為什麼航天飛行如此複雜和成本高昂？

11-29

每一次航天飛行都需要耗資數億，用時也很久，但是科幻小說里總喜歡把飛船的地天交流寫的很方便，隨便一艘飛船就能自由往返地面和太空，當然這是美好的幻想，那麼為什麼我們無法實現這樣的幻想，我們離這種幻想還遠不遠？
補充一下：如果核聚變技術投入商業化是否會帶來成本大幅降低？根本的動力問題解決了，會這樣嗎

答主說個某航天航空公司測試一個盒子的故事。

看了上面幾位的回答，的確是描述了為什麼航天航空價格高的某些原因，但是還有一些東西是大多數不在這個行業內做的人所了解的。我能說的也只是從其中一個角度去反映一些這個行業特有的文化。公司有保密條理，為了避免牽扯進不必要的麻煩，我就不能把事情說的太詳細了，大家諒解。

我工作的單位是某公司的振動實驗室。
201X年第一季度末的時候，部門的項目經理跑來問我「準備好了嗎？那個『盒子要回來了』，星期一就到「。
這個盒子是某航空飛行器上的某電腦盒子，公司兩年前拿下的項目，去年同一時間就在我的實驗室里測試了。當時順利通過了振動的測試，結果在真空溫度測試的時候，發現了有一個設計問題。經過各種糾結，各種角力，最終結果是盒子發回去重新設計。現在盒子終於修改好了，返還回來讓我們測試。

「EDU （Engineering Development Unit) 么？」我問項目經理。
「EDU跳過了，沒時間，他們用電腦模擬計算說服了客戶直接進行Qual Unit 測試「項目經理說「進度已經拖了一年，他們恨不得昨天就把盒子測好了」。
我略微有些不爽，不測EDU直接測Qual Unit總有些擔心。
另外還有一個不爽的原因，這個項目團隊從一個月前就告訴我還有一個星期就到，結果又拖了一個月才到，而且他們一來就一堆人。
「馬戲團又要進城了」我這麼對項目經理說。

時間總是過得很快，星期一一大早，我明顯感覺到所有人都忙了起來。
部門設備負責人C跑來問我，防靜電毯準備好了嗎？盒子今天寄過來。我說，一年前就放在那了，現在還在那，貌似有人把接地拔下來過。C說「不行啊，這得讓計量部門的人來重新驗證貼牌。你再去看看其他設備是否都在檢測截至日期內？「然後我就一個個設備差檢測截至日期。

這個團隊是另外一個分公司來的，但是分公司之間不能直接合作，工作必須分清，所以接下來的兩三天都是比平常更加繁瑣準備工作。

項目團隊專門從他們的分公司的人派來人檢查接地系統和防靜電設備。盒子的專用測試設備從分公司調來以後，又要再分別做一次硬體和軟體的測試。盒子發過來之前，專用的運輸箱必須經過檢測。盒子造價大約3百萬人民幣，運輸箱也要上萬。

項目團隊同時，我們實驗室這邊也要做其他一系列準備。要重新申請一批感測器，振動測試的機器也要重新做一次調測，以確保正式測試時可以使用。

星期一到星期五像一年前一樣重新開始了每天早上8點例會，例會固定的都會有差不多十個人，平均每人時薪都在幾百人民幣以上，偶爾也會來個百萬年薪以上的人旁聽。這裡面都有誰呢，我知道的有機械工程師，軟體工程師，電子工程師，質量工程師，項目經理，產品設計人，動態分析師，測試總監，項目經理的經理，項目團隊的客戶，還有一些我無法直接知道的人。每個都有每個人的意見，時常是喋喋不休的。每天預計開半個小時的會議，通常都能拖上一個小時。航天航空項目都是按小時計費的啊，一個小時會議下來幾千人民幣的錢就不見了。

