深度｜星舰狂奔：马斯克的太空大棋局

21世纪经济报道记者李强 北京报道

4月20日，马斯克的星舰原型机SN24在得克萨斯州放了“烟花”，虽然许多人感到遗憾，但对于SpaceX而言，这并不太关乎失败与挫折，员工甚至在爆炸之后开了香槟，来庆祝这场“揪心”测试的结束。

作为首款轨道级星舰，是SpaceX经历4年发展和大量原型机测试之后的成果。SpaceX从2019年开始着手研发星舰，但并没有一次完成所有设计，而是效法互联网企业式的“快速迭代”，在开展各种测试的过程中，许多原型机最终损毁或报废。

对于坚持“爆炸式”发展道路的SpaceX来说，此次失败也并不意外，实际上，SpaceX团队对这次发射预期也并不高，马斯克此前预测星舰首飞成功率只有50%，并表示此次发射不会“无聊”。

马斯克表示，如果发射失败，SpaceX将很快再次尝试，“我们正在得克萨斯州南部建造一系列‘星舰’，我们今年有80%的机会进入轨道。”唯一令他担忧的是爆炸会摧毁发射台，“如果我们把发射台熔化了，重建可能需要几个月的时间”，而不管本次星舰起没起飞，飞得多高，只要不炸在发射台上，对SpaceX来说都算是成功。

在本次星舰爆炸后，SpaceX官方调侃称：可能是这次发射还不够刺激，星舰在分离前又经历了一次计划外的迅速解体。马斯克也随即发文表示：“祝贺SpaceX团队对星舰进行了激动人心的测试发射！为准备几个月后的下一次测试学到了很多东西。”

互联网思维造火箭

SpaceX的每次发射都选择面向全世界公开直播，即使沦为烟花秀也泰然处之，这其中当然有创始人马斯克的个人风格，但同时，更离不开SpaceX自身商业化考量下的技术路径。

此次首度以组合体形式试飞的星舰为二级超重型液体运载火箭，由第一级助推器“超重型”和可携带乘客和货物的第二级“星舰”组成，这种设计和常规的火箭类似，但是个头要大上许多，在完全组装之后，星舰组合体创纪录地达到了120米，相当于三四十层楼的高度。

同时，星舰在设计上也与其它火箭极为不同，比如犀利的“铁桶式”外观，在此前火箭主体普遍采取碳纤维复合材料方案的情况下，SpaceX却使用更重的不锈钢，甚至能够在直播中看到“桶身”未喷漆部位的焊接痕迹。

再比如运载火箭在执行不同任务时，火箭发动机一般会选择针对不同飞行阶段量身定做，而SpaceX则是通用性至上。例如猎鹰火箭两级都采用液氧煤油发动机“梅林”，通过批量化生产通用型航天器，达到保证品质稳定且减少个性化设计、生产和测试方面成本的目的。

在传统的航天方案中，碳纤维复合材料主体和定制发动机之类的选择目的很明确，减少火箭自重，提升运载效能，让每次火箭上太空能够带更多东西，而SpaceX给出的回答是：没有什么是多加几个发动机不能解决的。SpaceX直接给第一级助推器“超重型”安了33台并联“猛禽”液氧/甲烷发动机。

还有一个典型的例子是航天器芯片，由于要经受发射时的振动和太空环境中的辐射，往往需要专门设计和测试，导致价格奇高。SpaceX则反其道而行之，购买低等级的民用芯片，通过多个芯片的冗余备份设计减少成本。例如SpaceX量产的猎鹰9号火箭，每一枚都装有三台双核x86的计算机，每台计算机中的两个核各自运行一套飞行控制软件，工作时三台计算机同时计算，相互验证，最大程度降低出错概率的同时，也大大缩减了芯片开销。

