SpaceX何以成為世界航天界的「成本卷王」?

2024-06-21     觀察者網

十幾年來,中國航天一直都是世界航天界的「成本卷王」。

直到我們遇上了馬斯克和他的SpaceX。

2009年到2018年的九年時間可以說是中國航天的」黃金髮育期」——九年時間裡,中國航天發射次數全球占比從7.69%攀升到了34.21%,終於在2018年登頂全球第一。

但到了2023年,情況就完全變了。

2023年,中國航天發射67次,這已經是中國航天迄今為止最好的成績了。但全球來看,中國航天發射次數占比只有三成,因為這一年的發射冠軍是美國,發射了116次,更精確地說,應該是SpaceX——發射了98次,占比44.34%。

而如果看更關鍵的指標——「發射質量」——那麼SpaceX的地位就更超然了:2023年,SpaceX一共發射了1195噸的載荷,占了全球的80%。

根本原因是:SpaceX報價實在太低了,市場競爭力實在太強了。

中國航天的發射成本真的很高嗎?

那要看跟誰比。

同樣是發射一公斤載荷上天,在傳統航天的圈子裡,中國「長三乙」的報價為6400美元,美國的「德爾塔」則逼近12800美元——這數據還是美國人自己統計測算的。

實際上,多少年來,單位發射成本最低的始終都是中俄兩國的火箭,我們這邊是「長三乙」和俄羅斯那邊是「質子」和「安加拉河」,單位價格基本都在6000-7000美元/kg,而美國和歐洲的傳統航天部門報價則往往會超過10000美元。

由此可見,「高成本」是全世界所有傳統航天的共有問題,不是我們一家的問題。而解決高成本的方式,就是完全另起爐灶的「商業航天」。

而在商業航天的圈子裡,SpaceX的「重型獵鷹」把這個價格打到了2000美元左右。最近這幾天,隨著SpaceX「星艦」第四次試射取得了前所未有的大成功,馬斯克商業航天的路子,看來是越走越寬了——因為如果「星艦」可以成熟運行,那麼衛星發射成本將會面臨一場史詩級暴跌,最低預計可以下探到200美元/公斤的史上最低。

獵鷹重型火箭

顯然,SpaceX取代了沿用傳統航天模式的中國航天,

成為了新一代更厲害的「成本卷王」。

商業航天作為一個產業,它的形成、發展策略也都是按照產業邏輯來進行的。中國想發展商業航天,要去研究的是商業模式和內在規律,而不是很多人津津樂道的「人的問題」。

當然了,把鍋甩在人身上,用道德去解答一切問題,相比起查資料、問專家可輕鬆太多了。

01.傳統航天和商業航天的本質差異

八十年前,美國科學家克勞德·香農提出了「資訊理論」,此後的網際網路、移動通信等諸多行業都可以視為是其理論的延伸。(值得一提的是,香農本人是一個非常有趣且傳奇的科學大拿,大家有時間可以去看看他的相關資料,非常精彩。)

在「資訊理論」的理論體系中,香農提到了一個很有趣的東西——「冗餘度」。

簡單粗暴的理解就是:人們所傳遞的信息中有相當一部分內容是多餘的,有些情況下,你把這些多餘的內容省略掉,最後接收到的信息雖然少了些東西,但也還能用——舉個例子:「華中科技大學的「計算機科學與技術專業」實力不俗」這句話在口語裡完全可以壓縮成「華科計算機很牛逼。」

後來,這個理論被用到了文件壓縮和遠程通信上。我們手機拍攝的高清視頻傳到微信上就糊了,這就是這種理論的表現——高清的視頻被壓縮了,犧牲了一些畫質,但卻更方便傳播了。

講這些內容,就是為了我們更好地去理解傳統航天和商業航天之間的差別。

因為對「冗餘度」的理解,恰恰就是傳統航天和商業航天之間的一個本質差異。

你說「華科計算機很牛逼」,我還以為「華科」是一個電腦品牌呢。但你說「華中科技大學的計算機科學與技術專業實力不俗」,這就非常精準,肯定不會產生歧義了。

因為,「精準」和「冗餘」「高成本」是一體的,

因為,「簡潔」和「有損」「便宜」是綁定的。

不可能三角

傳統航天,恰恰就是一個極其講究「精準」的領域——當年周恩來總理提出的「嚴肅認真,周到細緻,穩妥可靠,萬無一失」的十六字方針至今都還掛在火箭院辦公大樓門口。

「精準」,是必須靠「冗餘」來保證的,而「冗餘」,意味著容錯空間。

所以,在傳統航天體系中,有相當大比例的機構、人員、設備並不和火箭、衛星的製造直接相關,但為了保證精準與可靠,這些機構、人員、設備又是不能省的——比如「遠望」系列的航天測量船和各種地面站。