測試總監是項目團隊的，我是實驗室這邊的測試工程師。實驗室有實驗室的小時工，項目團隊有項目團隊的小時工。由於工會的原因，雙方的小時工都只能做特定的工作，不能互相干涉。小時工以外的其他人員不得做任何體力活。你也許會想，小時工不貴啊。錯了，我們公司的小時工起薪就一百多人民幣一小時，加班1.5倍工資，節假日雙薪。你又會說了，不讓他們加班，到點就換一批小時工不就好了？這幾乎不可能，每個小時工都受過各種所需的專業訓練，然後會得到虛擬證照，在他們要去執行一個事項的時候，質量工程師必須確認他們擁有相關證照才能讓他們去做。舉個簡單的例子，把盒子安裝到震動測試台上的時候需要擰螺絲。質量工程師要確認力矩扳手還在校準有效期內，然後確認力矩扳手的設定準確，最後確認執行的小時工擁有使用力矩扳手的虛擬證照，當小時工完成事項後，他還必須在實驗流程書上的指定的那一行蓋上自己的印章。正因為要求如此嚴苛，所以這些小時工才能拿到這麼高的工資。也因為如此，項目團隊也經常很苦惱，因為小時工如果不願意加班，那麼他們就無法執行某些事情，那麼項目就得停下來。

終於到了可以開始測試的那天，每天電話會議上我聽到的那些聲音的主人都出現在了實驗室里。我看著他們，清一色的男人，絕大多素腦袋上都沒有多少毛，要不就是肚子鼓起。

項目經理走過來問我，你都準備好了嗎？
我苦笑說「沒有呢，我今天剛拿到說明書，還得讀一讀「。

說明書是今天早上剛由項目團隊帶過來的，而且不是一本，是好幾本。
裡面有「振動測試說明書」，「衝擊測試說明書」，「專用盒子運行測試設備軟體硬體使用說明書」，「操作以及保養說明書」，另外還有我們自己實驗室的「實驗室盒子振動和衝擊測試說明書」。

我偷懶了，看著這些書的時候就得像看合同一樣逐字逐句的看完。如果一旦發現一處錯別字，那就可能導致重大錯誤。另外，因為這些說明書都是已經發布了的，如果發現有錯誤，不能就立刻「劃紅線」改掉，必須先由相關工程師確認，然後告知測試總監，測試總監再上報給項目總監，項目總結如果覺得太嚴重，就還得繼續網上報，然後等批示。修改這樣的錯誤，短則幾小時，長則幾天。

一切準備就緒以後，我們開始了繁瑣，嚴苛的測試工作。我每天都會被測試總監催問，今天晚上可以安排人加班嗎？大多數時候我們無可避免的都會加班。每天10小時的高強度工作是習以為常的。

測試先進行的是衝擊測試，然後進行的是振動測試。每一步都必須按照說明書上的流程走。每完成一個步驟，相關執行人或則測試總監就必須要在上面蓋章或則簽名。另外，還必須在實驗記錄本上記錄下詳細發生的情況。盒子在振動台以及衝擊實驗台上的測試時間加起來不超過1個小時，可是單單是衝擊測試就進行了好幾天，這其中大部分時間都花在了完成流程上。除了流程外，為了確保測試的產品不會受到意外損壞，我們還必須在每次實驗前都那一個複製品做一次一模一樣的測試，以確保各項實驗設備都能正常使用。

人算不如天算，起初一切都很順利，衝擊測試順利完成了，可卻在做震動測試的第一軸測試時發生了意外。為了模仿實際飛行器上的安裝情況，項目團隊在盒子以及測試的夾具之間使用了墊片（墊片的作用我不能說）。墊片在強烈的振動試驗中灰化了了。這個突如其來的意外，讓所有人都一下子無語了，不知所措了，因為大家都知道這次真的是攤上事了。

因為墊片本不屬於被測物，它只屬於測試設備，但是這個墊片又很特殊，因為它會在飛機上被實際使用。因此，當墊片被損毀，項目團隊不能說我就換一塊，重新測試一次，只要這次測好了就可以。因為如果重新測試通過了，也無法證明墊片就能安全的使用在飛機上。另外，使用中使用的墊片在一年前也是使用過的，當時並沒有出現情況。這次情況以後，大家都明白質量工程師和上頭老大都會要大家做出一份詳細的報告以及實驗失敗分析。另外，他們還要重新開始研究尋找合適的替代品。如果一旦確認了不再繼續使用這樣的墊片，那麼之前所做的所有實驗都有可能被認為無效，大家就都要打掉重來。

