SpaceX的航天傳奇

06-14

艾倫·馬斯克1971年生在南非，10歲開始自學編程，12歲時靠編寫一個太空小遊戲賺了500美元。從1992年開始，馬斯克先後輾轉在在加拿大皇后大學、美國賓夕法尼亞大學和斯坦福大學間。獲得了商學和物理學學位。青年時代，馬斯克就對自己的事業發展有了明確方向：互聯網、清潔能源、以及太空。

1998年，馬斯克合夥創辦了一個在線支付網站X.com，這個網站後來發展成了全球用戶數量最大的在線支付平台PayPal 。2002年10月，eBay出資15億美元收購了PayPal。使馬斯克一躍成為互聯網商界的又一個億萬富翁。現在馬斯克有錢了，可以按自己的意願去做很多事情，比如進軍太空。

必須在此說明一下美國航天市場的大背景：當時的美國太空發射，被波音和洛馬兩大巨頭共組的「太空發射聯盟」所壟斷。聯盟主要向美國政府提供德爾塔和宇宙神兩個火箭系列。圖為洛馬公司的宇宙神5火箭

這種一家獨大的格局缺點很明顯：發射費用高昂，單次發射平均報價高達4億美元。聯盟反正也不愁沒生意——有大把美國軍方衛星不可能交給外國人射。壟斷的結果就是美國的太空發射基本喪失了國際競爭力。圖為波音的德爾塔4重型版火箭

2002年6月，馬斯克出資1億美元創立SpaceX。馬斯克認為航天發射的價格高昂很大一部分成本是被龐大的行政機構所吞噬。所以 SpaceX的目標從一開始就定位為提供低成本的發射服務。

航天發射，長期以來給外界尖端神秘的感覺。但實際上，從1926年戈達德測試人類第一枚現代火箭至今，這門技術早已不再神秘，材料學的進步也使很多前人困擾的技術門檻可以被普通人輕易跨過。互聯網上也能免費獲得很多過去保密的設計圖紙。如今 SpaceX要做的就是用成熟的技術打造出市場上價格最低廉的商用航天器。

SpaceX的發展獲得了美國政府大力扶持。軍方和NASA對於對太空發射聯盟的肆意提價行為積怨已久。SpaceX的主力發動機默林1系列技術源自阿波羅登月時代的指令艙主引擎，NASA向其開放了技術。該發動機使用無毒無害、貯存方便的煤油燃料，技術成熟，簡單可靠。

SpaceX的處女作是獵鷹1號火箭。它是一枚小型二級火箭，第一級裝一台默林1A。以2006年的幣值，獵鷹1號每次發射只需670萬美元，這已經是個很低的價格。

首枚獵鷹1號的發射算不上順利，2005年9月12日最初的發射因火箭著火取消，之後經歷了一再的延期。一直等到2006年3月24日，獵鷹1號才首次發射。但結果卻是升空25秒後火箭損毀，發射失敗。

獵鷹1號的首射失敗只是個開端。一直到2008年8月，SpaceX的前三枚火箭發射全部都失敗了。但2008年9月，獵鷹1號終於時來運轉，成功升上太空。這也令SpaceX成為首個成功發射運載火箭的私營企業。

酬載僅有幾百公斤的獵鷹1號完全不能滿足馬斯克的胃口，他的目標就是與波音、洛馬這些航天巨頭競爭。獵鷹1號成功後，SpaceX拿出了他們真正的王牌：獵鷹9號運載火箭。

獵鷹9使用3.66米直徑的箭體，為了以最小成本實現推力的增大，SpaceX給獵鷹9號第一級安裝了9台改進後的默林1C發動機——這一點上借鑒了蘇聯人的聯盟系列火箭，他們的第一級上裝有20台小型但可靠的發動機。火箭允許在一台發動機失效的情況下繼續發射。

SpaceX在獵鷹9號上還大膽使用了輕質鋁鋰合金、攪拌摩擦焊接、旋轉成型等先進技術。大幅降低了火箭的結構質量。也就是說，獵鷹 9號比它的競爭對手們有更多燃料是用在運送貨物的「正事兒」上。專家常說，航天發射動輒幾千美元一公斤，所以每一克重量能省則省。

獵鷹9號的近地軌道最大運力達到10.45噸，這個數字已經超過了中國長征2F的9.2噸。而費用才是獵鷹9真正的殺手鐧：單次發射費用約3500萬美元，報價約在5000萬美元；這個數字比原本「白菜價」的中國長征火箭的6000萬美元還低。而且，為了進一步降低成本，獵鷹9號兩級都配備了降落傘用於回收箭體。

研究發現傘降回收燃盡火箭效果並不理想，為了提高火箭的重複使用率，SpaceX在研發獵鷹9號的同時平行開展了名為「草蜢」的可重復使用火箭研究項目。這項研究旨在讓火箭具備自行垂直返回地面的能力。