甚至在火箭的設計中,足夠的冗餘容錯設計也是極為重要的一環,你必須在火箭緊張有限的空間、重量要求下額外安排相當部分的備份措施。另外,在零部件採購上,重視精準可靠的傳統航天往往也會要求零部件有近乎極端的可靠性——這其實也意味著零部件在溫度、壓力、抗干擾性能上有足夠多的冗餘。

哪怕是馬斯克的「獵鷹9號」也有相當程度的冗餘設計——只不過沒有傳統航天要求那麼高罷了。

按照馬斯克的那套理論,我們當然可以為了節約成本砍掉這些和火箭製造無關的開銷。但我們要真的這麼乾了,那空間站、登月之類的項目也就別想了,因為對於空間站、登月這種更講究精準可靠而不是成本的項目來說,這些看似「冗餘」的安排是絕對不可捨棄的。

關於航天領域的精準和冗餘,其中最極端的例子就是很多網友拿出來玩兒梗的「火箭點火要求用右手大拇指且還要反覆練習。」有很多人說這屬於中國特有的「核心技術」,但其實吧,只要是傳統航天,這種安排都是少不了的——NASA那邊把太空人從基地運往發射架的中巴車也是專門設計改造的「Astrovan」,難道坐公交車就不行了?

NASA Astrovan

還是那句話:傳統航天,意在精準可靠,而冗餘是保證精準可靠的必要條件。精準度要求越高,冗餘配置的就越多,容錯空間就越大——傳統航天對精準可靠的追求,必然帶來很多在外人看來匪夷所思的冗餘。

最終的結果就是:航天體系中安排了大量的配套機構、人員、設備,人員要訓練,設備要設計、維護......這些林林總總的成本最後都會被分攤進火箭的發射成本之中。

現在,你知道在傳統航天時代的中國航天有多牛了吧?

因為美國人也好,俄國人也罷,天底下的傳統航天都追求精準可靠、都要準備大量冗餘,但我們能在提供冗餘、保證精準可靠的同時還有能力把成本壓下來。更何況美國對咱們航天口的制裁封鎖可一點都沒鬆懈,每年不知道因此損失了多少商業訂單——要知道,商業訂單越多,意味著你火箭就造的越多,成本也就越能被攤薄。

即便這樣,咱們依舊能做到傳統航天時代的最強性價比,你說這了得嗎?

但現在,時代變了。

隨著科技和社會的發展,航天這件事兒開始變成產業了——通信、遙感、導航......太多太多行業現在都需要在太空里布局,需要發射衛星的單位漸漸從原來的軍隊和科研院所,變成了各行各業的商業公司。

這時候,成本問題就成了一個不得不去好好思考的敏感問題。

回到我們開頭的那個例子:為了視頻內容在用戶之間的傳播更便捷,微信一定會壓縮原本高清的視頻畫質,這就是捨棄冗餘而追求效率的典型案例。

但是這影響我們看視頻了嗎?好像也並沒有。

因為當事務發展到了特定的階段,有的東西是可以被省略的。

02. 新時代的新要求

30歲以上的朋友應該對2000年前後咱們小學時代的電腦課還有印象——那時候去學校機房上電腦課之前可是要穿鞋套的,不僅要穿鞋套,機房地板也是特製的架空層。

其實現在想想就很搞笑:難道不穿鞋套就用不了電腦了?就小學生鞋子上帶的那點灰塵,真的能給那些386/486電腦多大的毀滅效果嗎?2013年我大學畢業的時候,我那機箱裡還掏出來一堆蟲子呢,也沒見它們影響我打遊戲啊。

