高瑜 張蕊
(1.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2.中國(guó)空間技術(shù)研究院 3.北京空間科技信息研究所)
空間探索技術(shù)(SpaceX)公司創(chuàng)建于2002年,公司創(chuàng)始人、現(xiàn)任首席執(zhí)行官艾倫?馬斯克原為貝寶(PayPal)公司創(chuàng)始人。SpaceX公司員工超過(guò)1800人,公司資產(chǎn)約為13億美元,計(jì)劃于2013年上市。截至2012年5月,SpaceX公司運(yùn)作大約10億美元的資金,其中2億美元來(lái)自于私募股權(quán)資本,1億美元來(lái)自于馬斯克個(gè)人投資,其他投資者投資約1億,其余6億美元來(lái)自長(zhǎng)期發(fā)射合同和研制合同的工程進(jìn)度款。美國(guó)航空航天局(NASA)投入4億~5億美元,占了發(fā)射合同工程進(jìn)度款的主要部分。除了與NASA簽訂合同執(zhí)行“國(guó)際空間站”(ISS)商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)外,SpaceX公司還與私營(yíng)公司、非美國(guó)政府機(jī)構(gòu)和美國(guó)軍方簽訂了發(fā)射服務(wù)合同。
SpaceX公司能夠創(chuàng)造商業(yè)航天的一大奇跡,這與公司的創(chuàng)始人、企業(yè)文化、管理理念、美國(guó)航天工業(yè)基礎(chǔ)、政府支持密不可分。
SpaceX公司雖然不是傳統(tǒng)的航天企業(yè)大鱷,也沒(méi)有得到NASA或其他航天企業(yè)的直接技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)膊⒉皇峭耆资制鸺摇9镜恼Q生也得益于NASA和美國(guó)空軍過(guò)去數(shù)十年時(shí)間里對(duì)航天工業(yè)的巨額投資。美國(guó)航天工業(yè)具有世界上最高的技術(shù)水平和最完善的產(chǎn)業(yè)鏈,還有數(shù)量眾多、經(jīng)驗(yàn)豐富的工程人員。
在SpaceX公司管理層中,眾多高管曾在大型航天企業(yè)或政府機(jī)構(gòu)任職,具有豐富的管理經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)的技術(shù)水平。在SpaceX公司的產(chǎn)品中,大量使用成熟技術(shù)和成熟設(shè)備。SpaceX公司目前的主力發(fā)動(dòng)機(jī)灰背隼-1至關(guān)重要的噴注器來(lái)自于“阿波羅”計(jì)劃登月艙下降段發(fā)動(dòng)機(jī)?;冶出?1整體設(shè)計(jì)也源自天合汽車(chē)集團(tuán)(TRW),SpaceX公司推進(jìn)部門(mén)副總裁就是TRW公司的核心設(shè)計(jì)師之一。SpaceX的2195鋁鋰合金以及攪拌摩擦焊的使用,并不需要像其他國(guó)家航天機(jī)構(gòu)那樣獨(dú)立研發(fā)工藝,2195鋁鋰合金早已在航天飛機(jī)外掛燃料箱上使用,攪拌摩擦焊只需要直接購(gòu)買(mǎi)相關(guān)設(shè)備即可,這在很大程度上降低了火箭的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。在美國(guó)強(qiáng)大的裝備制造業(yè)和航天工業(yè)的支持下,SpaceX公司沒(méi)有聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟等公司沉重的歷史負(fù)擔(dān),加上更靈活的機(jī)制,相比其他國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更有優(yōu)勢(shì)。
SpaceX公司的發(fā)展與美國(guó)政府機(jī)構(gòu)的支持息息相關(guān)。初期的SpaceX公司缺乏收入,如果外部環(huán)境一直如此,可能會(huì)像早期那些商業(yè)航天公司一樣垮掉。對(duì)SpaceX公司幫助最大的是NASA的轉(zhuǎn)變。2004年美國(guó)總統(tǒng)小布什連任后推出“星座”計(jì)劃,提出重返月球和載人火星的發(fā)展目標(biāo),這為地球軌道商業(yè)運(yùn)輸發(fā)展提供機(jī)遇,商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)(COTS)計(jì)劃應(yīng)運(yùn)而生。此后,由于缺少資金,美國(guó)取消了“星座”計(jì)劃,提出美國(guó)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)是低地球軌道以遠(yuǎn)的月球、小行星、火星探測(cè),明確支持商業(yè)公司開(kāi)展低地球軌道運(yùn)輸服務(wù),商業(yè)運(yùn)輸正式登上載人航天舞臺(tái)。