現實就是那麼無語，來來去去，大家開始對這件事各執己見，但心裡又各自打鼓，因為這是要負責的啊。負責設計的機械工程師心裡尤其擔憂，因為這種墊片使用的安排是他設計的。動態分析師也心裡擔憂，擔心自己是不是之前把標準做的太高了，另外他還要幫組分析為啥墊片會灰化。到底墊片在夾具和盒子之間究竟是因為移動摩擦導致升高結果材料本質發生了改變，還是因為刮蹭到了什麼。為了確認盒子不是因為固定螺絲和螺紋孔的問題導致鬆動，他們還一顆顆螺絲，一個個螺紋孔用10倍放大鏡檢查了，儼然一副CSI的感覺。項目總監心裡更不好受了，本該一年多前就完成的產品，眼看著又要打回去重新測試，他心裡煩啊。他嘗試一切他能想到的，讓所有工程師想辦法證明是由某些其他的意外導致了墊片的灰化，他想證明墊片本身沒有問題。可是沒有人能證明這一點。於是無奈的，再各種政治角力下，他們決定換一種墊片，重頭再來一次測試。

正當一切看似就緒，準備開始的時候。軟體工程師報告給了測試總監另外一個不好的消息，之前的振動測試過程中，他們終於確認了有一個軟體問題。他們必須把盒子拿回廠里，開箱重修。我心裡暗想，千萬別又是過了一年又一年。

我想告訴大家的事，生產上所需要的技術和材料成本和這種人事，流程，以及內部政治上所產生的費用比起來真的是不值一提。這才是為什麼航天航空飛行如此負責和成本高昂的主要原因。

謝謝邀請！

題主這個價格貴是全方位的：

1. 硬體成本

我給你舉個例子，有的火箭上用的核心螺母螺栓，需要用價值幾億的機床連續加工24小時，然後也只有不到一半的成功率，這個的造價可想而知。

所有的火箭都是一次性的，用完就沒，造價死貴死貴的發動機一次就沒了。更重要的是，設計費用如此高昂的火箭，發射頻率不一定高，無法像平時商品一樣批量化生產，豈不是單個造價更高。

為了航天要特地建航天基地，開闢回收場，建立各個觀測站，這些的運行都需要錢。

這還基於咱們已經有了這些硬體，如果沒有隻能任人宰割了。美國太空梭退役的那一年只有俄羅斯的飛船能往國際空間站送東西了，俄羅斯瞬間把費用漲了幾倍，沒辦法，你還得用。

2. 軟體成本

航天是個人才高度密集型產業，注意是高層次人才密集，每個人才的培養得花多少社會資源？如果你知道咱們航天人和美國航天人的收入差距，就不得不感慨咱們這些年搞出這些成就真是狂拽酷炫吊炸天了。比起歐空局的效率和他們的收入，我目前在這邊接觸了比較多，就更加感慨咱們的航天人太苦了。

一位戰鬥機飛行員的培養就需要幾百上千萬投入了，一位宇航員的培養投入直接乘以10是沒任何問題了。

為了一次航天發射任務，所有的配套管制、系統調動，都意味著其他行業和社會秩序的干擾，都是隱形投入。

3. 政治成本

因為錯誤的政治決定，動輒舉國投入，比如當年蘇聯輕易地上了美國搞星球大戰的當。瘋狂投入航天，不斷失敗不斷投入，搞了很多火星和其他深空任務都失敗了，搞了太空梭也從來不用，這都是巨大的成本。更傷的是，傷了一整代的航天人。

歐空局成立之後，各個國家彼此內部利益和政治鉗制，都願意佔便宜。北斗原來想跟著伽利略合干，後來發現歐洲內部太亂開始單幹。結果北斗都建成了，伽利略還只有那幾個驗證星，這個效率誰比的了？請問伽利略又會因此變得多貴多耗時？而且一定能成么？

主要原因
總結一下：歸根結底還是生產力不足夠強大，以至於這些技術應用範圍過於狹窄（比如說只有航天用），導致一系列社會資源都被佔用，就要付出巨大的成本。如果未來生產力大發展，一是航天技術的造價會低很多，二是航天技術回饋社會資源的能力會高很多，都會使得整個人類航天的成本低下來。Space-X這樣的公司是一個很好的例子，未來這種趨勢會越來越明顯。