說白了,「穿鞋套」這件事兒,其實就是千禧年時代對電腦的一種「冗餘措施」——因為當時計算機成本太高了,學校買來都是要當寶貝一樣供著,生怕學生搞壞了。

最後讓這種「冗餘措施」消失的,是電腦的大範圍普及——自從計算機普及後,下一次電腦再和腳產生聯繫,就是我們坐在網吧和宿舍裡邊玩邊摳腳了。別說灰塵了,煙灰掉進鍵盤裡也沒見誰把這個當回事兒的。

所以,整個邏輯其實是這樣的:因為資源緊張、成本高昂,所以每一次使用都要格外重視,每一次都要配備足夠的冗餘措施來做保險。但隨著技術發展,隨著成本和門檻越來越低,產品可靠性越來越高,我們也就不用那麼緊張了,相應的冗餘也就可以減少了。

時間到了2010年前後,航天領域其實也漸漸走到了這樣的一個節點——近地軌道的火箭製造、衛星製造、發射等等環節其實都已經很成熟了,生產力也上來了,已經有了大規模低成本生產的條件了。

與此同時,需求側也變了:最典型的衛星產品,從原來的大型、軍用、高軌道變成了小型、商用、低軌道——這就讓衛星的研製時間從六七年變成了幾個月,從幾千萬美元的成本變成了只要幾百萬元人民幣,衛星已經從原來的實驗室里的科研設計,變成了流水線上走下來的工業品。

馬斯克的SpaceX,踩中的就是這樣的一個趨勢。

馬斯克砍成本的案例,我們之前講過,很多媒體也都說過,這裡就不多贅述了,說來說去都是一些「用不鏽鋼造火箭」、「用工業級零部件取代航天級零部件」的高水平小故事......這些都是小操作,對於降低成本很有用,但更重要的,其實是以下兩點:

第一,死磕獵鷹平台和梅林發動機,進行通用化的設計,實現火箭零部件批量化的生產。最終的結果就是「獵鷹9號」變成了「獵鷹重型」,而兩種火箭之間的零部件通用程度相當高——重型獵鷹某種意義上完全可以說就是「獵鷹9號乘以三」。

第二,看準了衛星通信的市場,靠著NASA和美軍的支持,搞了星鏈計劃。

發展到現在,獵鷹系列352次發射取得了350次成功,成功率99%,可靠性已經達到了世界頂級。星鏈公司去年也實現了盈利,現在也能獨立賺錢養家了。星艦第四次試射也取得了前所未有的成功,眼看著兩三年內就要服役。

馬斯克的管理能力、個人魅力,NASA的技術積累和訂單,華盛頓老同志和軍頭們的鼎力支持......這些因素都促成了SpaceX的成功,但根子上,起到本質作用的,還是生產力水平到火候了,航天相關生產製造,已經可以大規模工業生產了。

03. 中國商業航天,前途如何?

馬斯克和SpaceX再牛逼,和我們其實也沒啥太大的關係。

如果有,那也是競爭關係。

我們最關心的,其實是中國商業航天的前途問題。

不過,話說回來:中國商業航天的前途,真的僅僅是航天工業的事兒嗎?

怎麼可能?

2023年,星鏈業務的收入是42億美元,而火箭發射業務的收入是35億美元,SpaceX與其說是一個火箭公司,不如說是一個電信服務商,只不過他們不建基站和鐵塔而已。現在SpaceX在全球已經有了230萬付費用戶,大多數都在美國——美國拉垮的基建反而成了星鏈發育的熱土,畢竟中西部平原里的農場主們也是有上網需要的,美國電信肯定不會給他們專門修鐵塔,但馬斯克的衛星在這個時候可就太有用了。

特別值得注意的是:2023年星鏈的用戶幾乎翻倍,增長了90%,國際用戶則直接漲了200%。

說白了,星鏈賺的就是那些基建薄弱地區連不上正常網絡的人的網費——在法國,星鏈的收費現在最低只要45美元/月了,而美國市場上,平均的花銷是120美元/月。而且買這種服務的並不是什麼需要天天進山下海的特殊用戶,人家真的就是日常上網用。

現在,「終端用戶——星鏈業務——SpaceX」的鏈路已經跑通了,尤其是星鏈業務已經比射火箭更賺錢了。說到底就是:造火箭並非難事,真正的問題在於找到足夠的客戶——只有客戶足夠多,火箭發射成本才會被攤平,投資人們也才會有信心。

星鏈這兩年的成績表明:靠著星鏈業務也可以支撐火箭發射的成本了,

因為火箭成本足夠低,所以能搞星鏈業務;

因為星鏈用戶越來越多,所以衛星需求越來越大;

因為衛星需求越來越大,所以火箭越射越多;

因為火箭越射越多,所以成本越來越低。

......