雖然SpaceX公司獲得了大量商業(yè)合同,但SpaceX公司使用“獵鷹”火箭進(jìn)行商業(yè)發(fā)射次數(shù)很有限,靠已有商業(yè)合同的定金無(wú)法實(shí)現(xiàn)自2007年以來(lái)的連續(xù)4年盈利,因此NASA的COTS等項(xiàng)目的支持對(duì)于SpaceX公司的發(fā)展是至關(guān)重要的。其實(shí)SpaceX公司并非孤例,二戰(zhàn)后波音公司的波音707客機(jī)遠(yuǎn)銷(xiāo)世界各地,但作為波音707的原型,美國(guó)軍方采購(gòu)的C-135運(yùn)輸機(jī)數(shù)量更多。這種來(lái)自政府的大力支持,使美國(guó)航空航天工業(yè)具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。SpaceX公司獲得的政府合同不過(guò)是這一幕的重演,這也使得SpaceX公司相對(duì)其他國(guó)家的航天服務(wù)商具備更大的成本優(yōu)勢(shì)。
雖然艾倫?馬斯克致力于發(fā)射費(fèi)用的降低,但首席執(zhí)行官的個(gè)人意愿并不一定能變成現(xiàn)實(shí)。對(duì)SpaceX公司來(lái)說(shuō),競(jìng)爭(zhēng)壓力也是成本控制成功的重要因素。
SpaceX公司作為新興的小公司不同于壟斷市場(chǎng)的聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟,既缺乏人脈關(guān)系也沒(méi)有充足的歷史發(fā)射業(yè)績(jī),在COTS項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)中更有歷史悠久的軌道科學(xué)公司這種對(duì)手。SpaceX公司在COTS項(xiàng)目的兩輪競(jìng)爭(zhēng)中不得不降低成本來(lái)盡力加分。
SpaceX公司開(kāi)發(fā)了原始設(shè)計(jì)就具備載人能力的“龍”飛船,在COTS項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)中已經(jīng)占盡先機(jī),如果當(dāng)時(shí)直接競(jìng)標(biāo)必然壟斷市場(chǎng)。為此NASA專(zhuān)門(mén)推進(jìn)了商業(yè)乘員開(kāi)發(fā)計(jì)劃,多家公司都提出了自己的載人飛船方案。然而在眾多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的壓力下,SpaceX公司也沒(méi)有提高成本。
艾倫?馬斯克是SpaceX公司首席執(zhí)行官和首席專(zhuān)家,作為總設(shè)計(jì)師監(jiān)管火箭和飛船的研制工作,他同時(shí)也是特斯拉(Tesla)電動(dòng)汽車(chē)公司的首席執(zhí)行官。此外,艾倫?馬斯克還是太陽(yáng)能城市公司的非執(zhí)行主席和主要股東,太陽(yáng)能城市公司目前是美國(guó)最主要的太陽(yáng)能系統(tǒng)供應(yīng)商。
馬斯克認(rèn)為在天災(zāi)和自我毀滅(如核戰(zhàn))的威脅下,移民其他星球是人類(lèi)文明得以延續(xù)的唯一方法。他認(rèn)為,有三個(gè)領(lǐng)域最有可能影響人類(lèi)的未來(lái),其中就包括空間探索以及最終開(kāi)拓地球軌道以遠(yuǎn)的疆域,到達(dá)多個(gè)星體。而實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)最好的方法是普及太空旅游,使其成本可承受。馬斯克認(rèn)為現(xiàn)有各國(guó)航天機(jī)構(gòu)深受官僚主義的束縛,造成航天發(fā)射費(fèi)用居高不下。他認(rèn)為更靈活的商業(yè)公司開(kāi)展航天活動(dòng),可以大幅度降低航天發(fā)射費(fèi)用。在出售了貝寶公司的股份后,馬斯克于2002年創(chuàng)立SpaceX公司,并親自擔(dān)任首席執(zhí)行官和首席專(zhuān)家,他的目標(biāo)是將發(fā)射費(fèi)用降低到當(dāng)時(shí)商業(yè)航天發(fā)射市場(chǎng)的1/10,并計(jì)劃在未來(lái)研制超重型火箭用于星際殖民。正是基于這樣的雄心壯志,獵鷹-1和獵鷹-9火箭在初始設(shè)計(jì)中都考慮了可重復(fù)使用問(wèn)題,以達(dá)成發(fā)射費(fèi)用降低一個(gè)數(shù)量級(jí)的目標(biāo)。SpaceX公司當(dāng)前的成功,馬斯克個(gè)人的夢(mèng)想與進(jìn)取發(fā)揮了巨大作用。沒(méi)有這樣胸懷大志的企業(yè)家,不可能造就SpaceX這樣富有進(jìn)取精神的公司,也不會(huì)出現(xiàn)如此成功的成本控制和由此產(chǎn)生的低廉發(fā)射費(fèi)用。