“以现有载人飞船搭载的星载计算机和控制器举例，单个控制器价格为500万人民币左右，一共14个系统，为了追求高可靠性，每个系统1+1备份，一共28个控制器，成本总计约1.4亿人民币，而SpaceX的龙飞船主控系统的芯片组仅用了2.6万人民币，成本相差5348倍。”我国民营卫星公司九天微星相关人士在探讨SpaceX在主控系统的成本控制时分析道。

降低成本的另一个重要路径是火箭回收。目前猎鹰9号系列火箭已经对一级火箭完成上百次的成功回收，且SpaceX并没有满足于此。通过超重星舰的飞行试验，SpaceX不仅大幅度提高了火箭的运载能力，满足载人登月的运载能力需求，还在一级火箭可重复使用技术的基础上，进一步发展二级火箭可重复使用技术，追求最终的火箭整体回收复用。

不过，星舰的此次试飞并不涉及回收任务。根据SpaceX的计划，此次进行的科目是轨道级飞行测试，目标是在低地轨道绕地球飞行一圈，过程中，第一级助推器“超重型”将先行落在墨西哥湾，第二级“星舰”在完成综合飞行测试任务后落入太平洋。

而此次升空三分多钟后，星舰在39公里的最大上升高度解体爆炸，虽然没能完成全部计划，但对于SpaceX而言，没炸毁发射台并且成功将火箭送上天就已经是最大的“胜利”，批量化的火箭制造能力也给了SpaceX随时卷土重来的底气。

商业航天“鲶鱼”

尽管SpaceX“激进”的商业化技术路径最终被证明是可行的，但一路的“烟花秀”引来许多争议。

比如SpaceX的发动机“无限并联”思路，虽然能够让星舰克服5000吨总重，实现上百吨的近地轨道运力，但大量发动机同时工作意味着只要有一台发生异常，星舰就可能面临发射失败。

在最新的测试中，SpaceX为第一级助推器“超重型”安装的33台“猛禽”发动机有三台未参与共同点火，而在4月20日的试射中，同样有数台发动机未能点火。这不禁让人联想到50年前，苏联在重型火箭N1上并联30多台NK-15发动机，但后者四次试飞全部因为发动机可靠性不过关而以失败告终。SpaceX重新捡起的“无限并联”思路，最终是直接克服发动机稳定性问题，还是与传统更加保守的航天方案相结合，一切都尚未可知。

航天技术专家黄志澄指出，SpaceX公司在航天领域取得的重大进展，改变了世界航天的“游戏规则”，开创了一种颠覆性创新模式。它本身具有硅谷精神和“互联网基因”，通过应用互联网的快速迭代思维，让传统的航天系统工程注入新活力。

“传统的系统工程，主张在前期研制中要暴露尽可能多的风险，以降低试错成本，因此，在前期研制上往往耗费很多时间和精力。SpaceX公司更强调每一次完整迭代之后产生的‘经验’，包括基于更先进的工具和更优化的供应链协作关系，这种走完多次‘设计、开发、测试’流程所需要的成本已经大大低于20世纪，而每一次经历之后产生的经验，实际上都降低了项目的整体成本。”黄志澄表示。

有媒体报道表达了同样的观点：在火箭开发过程中，SpaceX坚持认为，此类事故是收集数据最快、最有效的方式，这种方法使该公司有别于其密切合作伙伴NASA，后者更喜欢缓慢、有条理的测试，而不是剧烈的爆炸。

这也让SpaceX迅速走出一条火箭降本之路，并从亚马逊创始人杰夫•贝佐斯旗下蓝色起源等一众竞争对手中脱颖而出，成功拿下NASA一次无人登月，两次载人登月，合计超40亿美元的合同。

目前，NASA的SLS火箭的近地轨道运力为70吨，但每次发射的价格却超过20亿美元，每公斤载荷成本折合近三万美元；我国长征-3B运载火箭每次发射成本为7000万美元，近地轨道运力为12吨，每公斤载荷成本折合近6000美元。

