創造歷史的 SpaceX 憑什麼超越百年歷史的波音公司?

作者 | 發布日期 2020 年 06 月 03 日 8:00 | 分類 尖端科技 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


台灣時間 5 月 31 日凌晨 3 點 23 分,SpaceX DM-2 飛龍號(Crew Dragon)在美國甘迺迪太空中心 39A 發射場正式發射成功。約 19 個小時後,載人飛龍號與國際太空站成功對接,開啟了全球商業載人航天新時代。而在這背後,是一場近 10 年的太空競爭。

▲ 2 名太空人進入國際太空站,與 3 位已在國際太空站的太空人正式見面。

忍氣吞聲終究不是長久之計

故事要從國際太空站說起。

國際太空站是如今世界上在軌運行最大的太空站,於 2010 年完成建造任務轉入全面使用階段,主要由美國國家航空暨太空總署(NASA)、俄羅斯航太太空活動國有公司(Roscosmos)、歐洲太空總署
(ESA) 、日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)和加拿大太空局(CSA)共同營運。

為方便太空人往返於地面和太空,經過多年研究,世界上第一種往返於地面和太空的可重複使用航太運載器「美國太空梭」得以誕生。

1981 年 4 月 12 日,第一架太空梭「哥倫比亞號」首次執行 STS-1 任務,拉開了航太飛機時代的大幕。雖然「挑戰者號」、「哥倫比亞號」分別於 1986 年、2003 年失事,但不可否認的是,美國太空梭在太空探索史上仍然具有重要的意義。

2011 年 7 月 8 日上午,「亞特蘭提斯號」從甘迺迪太空中心成功發射升空,這是長達 30 年的美國太空梭時代的第 135 次升空,也是美國太空梭的最後一次飛行。

之後,美國向國際太空站運送太空人和貨物都需要花大價錢購買俄羅斯「聯盟號」飛船 Soyuz MS-17 船票(當前一張船票的票價約為 8,600 萬美元)。「聯盟號」由前蘇聯設計,於 1967 年 4 月 23 日首飛,曾一度成為太空人往返國際太空站的唯一運輸工具。

值得一提的是,一旦國際太空站出現緊急情況,逃生艙也全是為俄羅斯太空人準備的,國際太空站上的美國太空人處於絕對劣勢地位。

對美國來講,忍氣吞聲終究不是長久之計,但畢竟發展航太事業太燒錢了,因此 NASA 便有了一條開放商業競爭的新思路──讓商業公司分擔重任,國家給予技術與經費支持,鼓勵其開發往返太空站和地面的太空飛行器,「Commercial Crew Program」(商業載人開發計畫)應運而生。

(Source:NASA

4 名選手,三輪競爭

根據維基百科,「Commercial Crew Program」始於 2011 年,在隨後 2 年的一系列公開競爭中,波音公司(Boeing)、藍色起源(Blue Origin)、內華達山脈(Sierra Nevada)和馬斯克的 SpaceX 成功競標。

由此,競爭便開始了。

▲ 馬斯克在最新 Twitter 中感慨「9 年了」。

第一輪競爭中,NASA 撥款 13 億美元,為商業公司載人航太技術的開發提供資金。

第二輪競爭旨在確定太空飛行器的具體方案,其中:

  • 藍色起源獲 2,200 萬美元,用於開發其雙錐頭太空艙概念。
  • SpaceX 獲 7,500 萬美元,用於開發飛龍號和「獵鷹 9 號」載人運載火箭。
  • 內華達山脈獲 8,000 萬美元,用於開發「追夢者」(Dream Chaser)太空梭。
  • 波音公司獲 9,230 萬美元,用於開發 CST-100 宇宙飛船。

第二輪競爭於 2014 年 5 月截止,NASA 在競爭者中確定獲勝方案,成功晉級到第三輪競爭「Commercial Crew integrated Capability」(商業載人航太飛行綜合能力)中的公司,也將獲得新一輪的資金支持。

