SpaceX開創(chuàng)顛覆性創(chuàng)新的新模式

+ 黃志澄（遠望智庫高級研究員）

SpaceX公司創(chuàng)始人馬斯克與獵鷹重型火箭

2020年SpaceX公司在航天領(lǐng)域取得了重大進展。在這基礎(chǔ)上，若在2021年SpaceX公司能如期完成計劃，它很有可能改變世界航天產(chǎn)業(yè)的“游戲規(guī)則”，實現(xiàn)航天領(lǐng)域的顛覆性創(chuàng)新，從而開創(chuàng)顛覆性創(chuàng)新的一種新模式。

2020年SpaceX取得重大進展

SpaceX公司自2002年成立以來，發(fā)展了多項顛覆性航天技術(shù)，如低成本高可靠的火箭重復(fù)使用技術(shù)、火箭垂直回收技術(shù)，新型低軌衛(wèi)星的設(shè)計技術(shù)，衛(wèi)星的成批制造和發(fā)射技術(shù)等，為SpaceX公司在2020年取得重大進展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2020年全球迄今已一共進行了100余次航天發(fā)射，其中美國和中國發(fā)射次數(shù)位列一、二位。中國航天科技集團研制的長征系列火箭仍是中國航天發(fā)射的絕對主力，與中國不同，美國航天發(fā)射主要由商業(yè)航天公司完成，截止11月底，SpaceX公司完成了22次發(fā)射，成功率為100%。在2020年的發(fā)射中，都使用了兩級獵鷹九號火箭，其特點是可重復(fù)使用的第一級助推器。在其中20次飛行任務(wù)中，SpaceX公司都成功回收了火箭的一級助推器，只有兩次失敗。2020年11月24日發(fā)射星鏈衛(wèi)星，所使用獵鷹九號一級助推器達到了復(fù)用7次。

SpaceX公司自2019年5月啟動組網(wǎng)發(fā)射以來，迄今已通過16次發(fā)射將953顆“星鏈”組網(wǎng)衛(wèi)星送入軌道。加上2018年初發(fā)射的2顆原型衛(wèi)星，已發(fā)射“星鏈”衛(wèi)星總數(shù)為955顆。據(jù)報道，美國網(wǎng)速測試統(tǒng)計公司Ookla最新數(shù)據(jù)顯示，“星鏈”衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的試用速度已突破160Mbps，超過美國95%的其它寬帶用戶。

美國《太空》網(wǎng)站稱，美國航天在2020年取得的最大成就，是重新獲得自由載人重返太空的能力。SpaceX公司研制的載人“龍”飛船，先后兩次成功將美國航天員送往國際空間站。北京時間2020年11月16日8點27分，SpaceX公司首次正式載人商業(yè)飛行（Crew-1）在肯尼迪航天中心發(fā)射升空，搭載四名航天員飛赴國際空間站，在美國載人航天領(lǐng)域邁出了重要一步。

2021年SpaceX公司有望實現(xiàn)發(fā)射48次的目標。最大發(fā)射份額仍然屬于SpaceX自家任務(wù)：多達15批星鏈發(fā)射，每批60星，再部署900顆。從此，SpaceX將成為全世界最大的衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)運營商。全年將發(fā)射龍飛船多達7次：4次16人載人航天飛行和3次國際空間站貨運補給飛行。商業(yè)載人航天第二次Crew-2飛行任務(wù)瞄準3月底，商業(yè)載人航天第三次Crew-3飛行任務(wù)目標鎖定9月初。AX-1首次私人載人航天飛行計劃在10月發(fā)射，這是由SpaceX公司與Axiom公司聯(lián)合推出的首班私人航天飛行，由邁克爾·洛佩茲-阿里格里亞、湯姆·克魯斯、道格·里曼、埃坦·斯蒂布組成4人團飛往國際空間站，全程8天。今年底計劃進行太空探險自由飛行的首航，這是由SpaceX公司與太空探險公司聯(lián)合推出的全新路徑的私人太空游第一飛，同樣承運4名太空游客進行為期3～5天的自由太空飛行，飛到800～1000公里的軌道，相當于空間站軌道高度的兩倍。