希望這些回答了你的問題，多謝邀請！

主要是不能量化生產降低成本。

從經濟學角度講，如果所有產品都只生產一個的話，那什麼都是昂貴的。比如最常見的自行車，預研費用、設計費用、實驗測試費用、生產線及生產加工費用、營銷費用、維護費用等等等等，如果只生產一輛，所有費用只由一個客戶埋單，必然昂貴得超出大多數人的消費能力。但是要生產十輛呢？成本就分攤為十分之一。如果生產1萬輛呢？研發、生產線、維修部門成本平攤到一萬份，就可以推向民用市場了。其實自行車屬於技術非常成熟的典型產品，設計經驗異常豐富，費用自然較低，不能和航天產品相提並論。航天產品的研發費用比例，要比民品、軍品都高很多。

航天產品之所以昂貴，就是一代航天器只生產少有的幾個產品。成本無法分攤，自然昂貴到離譜。

看到有人說航天發動機只用一次，所以昂貴。看來這位知其一不知其二。正因為發動機是一次性的，所以各方面設計要求都大為降低。難度降低了，研發費用也就隨之降低。

通過多次使用來降低成本，過去美國搞太空梭就是這個思路，但是明顯失敗了，成本非但沒有降低，反而成倍提高。所以這不是多次反覆使用就能降低成本的問題，事實證明，成本只會更高，高到美國都用不起。

美國的航天民營化，主要是經濟不振導致國家大幅度削減科研經費，大幅度削減航天支出所致。那麼最便宜的方案，就是出點錢轉包給民營。這是迫不得已的下策。目前為止，民營航空各種發射失敗，要下結論說民營化成功，為時尚早。

航天領域不比普通商業領域能快速回籠資金，所以很難利用市場經濟來達到優化配置資源的效果。如果國家不出資養活大量研發、生產人員，則必然導致大規模裁員和人才流失，那麼航天人才就會出現斷檔，對整個航天體系的打擊不言而喻。這一點在美國政府內也面臨巨大爭議。但是沒錢，沒辦法。

問題主要不在像動力這種具體的技術上，而是我們無法量產（量產了沒用）。道理上 @白熊說得很清楚，我只在這裡補充幾個例子以凸顯單件和量產巨大的成本差異：
從市場上買一個普通螺絲釘，價格約1元，用車床加工一個同樣的螺絲釘，成本至少10元，還不包括表面處理；
一片常見的普通集成晶元，售價約1角-1元。但自己設計生產一枚同樣的晶元（行話叫流片），價格大概十萬-百萬不等；
家用塑料水杯，批量生產成本約2元，注塑用的專用模具約1-10萬，生產流水線大概幾百萬
拿破崙時期，鋁只能在實驗室中用鈉置換法生產，價格比金子還貴，拿破崙曾下令將旗子上的金星換為鋁星以炫耀他的富有。後來發明了熔融電解法批量生產，鋁才成為常規工程材料。
軟體......批量製造=複製分發，成本幾乎為零，所以操作系統、辦公軟體之類的即便開發工程浩大，價格也可以比較便宜；與之對照，專用機軟體（如工業控制，交通調度，銀行金融）都非常貴

以上事例，有一些是可以通過技術手段縮小量產與單件的差距的。但本質上，由於信息法則的約束，複製出大量相同的物品總是更為容易，而容易就意味著更少的勞動時間，即成本。現代工業對於單件生產的技術並沒有進步太多（可以參見機械錶），我們生產重複產品的能力卻在最近兩個世紀爆炸性增長（典型代表：模具、流水線、計算機控制）

你是拿航海發展了幾萬年後的水平去與航天發展了幾十年的水平去對比，顯然不公平。小說中能去外星球的航天時代，年份後面都少了個0 。

很多答案都提到高成本來自硬體製造困難，我認為其實這也是結果，並不是原因。
根本的原因是：人類現階段科技水平的極其低下與人類制定的航天目標過高之間的矛盾。科學發展要遵循客觀的規律，諷刺的是，恰恰在對科學發展進行預測時，大部分人完全忽視了客觀規律。

人類1903年才發明飛機，然而第一個彈道導彈1944年就投入實用了。二戰時飛機的升限也就是幾千米，時速幾百公里，而衛星要想達到最低可用的水平，至少也要幾百公里的高度和幾萬公里的時速，這中間的技術差了至少一個世紀，人類只花了30年就趕過去了。