SpaceX公司的工作方式不同于波音這種大型公司,更像是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)公司。它遵循硅谷式的文化,公司所有的辦公室空間都是開(kāi)放式布局,馬斯克也有一個(gè)開(kāi)放式的小隔間。員工都很有歸屬感,稱(chēng)自已為SpaceX人。員工們經(jīng)常游走在裝配平臺(tái),而馬斯克親自參加每次任命。馬斯克相信創(chuàng)業(yè)初期“所有人參與”的企業(yè)文化對(duì)公司實(shí)現(xiàn)雄偉的計(jì)劃至關(guān)重要。他認(rèn)為,當(dāng)員工知道目標(biāo)是什么和為什么時(shí),他們會(huì)做得更好。當(dāng)人們期待工作的到來(lái)并能夠享受工作時(shí)是非常重要的。
SpaceX公司強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)單化、低成本和高可靠的管理理念。通過(guò)對(duì)內(nèi)改變傳統(tǒng)的管理體制、對(duì)外摒棄分包商,公司降低了成本并提高了工作效率。公司獨(dú)立承擔(dān)項(xiàng)目的整套系統(tǒng),包括設(shè)計(jì)、研制、測(cè)試和制造主要部件,NASA僅負(fù)責(zé)進(jìn)度、安全監(jiān)管和提供技術(shù)支持,這樣降低了成本,保證更高效的質(zhì)量控制,并在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和制造團(tuán)隊(duì)之間確保高效的溝通反饋。SpaceX公司將管理目標(biāo)集中在簡(jiǎn)單、經(jīng)過(guò)可靠性驗(yàn)證的設(shè)計(jì)上,從而降低了復(fù)雜系統(tǒng)的成本。
此前,NASA與承包商,如波音、洛馬公司簽訂合同時(shí),NASA擁有所有權(quán)并負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。而在商業(yè)運(yùn)輸計(jì)劃中,NASA購(gòu)買(mǎi)SpaceX公司的服務(wù),而不是設(shè)備,這樣為政府節(jié)省了資金,降低了成本。但是,NASA必須預(yù)先提供一定的資金,SpaceX公司利用這些資金進(jìn)行航天器的建造。通過(guò)與NASA合作,而不是競(jìng)爭(zhēng),SpaceX不僅要打造一個(gè)商業(yè)航天企業(yè),更要贏得利潤(rùn)。在COTS計(jì)劃中,SpaceX公司自始至終獨(dú)立開(kāi)發(fā)“龍”飛船、“獵鷹”系列火箭,包括主發(fā)動(dòng)機(jī)和上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)、低溫貯箱結(jié)構(gòu)、電子設(shè)備、制導(dǎo)和控制軟件以及地面支持設(shè)備,同時(shí)公司還擁有自己的任務(wù)控制中心。
馬斯克認(rèn)為官僚主義是發(fā)射費(fèi)用虛高的最關(guān)鍵因素。SpaceX公司通過(guò)縮短供應(yīng)鏈,盡力做到自己設(shè)計(jì)生產(chǎn)火箭飛船的子系統(tǒng),以高度的縱向整合降低了成本。在工程設(shè)計(jì)上,SpaceX公司的獵鷹-9和重型“獵鷹”火箭都將使用灰背隼-1型發(fā)動(dòng)機(jī),在箭體設(shè)計(jì)和導(dǎo)航控制等方面都將盡力通用,通過(guò)火箭部件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,以批量生產(chǎn)降低分?jǐn)偟脑O(shè)計(jì)費(fèi)用并降低生產(chǎn)成本。
獵鷹-9的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射費(fèi)用為5400萬(wàn)美元,目前已經(jīng)在政府和商業(yè)市場(chǎng)都獲得了訂單。馬斯克很自信地認(rèn)為,由于SpaceX公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)中進(jìn)行了高度的垂直集成,價(jià)格還將隨著時(shí)間的推移進(jìn)一步下降。按2008年簽訂的“龍”飛船ISS固定價(jià)格貨運(yùn)合同,單次費(fèi)用為1.33億美元。NASA授予SpaceX公司16億美元的合同,購(gòu)買(mǎi)12次貨運(yùn)服務(wù)。雖然由于通貨膨脹等因素,當(dāng)年的1.33億美元已經(jīng)貶值,但固定價(jià)格合同意味著即使發(fā)生通貨膨脹,報(bào)價(jià)也不會(huì)增加,這體現(xiàn)了SpaceX公司超強(qiáng)的成本控制能力。
相比其他國(guó)家政府航天機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司,SpaceX公司的研發(fā)成本更具優(yōu)勢(shì)。獵鷹-9重型運(yùn)載火箭從設(shè)計(jì)到首次發(fā)射,用了4年半時(shí)間,研發(fā)費(fèi)用僅僅略大于3億美元。“龍”飛船從設(shè)計(jì)到首次發(fā)射用了4年時(shí)間,研發(fā)費(fèi)用約3億美元。自2002年創(chuàng)立以來(lái)到2010財(cái)年,SpaceX公司總支出略少于8億美元,公司自2007年度以來(lái)連續(xù)5年盈利。