若在2021年SpaceX能如期完成計劃，其重復(fù)使用火箭技術(shù)與低軌寬帶星座技術(shù)將日臻成熟，并開創(chuàng)商業(yè)載人飛行，從而將改變世界航天產(chǎn)業(yè)的“游戲規(guī)則”，實現(xiàn)航天領(lǐng)域的顛覆性創(chuàng)新，從而開創(chuàng)顛覆性創(chuàng)新的一種新模式。

星鏈衛(wèi)星效果圖。又扁又寬的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)，顛覆傳統(tǒng)主流的衛(wèi)星設(shè)計 。

載人龍飛船飛向國際空間站

美國的顛覆性技術(shù)創(chuàng)新

1995年，美國哈佛商學(xué)院教授克萊頓·克里斯滕森與他的同事在《顛覆性技術(shù)的機遇浪潮》一文中，首先提出顛覆性（disruptive）技術(shù)的概念。顛覆性技術(shù)是一種另辟蹊徑、對已有傳統(tǒng)或主流技術(shù)途徑產(chǎn)生顛覆性效果的技術(shù)，可能是全創(chuàng)的新技術(shù)，也可能是基于現(xiàn)有技術(shù)的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。在這基礎(chǔ)上，克里斯滕森于1997年又出版了《創(chuàng)新者的困境》一書，在書中他首先提出了存在兩種創(chuàng)新，即維持性 （Sustainning）創(chuàng)新和顛覆性創(chuàng)新。維持性創(chuàng)新是企業(yè)沿著既有技術(shù)和產(chǎn)品的改進軌跡逐步向前推進；顛覆性創(chuàng)新則是創(chuàng)造與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的新技術(shù)，創(chuàng)造更為簡單、更加便捷與更廉價的產(chǎn)品。

在過去半個多世紀以來，美國DARPA是世界上最著名的引領(lǐng)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的機構(gòu)，美軍幾乎所有現(xiàn)代武器系統(tǒng)，在很大程度上都離不開DARPA研發(fā)的戰(zhàn)略前沿技術(shù)。DARPA是因特網(wǎng)、隱身飛機、小型化GPS終端、無人機、平板顯示器、腦機接口等項目的開創(chuàng)者。DARPA在長期堅持技術(shù)創(chuàng)新的過程中，積累了豐富的成功經(jīng)驗，奠定了其持續(xù)性發(fā)展的基礎(chǔ)。另一方面，DARPA在技術(shù)轉(zhuǎn)移和與軍種協(xié)調(diào)等方面，在新世紀也暴露出不少問題。

臭鼬工廠（Skunk Works）是洛克希德·馬丁公司高級研制項目團隊的綽號。臭鼬工廠研制了洛馬公司的許多著名飛行器，包括U-2偵察機、SR-71偵察機、F-117戰(zhàn)斗機和F-35戰(zhàn)斗機等。 “臭鼬工廠”是航空工業(yè)中一種采用少量高級人才集中突破研制新型號，解決棘手難題的一種常見模式。它的秘訣是盡可能用最少的人，用最簡單直接的辦法，解決最復(fù)雜的工程問題。另一方面，隨著傳統(tǒng)的軍工企業(yè)越來越龐大和復(fù)雜，原來領(lǐng)軍人物的離去等，在進入新世紀后這種創(chuàng)新模式風光不再。

在政府的支持、風險投資機制及其它多種因素的促成下，在上世紀80年代，美國誕生了一批以硅谷為代表的高新技術(shù)園區(qū)。例如在硅谷集中了斯坦福大學(xué)、眾多高技術(shù)公司和多家風險投資機構(gòu)，成為美國培育顛覆性技術(shù)的一個重要基地。在這些園區(qū)內(nèi)，誕生了引領(lǐng)上一次工業(yè)革命的大規(guī)模集成電路和計算機微型化，并培育了一批新一代的顛覆性技術(shù)，如智能手機、智能機器人、云計算、大數(shù)據(jù)、3D打印、物聯(lián)網(wǎng)、頁巖氣開發(fā)、電動汽車、微小衛(wèi)星網(wǎng)等。

