短短十年 SpaceX推动商业航天领域取得飞跃式发展

火箭发射升空时的场景

划重点

腾讯科技讯 12月12日消息,据外媒报道,2012年5月25日,一艘体型娇小的泪滴状太空船抵达国际空间站,里面装满了为驻留在那里的宇航员送来的各种货物和补给。为国际空间站提供补给的任务已不再罕见,但这艘太空船本身却很独特:它名为货运龙飞船(Dragon cargo),由名为SpaceX的私人太空公司拥有和运营。

在2012年之前,只有政府运营的飞行器才曾访问过国际空间站,这艘货运龙飞船是第一艘与国际空间站对接的商用太空船。这一里程碑是商业太空领域近年来取得的最大成就之一,在过去的10年中,这个领域已经发生了永久性改变。

在这十年中,航天行业的经营方式发生了转变,新的参与者希望进入不同的市场,并推出更雄心勃勃的项目。其结果是商业航天领域出现了爆炸式的增长,它允许私人公司比以往任何时候都更容易进入太空,这既产生了积极的结果,也带来了负面影响。不过,这样的增长为商业太空领域提供了进入本世纪20年代的巨大动力,但目前还不清楚这种速度是否可以保持下去。

新范式转变

自从太空旅行开始以来,商业公司就参与了太空飞行。私人公司为美国宇航局(NASA)建造了土星5号(Saturn V)火箭,帮助其将第一批人类送上了月球表面。但在20世纪的大部分时间里,建造这些火箭和太空船的公司并不单纯专注于太空旅行。取而代之的是,实力雄厚的承包商专门从事太空技术研发,同时也专注于航空和国防等其他技术领域。他们追求纯粹的政府合同,比如NASA和美国国防部。最常见的情况是,政府确切地告诉他们该做什么。

安全世界基金会的项目规划主任布莱恩·威登(Brian Weeden)指出:“在旧的模式下,政府会雇佣洛克希德马丁公司、波音公司或其他公司来建造这些火箭之一。几乎所有的资金都将来自政府,而且政府几乎完全控制所有制造内容。”这就是航天飞机、国际空间站以及詹姆斯·韦伯太空望远镜等项目的建造方式。所有这些东西都是由NASA拥有和运营的,尽管它们都是由承包商建造的。

由承包商建造的航天飞机在2011年进行了最后一次飞行

多年来,拥有最多航天经验的公司始终在追求这些有利可图的政府合同,几乎放弃了私人市场。自2006年以来,美国最大的发射服务提供商联合发射联盟公司(United Launch Alliance)的成立,主要就是为了为美国国防部提供国家安全卫星的发射。

美国南加州大学专门研究新空间的助理教授格雷格·奥特里(Greg Autry)称:“因为我们的公司变得只对政府客户感兴趣,并专注于政府客户。到2010年,也就是本世纪初的十年里,我们在商业太空发射行业完全没有占据任何市场份额。如果泰国的私人公司想要发射电视卫星,或者以色列公司想要发射通信卫星,美国运载火箭甚至都不是最佳候选者。”

但在本世纪头十年,一个新的参与者出现在商业太空竞技场上。亿万富翁埃隆·马斯克(Elon Musk)领导的美国太空探索技术公司SpaceX走了一条与承包商截然不同的路线。这家公司专注于太空旅行,制定了雄心勃勃的长期目标,即将来能够殖民火星。

不过首先,SpaceX必须建造真正的火箭,而且这样做必须有利可图。借助马斯克和早期采用者的私人投资,SpaceX开始自主研发火箭。而且,SpaceX并没有完全专注于政府合同,而是追求任何可能的客户,从NASA和美国国防部,到商业和国际卫星运营商。如果你有想要送入太空的东西,SpaceX都想要帮忙。

随着SpaceX名声鹊起,NASA也开始试验一种新的商业运作方式。这个被称为固定价格合同的想法是这样运作的:NASA将发出服务邀约,例如向国际空间站运送货物。然后,公司会提出自己的想法和工具来实现这个目标。如果NASA喜欢某个项目,它就会拿出一笔钱作为投资,推动公司进入研发阶段。

开发完成后,NASA将支付使用费用。这应该是个双赢的策略。NASA会预先为服务支付较少的钱,而私人公司将拥有并运营他们最终创造的产品。这种模式非常适合像SpaceX这样的公司。它可以利用来自政府的投资来弥补火箭开发所需的资金,然后一旦开发完成,最终使用火箭赚钱。

曾在奥巴马政府时期担任NASA副局长的洛里·加弗(Lori Garver)表示:“这让他们进行了创造性思考。如果你能取得成功,就会有个已经可以保证的市场。”这正是SpaceX受命于NASA开始为国际空间站提供服务后发生的事情。当该公司开发出猎鹰9号火箭后,SpaceX就试图将尽可能多的卫星放在运载火箭的顶部。

2012年5月,SpaceX的货运龙飞船被国际空间站的机械臂捕获

为了获得更多的客户,SpaceX努力通过新的制造方法和垂直整合业务来降低发射成本。最著名的是,SpaceX坚持不懈地追求火箭的可重复使用性能,每次飞行后都要回收,这一壮举意在为公司节省大量制造成本。SpaceX也从这种平价发射模式中收获了好处。

尽管有几次引人注目的火箭故障,但该公司仍然是目前美国最多产的发射供应商,并与来自世界各地的众多客户签订了合同。太空政策咨询机构PoliSpace创始人吉姆·蒙西(Jim Muncy)说:“他们瞄准了私人市场,因此也希望刺激私人市场蓬勃发展。”

