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【微航天】看SpaceX如何搞航天

 

2014-07-15 姜百汇 微航天 微航天

SpaceX公司并不是美国唯一和第一个试图涉足航天的私营公司,而它之所以没有像早期那些壮志未酬的私营企业一样随风飘逝,主要归功于它完全商业化的运营思路和始终贯彻的成本控制理念。为了控制成本,SpaceX公司可谓别出心裁,将节约体现在了每一个环节。


小团队干大事:1700人搞航天


SpaceX公司科研队伍并不庞大,连同发射场员工加在一起总共才1700多人。在当前往往采用大团队研制火箭的传统面前,这一数字简直是不可思议的。


要知道,波音公司仅研制“三角洲-4”一个火箭型号,就扔进了近1000名工程师。SpaceX公司创始人艾隆·马斯克从不认为只有大团队才能做大事,他希望人尽其能。他本人就既是首席执行官,也是首席技术官,这样运作起来也如臂使指,游刃有余。


SpaceX公司不仅精兵也简政,没有臃肿的组织机构,公司结构清晰明了,除去发射场人员外,公司大多数员工在同一楼层办公,以硅谷开放式工作环境降低交流成本。公司也没有繁琐、严格的管理制度,氛围自由开放,穿着T恤、牛仔裤甚至奇装异服的年轻人穿梭在办公区,23岁的首席测试工程师则经常裸露着满是纹身的胳膊。

降低成本:尽量应用现有技术、场地和材料


为了缩短供应链、以严格的纵向整合来降低开发成本,SpaceX公司没有采用行业内雇佣分包商来设计和制造发动机的常规做法,坚持关键系统自行设计生产的原则。为此,公司专门组建了一个核心团队,致力于研制一种结构简单、性能安全、成本低廉的全新火箭发动机。


在过去30年时间里,整个美国只研制出两种火箭发动机,但SpaceX公司仅仅用3年多时间就为其第一款火箭“猎鹰-1”研制出专门的发动机“灰背隼-1”。

在生产领域,产品的通用化会避免很多重复的投入,是降低成本的惯用做法。SpaceX公司在动力系统选择、箭体设计、导航控制等方面都尽力做到通用,预计在后续的“猎鹰-9”和“重型猎鹰”中都将使用“灰背隼-1”发动机。


从零部件到整个系统,SpaceX公司都力争做到可重复使用。“猎鹰-1”的80%部件在设计时考虑了重复使用,发动机可以由工程师在控制台通过遥控随时关闭,这较之于传统火箭发动机一旦点火就无法“回头”的发射方式,既安全又节俭。


另外,从“猎鹰-1”火箭系统来看,火箭的第一级用于装载货物,进入轨道后释放货物并坠毁。在第一级与货物进入轨道之后,负责提供推力的第二级与第一级分离,“乘坐”降落伞落地,最终被回收和再利用。“猎鹰-1”从而成为除航天飞机外,唯一可以重复使用的升空设备。以往的航天飞机虽然可以重回地球,但是推动航天飞机的三级火箭全部一次性“报销”。至于发射卫星的火箭,也都是“潇洒走一回”。


在零部件和工艺设备的应用上,SpaceX公司尽一切可能使用成熟的技术和现成设备。SpaceX公司目前的主力发动机“灰背隼-1”中至关重要的喷注器,采用的就是阿波罗计划中登月舱发动机上的同种产品。燃料箱壳体的2195铝锂合金,也是在航天飞机外置燃料箱中使用过的成熟材料。至于“猎鹰-1”中采用的搅拌摩擦焊工艺更是大路货,只需要直接购买即可,这避免了重新进行工艺研发所需投入的成本。


此外,SpaceX公司没有固定的发射场地,它租用美国宇航局的卡纳维拉尔角发射场和范登堡空军基地发射场。它不使用价格昂贵而先进的固体燃料作为火箭燃料。这些措施有效地帮助SpaceX公司在发射环节减少了不少费用。


便宜才是竞争力:费用仅为商业航天发射市场的1/10


如果说SpaceX公司的发射报价具有绝对的竞争力,那么它的研发费用对于各国航天机构或商业航天公司来说,更是一种震撼。


猎鹰-9重型运载火箭从设计到首次发射用了4年半时间,研发费用仅仅略多于3亿美元。而美国同类的EELV火箭则花费约35亿美元,“阿里安-5”的研制费用则更高。


至于飞船的研发,由零开始的“龙”飞船从设计到首次发射用了4年时间,研发费用约3亿美元。而日本HTV货运飞船花费了8.5亿美元,欧洲ATV货运飞船花费了19亿美元。这些对比无不显示出SpaceX公司在成本控制上的巨大成就。


入行之前,卓越的技术领悟力和前瞻的战略眼光就让马斯克意识到,开发火箭技术的费用并不是高不可攀,是国家及政府的垄断经营造成的效率低下,导致当前全世界范围内空间发射成本居高不下。他的目标是将发射费用降低到当今商业航天发射市场的1/10,并计划在未来研制超巨型火箭用以星际移民。到目前为止,前一个目标已经实现了。


 

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