SpaceX如何開創(chuàng)顛覆性創(chuàng)新的新模式

在硅谷成長起來的馬斯克投身于航天系統(tǒng)工程領(lǐng)域，巧妙地將硅谷自下而上的顛覆性創(chuàng)新模式，和DAPRA這種政府主導(dǎo)的由上而下的顛覆性創(chuàng)新模式進行融合，開創(chuàng)了一個全新的模式。這種模式不僅適用于航天領(lǐng)域，也可以適用于其它系統(tǒng)工程領(lǐng)域。這個新模式的主要特點是：

火箭第一級回收常態(tài)化后，SpaceX向回收復(fù)用整流罩發(fā)起挑戰(zhàn)。圖為帶有大網(wǎng)的回收船成功接住從天而降的整流罩。

1.要有充滿理想、熱情和才華的領(lǐng)軍人

喬布斯是滿足上述條件的領(lǐng)軍人，但與喬布斯曾在蘋果公司曾受排擠不同，馬斯克從2002年6月創(chuàng)建SpaceX公司開始到現(xiàn)在，一直是公司的核心和靈魂。在管理上如此，在技術(shù)上更是如此。馬斯克一直是公司的總工程師，公司貫徹的是由他制定的技術(shù)路線。在公司成立后，也曾引進了一批航天技術(shù)精英，如TRW公司的液體推進發(fā)動機專家湯姆·穆勒、在波音公司當了15年德爾塔火箭測試主管的蒂姆·布薩、麥道飛行公司主持“大力神”火箭的結(jié)構(gòu)設(shè)計師克里斯·湯普森和NASA的一批技術(shù)人員等。2009年6月，SpaceX宣布新增航天員安全和任務(wù)保證部，聘請了NASA的航天員肯內(nèi)斯·鮑威索克斯作為該部門的主管及公司的副總裁。除此以外，目前公司總裁格溫·肖特維爾女士是馬斯克最得力的助手。她扎實的航天工程基礎(chǔ)、與美國空軍的良好關(guān)系和女性的管理協(xié)調(diào)才能，讓馬斯克能有更多時間去思考總體技術(shù)問題。

2．要有系統(tǒng)的創(chuàng)新理念和方法

SpaceX公司的創(chuàng)新成功首先歸功于馬斯克的第一性原理思維（“First principle thinking”）。 最早提出這個概念的是亞里士多德，他說：“在任何一個系統(tǒng)中，存在第一性原理，是一個最基本的命題或假設(shè)，不能被省略，也不能被違反。” 馬斯克是“第一性原理”的鼓吹者和成功的踐行者。他說：“我們運用第一性原理，而不是比較思維去思考問題是非常重要的。我們在生活中總是傾向于比較，對別人已經(jīng)做過或者正在做的事情我們也都去做，這樣發(fā)展的結(jié)果只能產(chǎn)生細小的迭代發(fā)展。第一性原理的思想方式是用物理學(xué)的角度看待世界，也就是說要一層層撥開事物表象，看到里面的本質(zhì)，再從本質(zhì)一層層往上走。”根據(jù)馬斯克的第一性原理思維，可以認為最簡單也就最可靠、最便宜。于是就有了使用了27臺相同的“梅林”發(fā)動機并聯(lián)的目前全球最大運力火箭，“獵鷹”重型運載火箭。

其次，SpaceX公司將互聯(lián)網(wǎng)思維用于航天系統(tǒng)工程。SpaceX公司本身具有硅谷精神和“互聯(lián)網(wǎng)基因”，通過深度滲透互聯(lián)網(wǎng)的快速迭代思維，讓傳統(tǒng)的航天系統(tǒng)工程注入新活力。傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程，主張在前期設(shè)計中要暴露盡可能多的風險，以降低錯誤成本，因此，在前期設(shè)計上往往耗費很多時間和精力。SpaceX公司更強調(diào)每一次完整迭代之后產(chǎn)生的“經(jīng)驗”，包括基于更先進的工具和更優(yōu)化的供應(yīng)鏈協(xié)作關(guān)系，這種走完多次“設(shè)計、開發(fā)、測試”流程所需要的成本已經(jīng)大大低于上個世紀；而每一次完整迭代之后產(chǎn)生的經(jīng)驗，實際上是降低了項目的整體成本。

