一夜之间 Space X就干翻了中美俄？

　　12月22日，朋友圈里发生被一条新闻刷了屏，事情的起因是这样的：美国东部时间12月21日20：29（北京时间22日上午9：29），美国太空探索公司（SpaceX）在佛罗里达州卡纳维拉尔角成功发射“猎鹰9号”（Falcon9）火箭，并在升空后10分钟成功完成第一级火箭回收任务。

　　这个了不得的新闻似乎极大地刺激了一些人的肾上腺素，连带着新闻标题都耸动起来：

　　看看这些标题，“颠覆航天业”、“史诗般的胜利”，甚至还有“干翻美俄中”等等——字里行间，马斯克和他领导的Space X似乎一夜之间K.O.了中美俄三大国的所有航天机构，把他们几十年的成就统统踩在了脚下，实在让人怀疑他们会不会把读者吓得要去吃个茶叶蛋压压惊。

　　“他们通常一次发射报价为5400万美元，火箭的制造成本为1600万美元，如果火箭能够重复使用，那么一次发射的燃料费仅需20万美元。”

　　嗯，也有稍微靠谱一点的：“这是人类第一个可实现一级火箭垂直回收的轨道飞行器。一级火箭的回收将大幅降低发射费用。”从这些新闻中，你似乎可以看到一个私人航天公司正如一轮朝阳般升起，中美俄等国的官方航天机构应该挖个地洞钻进去。不过先等等，这事好像上个月也来过一次。

　　就是这个了，当时同样引发了媒体的亢奋和铺天盖地的报道。当然，SpaceX的“猎鹰9号”火箭比上面提到的Blue Origin的New Shepard火箭更加复杂——简而言之，更高更快更大，双方完全不在一个数量级上。以至于在“猎鹰9号”火箭成功回收后，Blue Origin创始人、亚马逊CEO杰夫·贝佐斯（Jeff Bezos）给马斯克发的一封贺电引发网友群嘲，仅仅是因为他欢迎后者加入“已实现成功回收火箭”的豪华午餐。

　　当然，讨论贝佐斯和马斯克谁更牛逼并不是今天的主题。今天的问题是，SpaceX和“猎鹰9号”究竟有多牛逼？

　　SpaceX究竟牛不牛？

　　SpaceX的这事情的还得从私人航天事业的起步说起。国内媒体虽然把SpaceX捧得很高，“干翻美俄中”，但是SpaceX实际上，美国的美国国家航空航天局(NASA)是它万万不敢得罪的角色，甚至有人把SpaceX戏称为NASA的干儿子，因为它的技术大都来源于NASA的让渡，它的大部分合同同样来自NASA的赐予。

　　冷战时期，美国的航天计划军用色彩深厚，航天计划往往都带有军事上的需求，同时兼顾军事和商业这种“大而全”的需求，增加了航天器设计的复杂性，也引发了一系列的设计问题——一个重要的分系统或关键零部件失灵，就可能导致重大事故。最典型的受害者就是航天飞机，复杂的设计引发的保养困难和安全隐患导致它不得不提前退休。

　　90年代，美国航空航天业发生重大整合，联合发射联盟(ULA、波音和洛马组成的联合企业)的垄断程度大大加强，甚至一度成为NASA的唯一发射商。垄断巨头自然在风险和收益的平衡上变得更加挑剔，喜欢高价的国防大单，看不上小小的商业发射，甚至连发动机的生产也不上心，这直接导致美国至今还被俄罗斯的RD-180发动机卡着脖子。要知道，RD-180发动机的研制过程中，美国的普惠公司也出了大力的。

　　所以，为了抑制ULA的漫天要价，NASA决定给它们培养一个对手，因此给向SpaceX转移了大量成熟技术。成熟的，另一种说法也可以是“过时”的。“猎鹰9号”使用的“梅林”(Merlin 1D) 液氧煤油发动机的性能虽然在媒体上被吹得很先进。但实际离现代商业发射高端水平还有点距离，主要胜在便宜够用。

　　白菜价——这个一度令中国人自豪的词汇在这里被SpaceX夺了去，它开出的发射价格已经低到了令人发指的程度，据称单次发射仅要5400万美元——中国的白菜价也在6000万美元以上，ULA的发射单价更是高达数亿美元(《航空周刊》,2011)。实际上蓝星上尚未出现任何一家可以和它竞争的企业，这是它能够扫到大量商业订单的原因。