綜合起來就是:因為成本低,所以成本低。

只是對於我們來說,問題就比較尷尬了,尤其是類似星鏈的業務,基本上只能在海外市場發育了——因為本土的基建太牛逼了,走到哪裡都有信號,聯網這件事對我們來說本身就很低成本,用衛星反而成本高了。

對中國商業航天來說,星鏈的這個路數肯定是走不通了,即便能走也是在海外,且不說成本上能不能擊敗星鏈,到時候來自大洋彼岸的各種制裁肯定也是少不了的。總之,我們肯定也要發展衛星網際網路,但我們肯定不急於和星鏈爭奪市場。

因此,在這個語境下,對於中國商業航天來說,命運與前途就取決於三個東西:

第一,國家的支持。

第二,中國整體產業的發展升級。

第三,海外市場拓展。

短期內,官方的政策支持和訂單就是及時雨。近地軌道衛星發射的任務,完全可以交給發育中的商業航天公司來外包,一方面降低發射成本,一方面培養本土商業航天公司。與此同時,傳統航天部門則可以騰出產能來完成登月、探索火星之類成本上不怎麼敏感的任務。

而至於長期發育,則取決於我們整體的產業升級和海外市場——我們需要越來越多對太空有訴求的公司和產業,我們需要幫助亞非拉不發達的第三世界兄弟姐妹們發射屬於他們的衛星,你看我們幫巴基斯坦發射衛星後當地人興奮成啥樣了麼?這事情是有前途的。

結語

有人說馬斯克和SpaceX相當於是給航天領域做了「祛魅」,撕下了航天領域長期以來的神秘外衣——這個觀點很有意思,但並不是特別嚴謹——咱們小時候用電腦還要穿鞋套呢?最後難道有人給電腦「祛魅」了麼?

根本來說,這是一個生產力發育到特定階段的必然結果而已。

不過,很多人拿著馬斯克的成功說國內如何如何,這就很搞笑——馬斯克奮鬥二十年,終於讓大家都看到了航天產品的工業化,終於讓航天從科研項目變成了大產業,終於下掉了航天領域自從冷戰時期就套上的光環。

結果這幫人又給人家馬斯克戴回去了。

當然,馬斯克和SpaceX的成功實際上也給了我們很多啟示:

第一,中國的航天從技術上可以把馬斯克按在地上摩擦,空間站和登月都是馬斯克現在根本玩兒不了的東西,所以技術問題並不是中國商業航天發育緩慢的根本問題,真正值得思考的問題是:是什麼在支撐馬斯克和spacex讓他們可以一路炸炸炸而不泄氣。

這個問題歸根結底就是:因為spacex的營收讓人有希望,讓投資人看到了成功的希望,然後支持他繼續炸炸炸。讓支持你的人、讓旁觀你的人越來越多地在你身上看到希望,這才是取得更多人支持乃至成功的路徑。

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第三,商業航天快速發育的前提是旺盛的需求,這一點在國內是比較尷尬的。因為馬斯克的成功來自於波音洛馬他們組織的ULA聯盟割韭菜割的太狠,NASA繃不住了才需要扶持一個民間機構射火箭。再加上美國基建本來就不太行,帶來了衛星網際網路需求。

但我們不一樣,中國航天祖祖輩輩玩兒的就是一個童叟無欺、質優價廉,本來就不割韭菜,本來就是成本卷王。我們的基礎建設主打的則是一個無孔不入——只要有人定居的地方就一定給你水電網都接上。

這個,看上去就像是世界給我們開了一個不大不小的玩笑。

因此,SpaceX當然是我們應當追趕的目標,但其路徑並不適合我們——我們的基建和火箭報價本來就挺好,沒必要重複走他的路,畢竟那不是我們的路。

馬斯克的星艦已經逼近成功,這很好,因為他又一次地在航天產業的探索上做出了偉大的嘗試。而對我們來說,先在全球範圍內挖掘出足夠的客戶,顯然更重要。

客戶到位之日,就是中國「星艦」起飛之時。

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