第三，SpaceX公司采用扁平集約的管理機制。區(qū)別于傳統(tǒng)航天企業(yè)，SpaceX公司采用扁平化、集約化的組織管理模式，讓每個崗位的人都能高效工作，并可及時進行信息共享、技術(shù)共享、人員協(xié)同，最大程度簡化決策制定和信息傳遞流程，從而提高了運作效率。SpaceX公司設(shè)置了數(shù)位副總裁，負責各技術(shù)或業(yè)務(wù)領(lǐng)域的工作，實行副總裁帶領(lǐng)項目制，項目團隊可覆蓋多個領(lǐng)域的專業(yè)人才，根據(jù)項目需求和特點組建，各領(lǐng)域的員工平等參與技術(shù)研討、設(shè)計和開發(fā)等工作，能夠使人員最大化地發(fā)揮效能。

3.實現(xiàn)了全鏈條和全過程顛覆性技術(shù)創(chuàng)新

SpaceX公司的系統(tǒng)工程

SpaceX公司的顛覆性創(chuàng)新是一種從技術(shù)到工程的“全鏈條”創(chuàng)新，要走完一個“全鏈條”的轉(zhuǎn)化過程。這個過程一般需要較長的時間。DARPA早在1967年就發(fā)明了因特網(wǎng)的始祖即阿帕網(wǎng)（ArpaNet），而直到1991年才出現(xiàn)因特網(wǎng)。在這個技術(shù)創(chuàng)新過程中，DARPA只負責技術(shù)的演示驗證（如上世紀70年代 DARPA研發(fā)了隱形飛機的試驗機Haveblue），后期的工程階段改由軍種負責（如后來由美國空軍負責研發(fā)隱形飛機F-117）。在技術(shù)向工程轉(zhuǎn)化及其實際應(yīng)用的過程中，不僅時間過長，也有許多技術(shù)中途夭折或被淘汰。SpaceX的創(chuàng)新不僅掌握從技術(shù)到工程的全過程，而且掌握火箭到衛(wèi)星和飛船的航天全產(chǎn)業(yè)鏈，甚至包括下游的供應(yīng)鏈。SpaceX的供應(yīng)鏈管理是建立在數(shù)學(xué)算法基礎(chǔ)上的，簡單、直接、透明。這個體系最大限度的排除了人為因素的影響，減少了人工處理的成本和風險。總之，SpaceX的全鏈條創(chuàng)新，既保證了進度、質(zhì)量和可靠性，又減少了許多重復(fù)工作和大量人力，從而大大降低了成本。

4.善于利用美國政府和社會提供的良好資源

SpaceX在研制獵鷹一號火箭時就接受了DAPRA的合同。NASA給SpaceX提供了資金、技術(shù)和人才的大力支持。SpaceX獲得了NASA提供的高達70億美元的合同經(jīng)費，此外SpaceX的梅林發(fā)動機和垂直回收技術(shù)都是NASA的預(yù)先研究成果。近年來SpaceX完成的發(fā)射任務(wù)有很多來自NASA，軍方和情報部門。無疑，星鏈星座也具有巨大的軍用潛力。

結(jié)束語

Space的顛覆性創(chuàng)新，對中國航天有什么樣的啟示呢？首先，SpaceX公司是我們的競爭對手，他的成功既是對我們的鞭策，也促使我們必須更深入研究這位對手。其次，中國和美國的國情不同。美國的航天界是沒有國營企業(yè)的，只能分出傳統(tǒng)航天公司和新興的航天公司；但是中國有一批強大的航天國企，有60多年的歷史，擁有大量的基礎(chǔ)設(shè)施和一大批精英人才。因此，在新形勢下我們要堅持新型的舉國體制：一方面，面對SpaceX公司的挑戰(zhàn)，要加緊提高航天國企的創(chuàng)新能力，使其成為建設(shè)航天強國的主力軍；另一方面，要加快培育一批新興的民營航天企業(yè)，學(xué)習(xí)SpaceX公司的創(chuàng)新經(jīng)驗，使其逐步成為建設(shè)航天強國的生力軍。