利弊皆有

资本主义最终在2010年代渗透到了航天领域,这意味着竞争正在如火如荼地进行。在过去的十年中,其他发射提供商也在寻找降低成本的方法,其中有些公司也在追求可重用性。新参与者陆续登场:蓝色起源公司(Blue Origin)、维珍轨道公司(Virgin Orbit)、火箭实验室(Rocket Lab,)等等。随着发射成本的下降,太空变得比以往任何时候都更容易进入。

在过去的十年中,摩尔定律也最终控制了太空飞行领域,卫星和飞行器被制造得更小。与公交车大小的前辈相比,这些麦片盒大小的卫星更容易制造,也更便宜,发射成本更低,在火箭上需要更少的空间。因此,只专注于制造小型卫星的公司取得了巨大成功。希望将某些东西送入轨道的研究机构和大学更容易做到这一点。这一趋势,加上更多的运载火箭,导致了商业公司的新运载火箭和卫星网络呈现爆炸性增长。

所有这些进步确实带来了意想不到的后果。SpaceX的崛起也促使SpaceX粉丝的崛起。与其他首席执行官不同的是,马斯克的粉丝们将他奉为近乎于神的地位,看成是人类的救世主,将带领我们走向火星上的乌托邦。以任何理由批评他和SpaceX都有很大的风险,因为你很可能会被认为是在破坏文明进步。

这是不幸的,因为如今各种各样的怀疑都有其理由,因为SpaceX的主张和雄心比以往任何时候都更加崇高。最新的说法是,该公司将在2022年之前在月球上着陆全新的巨大飞行器。但这样的飞行器还没有制造出来,而且肯定还没有飞起来。NASA天体生物学和行星防御项目顾问琳达·比林斯(Linda Billings)在接受采访时表示:“他们做出的每项声明,无论多么古怪,在很大程度上都没有受到批评。”

这些公司想要承担的某些更艰巨的项目,在未来也可能产生危害。值得注意的是,SpaceX、OneWeb和其他公司都在关注一个新的航天市场,即用数以万计的卫星填满近地轨道,以便将互联网覆盖到地表。

为了推动商业航天产业的发展,政府对这些更具创业精神的公司几乎没有任何监管。为发射提供许可证的联邦通信委员会(FCC)在审批方面一直非常宽松,给SpaceX和OneWeb的大规模卫星网络计划大开绿灯。现在,没有什么能阻止他们以指数级的速度在轨道上增加卫星数量。

SpaceX部署首批Starlink卫星之前的场景

目前还不清楚这会对地球周围的空间造成什么影响。已经有人担心,如此多的卫星将改变夜空,使天文学家难以在如此多的人造天体从头顶呼啸而过的情况下对宇宙进行详细的观测。但更令人担忧的是,所有这些卫星将大幅增加已经拥堵不堪的太空区域。在接下来的几年里,将数以千计的卫星送入轨道可能会极大地增加物体相撞的可能性。最终的结果可能是低地球轨道变得过于拥挤,基本上无法使用。

虽然这十年见证了商业太空领域的巨大进步以及雄心勃勃的增长,但许多公司承诺过的许多事情并没有兑现。最值得注意的是,商用飞行器的载人航天尚未完全成熟。太空旅游公司蓝色起源公司和维珍银河公司认为,客户可能会在这十年内飞行。然而,这个梦想要等到本世纪20年代才能实现。

比林斯说:“布兰森(维珍银河创始人)说我们将在2008年开始运送游客,这个承诺兑现了吗?”与此同时,SpaceX和波音公司始终在开发新的运载工具,根据NASA为国际空间站提供补给的新承包模式,将人类运送到国际空间站。虽然这个过程可能比其他承包方法便宜,但开发过程仍然充满了延误和挫折,无论是因为严格的监督、低预算,还是仅仅是单纯的工程问题。

首批NASA宇航员原定于2017年乘坐这两家公司的飞行器进入太空,现在他们可能要等到2020年才能实现第一次飞行。无论你使用哪种合同方法,创造新的客运航天器来保证人们的生命和安全仍然需要大量的时间。

展望未来

随着21世纪20年代的到来,商业太空产业将有很多东西需要证明,特别是当许多人的目光开始超越近地轨道之外的时候。许多私营公司的目标是在未来几年内将机器人探测器送上月球,而SpaceX、蓝色起源等公司都誓言将来会把人送上月球。目前还不清楚他们需要多长时间才能实现目标。第一家私人公司,一家以色列非盈利机构,今年试图登陆月球,但没有成功着陆。

归根结底,目前还不确定是否有更有雄心的太空旅行市场。就连卫星市场近年来也出现了疲软,这或许可以解释为何SpaceX试图通过其卫星网络将自己转变为面向消费者的企业,因为它需要资金来维持运营。

可怕的想法是:如果没有更多的钱挤入太空领域会如何?专家们长期以来一直在预测,私人空间站将主宰低地球轨道,成为游客度假或度蜜月时经常光顾的地方。最终,私人公司希望在月球表面寻找水冰,他们可以将其转化为饮用水或月球基地的火箭燃料。这一切听起来都像是美好的未来。但NASA前副局长加弗说:“坦率地说,月球物质的商业化不会那么快,因为短期内没有市场。但任何人都可以告诉你,在NASA之外还有更大的发射市场。”

未来十年将向我们展示,商业航天产业是否能与过去10年所取得的进步相媲美。也许这些公司最终会把我们带出地球轨道,带着人类一起进入更远的深空。或者,它可能揭示出,在可预见的未来,太空市场仍将继续贴近我们的家园。(腾讯科技审校/金鹿)