　　那是不是说明私人航天企业效率更高？恐怕不然，毕竟它是站在NASA这个巨人的肩膀上起来的。实际上，SpaceX所依赖的技术都是老巨头们花费大量资金，甚至是美国人民的税金研发出来的。而那些真正的核心技术NASA是不会转让给SpeceX的，毕竟NASA还有个亲儿子洛克达因，而NASA发射深空探测器还是要使用ULA的大型火箭。

　　所以，SpaceX的优势并不在于它的产品有多先进，而在于控制成本生产出合格的产品，甚至个别细节上还能有所突破。为做到这一点SpaceX也付出了代价：就在今年4月，SpaceX距离火箭成功软着陆只差一点点距离，但仍然发生偏差，导致回收失败；今年6月，SpaceX再一次在发射中发生了火箭爆炸事故。这也许也是SpaceX这次突然把回收地点改回陆地的原因——陆地回收大大简单于海面回收，SpaceX承受不起再一次失败了。

　　SpaceX另一个重要的优势则是它的老板马斯克(Elon Musk)，看看他所涉及的领域——汽车、航天、太阳能、能源储备、卫星，甚至还准备搞45分钟跨越美国的超级高铁。这些牛逼到不行的点子使得这位明星般人物的曝光率大大增强，大众关注度也水涨船高。

　　实际上，世界上类似SpaceX的公司并不少，一如前文提到的Blue Origin。只是对于媒体和大众来说，这些都不比不上马斯克明星的光环。

　　“猎鹰9号”究竟牛不牛？

　　前面我们已经知道了SpaceX最大的优势在于白菜价，那么研究可重复使用火箭的根本性目的也就很明确了，那就是——省钱！省钱！省钱！——重要的事情说三遍。

　　那么此次成功，真的说明SpaceX已经走在省钱的阳关大道上了？恐怕不然。此次仅仅实现一级火箭的垂直回收，和回收轨道运载火箭并不是一个相同的概念(甚至颇有些国人认为火箭回收就是可整只火箭射出去，再整只收回来再用，更是与事实相差十万八千里)。

　　不错，回收一级火箭固然可以省下一部分制造成本(不管正确与否，回顾一下那些新闻报道——“一次发射的燃料费仅需20万美元”)。但是为了实现火箭回收，必然要担负额外的燃料重量和增加相应的额外结构，这导致火箭成本和燃料成本的上升，更不用提火箭燃料的每次加注本身就是一种高难度，高成本的行为；前述行为又导致火箭整体质量增加，成为火箭发射的额外负担。过高的死重，又将引起运载能力的下降，从而带来经济性上的损失。近地轨道上这种损失或许可以接受，放到高轨道上？就呵呵吧。

　　其次，虽然燃料成本在火箭成本中占比不高，但是发动机呢？火箭发动机完全不同于航空发动机，目前的运载火箭发动机都是一次性用品。人类只有在航天飞机的发动机上实现了部分重复使用。航天飞机的轨道器可重复使用100次，轨道器上的主发动机可重复使用50次，固体助推火箭可重复使用20次(《国际太空》，2015年3期)。但航天飞机的轨道器在每次飞行后，要经过几个月的维修并耗费大量资金，因此并没有实现使用成本的降低，这一问题同样是“猎鹰9号”所面临的重大难题。

　　何况，可重复使用火箭需要解决的何止是一个发动机问题，箭体的结构寿命是否能够继续支持使用？一二级的分离机构是否被破坏？外部结构是否被烧蚀影响？相关零部件是否需要更换？即使以上这些统统不是问题，可以实现重复使用，但是为得出以上结论而花去的检测费用，恐怕也不小。

　　所以，归根结底，研究火箭可重复使用技术的目的是为了省钱，但是究竟是否能够成功省钱，能省多少钱，这一切目前统统不得而知。而重复使用以节省成本这一设想也不是什么新鲜事物，一个失败的例子就在眼前——航天飞机。航天飞机被认为是美国航天史上一次错误的尝试，可重复使用的航天飞机并没有给美国政府降低多少运算，算上其巨大的维护成本，航天飞机发射比火箭发射更贵。“猎鹰9号”是否会重复航天飞机的老路也不得而知。

　　降低航天成本是大势所趋，尤其对于小载荷、中低轨道航天器而言。这也是各国目前研发的重点——国内也有长征6号发射、含能结构的研究等尝试，spaceX的可回收火箭算是另一种低成本之路的尝试。目前各国谁也不知道究竟哪种技术路径才是正确的未来方向，大家都在试错之中，至于届时鹿死谁手，还是拭目以待吧。