值得一提的是,在這個節點上,貝佐斯創立的藍色起源決定不再參與競爭,但其載人航太計畫仍將繼續,只不過所有經費將完全依靠貝佐斯個人。

在第三輪競爭中,內華達山脈獲 2.125 億美元撥款,SpaceX 獲 4.4 億美元撥款,波音獲 4.6 億美元撥款。

幾輪競爭結束後,2014 年 9 月 16 日,波音的 CST-100 太空飛行器和 SpaceX 的飛龍號最終被 NASA 選中。

對此,內華達山脈向政府問責局(GAO)表示抗議,但被聯邦法院否決。之後,內華達山脈接受了這個結果,在解雇了 90 名員工後,將其「追夢者」太空飛行器重新設計為一種商業航太的租用飛行器,在地面和國際太空站間執行無縫物資補給任務。

也就是說,此時賽道上只剩下 SpaceX 和波音 2 名選手。

向商業載人航太時代衝刺

而 2 名選手在向商業載人航太時代衝刺的過程中,也並非一帆風順。

實際上,按 NASA 最初的計畫,第一批載人航太飛行任務將於 2017 年底前完成,但在太空飛行器和運載火箭的設計、測試和運行過程中出現諸多問題,發射任務一拖再拖──2016 年 5 月,波音公司表示,由於 CST-100 Starliner 飛船首發用的 Atlas V N22 運載火箭存在問題,首飛延遲到 2018 年;同年 12 月,SpaceX 也宣布其首飛將延遲到 2018 年。

與此同時,NASA 也承受著來自俄羅斯方面的壓力──美國太空人參與聯盟計畫(Soyuz programme)的機會日益減少,政府自然也開始擔心起來。

2017 年 2 月,美國政府問責署建議 NASA 為商業載人飛行任務制定進一步的計畫。

基於此,2018 年 8 月,NASA 確定了乘坐 CST-100 Starliner 飛船和飛龍號的太空人;10 月,NASA 宣布,飛船將於 2019 年啟動發射展示。

令人欣慰的是,無載人 SpaceX Demo-1 任務於 2019 年 3 月 2 日啟動,獵鷹 9 號一級火箭成功回收,飛船也成功與國際太空站對接,並於 6 天後返回地球。然而,飛龍號太空艙在 2019 年 4 月的靜態點火試驗中發生爆炸,因此被意外摧毀,再次影響了飛船的載人首飛進度。

而另一邊,波音的軌道飛行試驗和飛船飛行試驗均因 CST-100 Starliner 飛船中止系統試驗失敗而延遲,再加上一些未披露的因素,波音 CST-100 Starliner 飛船的試驗日期不斷延後。

可見,雖然兩者都遭遇了失敗,但 SpaceX 的效率較高,成為超越波音的關鍵。

另外值得一提的是,在三輪競爭之後,波音獲得了 42 億美元撥款,而 SpaceX 僅獲得 26 億美元。於 2002 年 6 月建立的 SpaceX,在已有百年歷史的全球航太航空行業領袖企業面前,拚資歷、拚經費,都是不實際的。

面對這種尷尬的境地,SpaceX 的方案也很簡單粗暴──省錢。

SpaceX 有一項獨出心裁的火箭回收技術,透過採用航太超強度鋁鋰合金材料、增加擋熱板等措施,其火箭已得到多次回收,節省了不少成本,實際上這也是 SpaceX 此次勝出的一個原因。

(Source:SpaceX

後來的故事我們都知道了,SpaceX 率先開啟了全球商業載人航太新時代。

實際上,SpaceX 曾受到不少質疑,馬斯克在 SpaceX 載人火箭發射成功發表會上哽咽著說:

質疑的聲音讓我們更想成功,SpaceX 創立之初我也覺得只有 10% 的可能成功。SpaceX 和特斯拉都曾面臨破產,2008 年是非常艱難的一年,我們試了 4 次才讓獵鷹 1 號火箭成功入軌。

儘管 SpaceX 搶先一步完成首飛,但這並不代表 SpaceX 形成壟斷局面。下一場比拚,哪家公司又會脫穎而出,我們拭目以待。

(本文由 雷鋒網 授權轉載;首圖來源:NASA

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