相比之下，SpaceX的猎鹰9近地轨道最大载荷为22.8吨，新火箭发射报价为6200万美元，平均每公斤的发射价格不到3000美元，回收火箭则要更低，而星舰在两级火箭全部回收的情况下，近地轨道运力仍能达到100吨。SpaceX负责空间安全方面的高级顾问Gary Henry预计，星舰将把发射价格从每公斤2000美元降至每公斤200美元，甚至更低。

在“火星殖民”的疯狂标签下，星舰的每次试射都牵动着公众激动的心情，而对于商业航天玩家而言，星舰既是鲶鱼，更是渐渐逼近而又无法阻挡的“犀牛”。星舰一旦发射成功，航天运输的市场价格将被大幅降低，届时绝大多数的商业航天项目将涌入拥有绝对优势的SpaceX，在规模效应推动下，完成对于其他玩家的绞杀。

国内追赶脚步

华泰证券在报告中指出，现阶段，通信、导航、遥感卫星的商业化应用刺激了各行业对卫星星座的发射需求，我国火箭行业发射需求强劲的同时，却面临供给不足，火箭运力缺口大的问题，并且认为提升运力可成为我国商业火箭公司主要的技术发展方向。

2015年，国家发改委、财政部、国防科工局等部门联合发布了《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015～2025年）》，明确鼓励民营企业发展商业航天，就此开启了中国航天由单一政府主导向政府主导与市场推动相结合的转变进程。

同年，从中国科学院长春光机所走出来的长光卫星技术股份有限公司(下称“长光卫星”)成功发射自主研制的“吉林一号”卫星，以此为标志，今年已经是中国商业航天第九年，相较于2000年成立的蓝色起源和2002年成立的SpaceX，我国民营航天企业起步更晚，商业运载火箭发展也还处于起步阶段，商业发射任务仍主要靠“国家队”完成。

据华泰证券统计，2015～2021年，我国运载火箭商业发射次数共计84次，其中国家队承担发射任务77次，占比为91.67%，是我国运载火箭商业发射的主力军。而美国在2020～2021年间共计95次的火箭发射任务均由私营企业完成，其中SpaceX为火箭发射主力军，发射次数占总发射次数的58.95%。

目前为止，国内已有多家民营航天企业进行了火箭入轨发射尝试，但只有星际荣耀、星河动力和天兵科技等少数相继入轨成功。同时，由于大多数成功发射火箭为小型固体运载火箭，缺乏高性能大推力运载火箭也是现阶段商业航天产业的主要痛点，市场需求更大的中型液体火箭仍在探索过程中。

其中，星际荣耀的“双曲线一号”，以及星河动力“五发五中”的“谷神星一号”，同属于四级小型固体运载火箭，近地轨道运力都在400公斤左右，其应用场景也主要集中在微小型卫星的定制化发射服务。

在运力更大且更适合复用的液体火箭方面，2022年12月，蓝箭航天首次试射近地轨道运力达6吨的二级中型液体运载火箭“朱雀二号”，遗憾的是，由于二级飞行异常，未能达到入轨速度，发射任务未能取得成功；今年4月2日，天兵科技的三级中型液体运载火箭“天龙二号”在酒泉卫星发射中心成功首飞，将所搭载卫星顺利送入预定轨道，圆满完成任务，“天龙二号”的近地轨道运力为2吨，改进后可以达到4吨。

在发射价格上，抓取目前最成熟的“谷神星一号”来看，其发射价格在500万美元左右，每公斤载荷成本折合约15000美元，是SpaceX猎鹰九号发射成本的5倍。

不过，在小型固体运载火箭站稳脚跟后，星河动力也将更多精力放在可重复使用的大型液体运载火箭“智神星一号”上，并计划在2023年底到2024年上半年之间实施首次入轨飞行试验；继“天龙二号”发射成功后，坚持液体运载火箭的天兵科技计划于2024年上半年完成近地轨道运力达17吨的大型液体运载火箭“天龙三号”基础级火箭首飞；其它更多的国内商业航天企业则是紧锣密鼓地筹备和祈盼着自家火箭的首次成功发射。

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