非常值得我们警惕的。

事实上,这种垄断的迹象已经出现。在过去的2023年,共有223枚运载火箭和98次太空探索技术公司发射,占全球总数的45%。全球共发射了2945颗卫星,太空探索技术公司发射了2514颗卫星(主要是因为需要建立卫星链网络),占全球总数的87%,是其他国家总和的6.7倍。全球在轨质量为1492吨,太空探索技术公司在轨质量为1286吨,占全球总量的86%,是其他国家总和的6.1倍。下一步,太空探索技术公司可能会利用其成本优势大规模接收国际订单,并逐步占据全球发射市场的主导地位。

幸运的是,中国有很多商业航天企业,据说有数百家。系统中的国有企业和中央企业都是采用商业模式新成立的,并且有纯私人投资。在过去几年中,商业航天企业吸引了一批人才。在过去三年的疫情期间,这些企业大多举步维艰。现在疫情已经结束,这些企业看到了希望,特别是中科航天李健一号火箭的成功发射,逐渐突破了商业航天企业火箭发射载荷和重量能力的限制。下一步,有必要支持一些大型商业航天企业,适当开放一些基础技术,促进其快速成长。

作为航空航天产业发展的第三股力量,这些商业航天企业有望通过高度开放赢得世界市场订单。基于中国工程师的勤奋、智慧和高效的交付能力,有可能在与太空探索技术公司的竞争中赢得一席之地。

回顾中国的航天事业

要在国际舞台上获得一席之地,中国航天有基础。

近年来,中国航天事业发展迅速,在北斗卫星导航系统、载人航天和空站、月球和深空空探测方面取得了巨大成就。在国际上,中国的航天事业发展得比欧洲和俄罗斯好,与日本和韩国相比进步很快。

另一方面,中国航天工业长期坚持独立自主、自力更生的原则,我们所有的核心关键技术都牢牢掌握在中国人自己手中。通过这种方式,航空航天工业的发展避免了瓶颈,可以按照自己的速度发展。这样的布局显然非常有利于行业的长远发展和可持续发展。

例如,探月工程分为绕、落、回三步。它始于2004年,并于2020年成功实现。现在,探月工程四期嫦娥六号、七号、八号的研制工作已经开始。

在探月工程取得成功的基础上,中国启动了田文系列行星探测工程,实现了首次火星探测,随后将开展火星采样返回、小天体探测和木星系统探测。

载人航天工程始于1992年,也经历了三个阶段。2022年底建成中国空站。

北斗卫星导航系统始于1994年,历经北斗一号、北斗二号、北斗三号三个阶段,历时26年。

在中国,这些长达20-30年的航空航天项目经历了几代领导人,它们可以用一张蓝图绘到底,这在欧美民主国家是非常难以实现的。以深度空勘探领域为例。自20世纪80年代以来,美国国家航空航天局经历了老布什政府提出的重返月球计划、奥巴马政府修改的载人登陆小行星计划以及现在拜登政府提出的从月球到火星的计划。这种政策调整对行业的长期发展不利。

在中国特色的政治体制下,航空航天工程的长期规划和分步实施更容易实现。这也是一位美国行星科学同行在与我交流时表达的感受。

当然,目前的情况能够实现主要是因为太空技术高度敏感,与军事高度相关,只能依靠独立。得益于钱学森、赵九章、孙家栋、叶培建等一代代科学家的战略谋划和顶层设计,我们立足实干、自主创新,开创了航天事业的新局面。

与此同时,我们也应该看到另一股重要力量——以以太空探索技术公司太空探索技术公司为代表的商业航天企业迅速崛起。这些商业航天机构带来的两方面进步不得不引起我们的警惕。

首先是星链,成千上万颗卫星被发射到Tai空上,这使得世界各地偏远地区不便上网的人们可以随时随地连接互联网,而且上网成本正在迅速降低,这对许多偏远地区具有吸引力。2021年5月,中国卫星网络集团有限公司成立,相信这方面的差距会逐渐缩小。

第二,太空探索技术公司发射的猎鹰9号系列火箭在载人和货运发射能力以及重复使用方面技术成熟,大大降低了发射成本和人类进入太空的门槛。但是太空探索技术公司并没有就此止步。通过超重星舰的飞行试验,它不仅大大提高了火箭的运载能力,而且满足了载人登月的运载能力要求。而且,在一级火箭可重复使用技术的基础上,二级火箭的可重复使用技术正在进一步发展。这就需要我们考虑如何应对了。

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