如果以飛機作為基準，按照合理的可持續的經濟的科學的發展速度，人類發射第一顆人造衛星的年份應該是21世紀中期，太空梭更為典型，一次性多級火箭還不停的出事，失敗率高達百分之幾，居然要一下子跨越到重複使用的單級入軌，這就好像在牛頓的時代想要生產F1賽車一樣荒唐。美國人在80年代達到的航天水平，實際應該出現在黑客帝國的時代才對，正是當時的超速發展嚴重透支了人類的技術潛力，使得現在的航天業陷入整體停滯。中國要達到美國80年代的水平，無論如何都要到2030年以後才可能，而就是現在中國的航天發展速度，也已經完全屬於大躍進了。這就使得航天一直難以發展成工業，只能停留在科研的層次，以科研代替生產，成本自然下不來。

大家都記得非洲修女給NASA負責人寫的信，裡面質疑花幾千億美元不去救窮人的邏輯，而NASA解釋時，也只能搬出「衛星圖像用於農業」、「航天業提高工
業整體水平」這樣現實的理由。其實真正的理由是——你們要我們乾的事實在太離譜，我們到現在只燒了這麼點錢已經是非常夠意思了。

說得直白一點，航天大躍進的根本原因，是政治家和普通民眾對於航天的無知。最常見的錯誤就是亂類比，有人說現在硬碟的容量是30年前的上百萬倍，所以不能用現在的眼光看未來的科技，那要是把摩爾定律搬到汽車行業，現在汽車應該達到亞光速了，你覺得可能嗎？

小說里實現載人航天當然很簡單，就好像聖經里的生物學，很簡單死人就復活了，結果看小說長大的人成了納稅人，就開始胡指揮了。一個典型的例子是太陽系內航行，行星擺渡船的運行至少也需要核聚變發動機，這就意味著不僅需要可控核聚變，而且還要小型化。如果人類能殖民火星，那地球上至少應該會有核聚變輪船。多數人認為可控核聚變是很麻煩的事，本世紀內能大規模投入使用就不錯了，而同時他們卻認為太陽系內殖民只要1、2個世紀就可以。

現實中一個非常不好的現象就是各國宇航技術一停滯，科幻愛好者的批評就紛至沓來，說捨不得投錢。投錢確實可以讓某種技術大大超過正常的基礎科技水平，然而尖端技術終歸是要受到基礎科學水平限制的，大革命時期的法國就算把所有資源都投入進去，全國人都餓死，它也發明不出石墨烯來。一個常被提到的教訓是美國70年代投入幾百億美元的預算，要在10年之內攻克癌症，結果一直被打臉到現在，當時DNA才發現不到20年，想搞定癌症簡直就是笑話。航天也是一樣，即使現在全世界統一成一個國家，所有資源都投入到航天中，2050年前登陸火星也是非常困難的，想要在火星建立城市至少2300年見了。

主要是人類沒有共享前期成果，而絕大部分硬體設備又不能量產和重複利用！

東印度公司時代的航海一次航行就等於瑞典整個GDP，現在的衛星算小的了

我舉個例子：
之前某研究所參與了一個衛星項目。
衛星基本做完了之後整理線路，發現有根導線有點歪（太長了一點），需要剪一下。原本負責的研究生準備直接用老虎鉗的，被主任大罵一頓，乖乖地找專用剝線鉗去了。
事後一旁總裝來參觀的人私下說：「非軍工的所就這個水平了，這個衛星估計問題不少。他們剝線用的都不是恆溫剝線鉗。」

這就是航天的工藝要求，一個螺絲一個導線都是貴的離譜。

在紀錄片[撼天記]中有這麼一段話，大概意思如下
去工廠買電子元件，1000個電子元件，其中只有5個原件能滿足航天的工藝需求，其中又有3個要拿去做各種各樣的老化試驗，最後1000個元件中只有兩個可以使用。這也是航空航天成本高昂的一個原因。

因為標準不一樣，什麼都貴，除了人力成本

一個只能玩一次的巨大煙花！

即使將來再便宜也會是最貴的交通

方式，飛一次慕尼黑就深深的感覺到了航空業的惡意，越遠越貴啊

因為政治原因，航天這一塊不是市場競爭，所以像馬克斯的space X才有機會。