2008年12月底，第一枚獵鷹9號火箭完成總裝。翌年1月，這顆裝備5.2米大型整流罩的火箭矗立在了卡納維拉爾角SLC-40工位，不過幾天後，火箭因故障被撤下發射架。

被寄予厚望的獵鷹9號於2010年6月5日首次升空，這次發射只攜帶了一個模擬載荷。這次發射取得了圓滿成功。獵鷹9號的成功為 SpaceX邁向下一個目標奠定了基礎。現在，SpaceX手裡終於有了一把能挑戰航天巨頭們的利劍。

美國的太空梭擁有無與倫比的運力，雖然這種航天器的設計初衷是大幅降低太空發射的成本，但實際的使用表明那只是個美好的幻想。這種龐然大物每次發射費用達到5億美元。在哥倫比亞號的悲劇後，美國確定了退役太空梭的日程。問題出現了：在太空梭之後，誰來接承擔送美國宇航員和物資上天的重任？

俄羅斯有成熟廉價的聯盟號火箭和聯盟、進步系列飛船，至少能保證在幾年內國際空間站的宇航員們不會無「船」可用。但堂堂美國指望依靠外國飛船無論從哪一點都無法接受。

小布希政府時代曾啟動了內容龐大旨在重返月球的「星座」計劃，其中涵蓋了新一代空間站補給飛船項目。不過為星座計划進展緩慢且持續超支，為其研製的獵戶座飛船短時間內也服役無望。2010年初，奧巴馬出於多種原因宣布擱置該計劃。

取代獵戶座飛船的是名為商業軌道運輸系統（COTS）項目。這一工程旨在向新型私企招標發展廉價的天地往返運輸飛船，用於地球和國際空間站之間的聯絡。在這種背景下，SpaceX的天龍號飛船應運而生。

天龍號飛船的外形是一個傳統的鈍錐形彈道膠囊與一個鼻錐形帽設計。貨艙設計中規中矩：擁有超過10立方米的儲物空間，發射時可攜帶6噸載荷，返回時也可容納3噸。不過這已經比沒有下行能力的俄羅斯進步號要強了。

天龍號配備了邊長達1.27米的巨大正方形CBM式對接艙口，面積三倍於俄式對介面。它依靠國際空間站的機械臂抓取完成最終對接，這樣也大大降低了研製對接系統的難度。

天龍號側面安裝18個Draco推進器，在兩個推進器失效時仍能正常飛行。飛船上安裝SpaceX自研的激光雷達，用於對接階段的姿態控制。

2010年12月8日，第二枚獵鷹9號火箭把第一艘天龍號飛船成功送上太空，並在繞地球軌道兩圈後安全濺落，SpaceX由此成為世界上首個把宇宙飛船送上軌道的私人公司。

2012年5月22日凌晨，在經歷多次延期後，獵鷹9號火箭成功發射升空，把天龍號飛船送到預定軌道，這個飛船裝有1000磅的物資，將運往國際空間站，執行商業軌道運輸的首次演示任務。

2012年5月25日，天龍號飛船與國際空間站成功對接，成為有史以來首艘造訪空間站的商業飛船。

對於天龍號的成功，NASA局長博爾登評論稱，「龍」飛船的成功標誌著「美國再次成為太空探索的領頭羊」，其重要性「怎麼評價都不為過」。

從2012年10月8日的第三次發射起，天龍號進入實質性的商用發射階段，開始向國際空間站批量運輸補給物資。

2008年底，NASA授予SpaceX總額達16億美元發射合同，合同要求最低透過12航班運送20000千克以上的貨物到國際空間站。同時還可因應各選項由16億美元增加至最高31億美元。

SpaceX的領先幅度如此巨大，以至於它的競爭對手們的作品都還沒有一個經過實際測試。目前位居第二的軌道科技公司「天鵝座」飛船最快也要今年下半年才能進行首次發射。

在天龍號貨運飛船高歌猛進的同時，SpaceX並沒有忘記載人航天運輸這塊市場。載人型天龍號設計構想當年與貨運型一同公開， NASA在COTS後，還有天地人員擺渡飛船的招標，這正是SpaceX的目標。

載人型天龍號的實體模型。它的外形與作為基礎的貨運型沒有太大區別，指示增加了舷窗，SpaceX一如既往希望以最小的改動實現壓低成本的目標。

NASA宇航員與SpaceX員工一同測試載人型天龍飛船模型的人機工效。這架小飛船可以容納7人——和太空梭的標準載員數量相同，這也是NASA定下的指標。

當年奧巴馬取消星座計劃，賭上美國航天未來的行動收穫了成功，商業軌道發射取得了承包商、NASA和美國軍方的共贏。圖為2010年，奧巴馬在馬斯克陪同下參觀SpaceX的發射基地。

2011年愚人節，SpaceX在官網上向全世界宣布將研製重型獵鷹運載火箭。重型獵鷹第一級在獵鷹9號基礎上並聯三段同直徑構型，近地軌道運力達到32噸，而報價僅有約1億美元——同級別的重型德爾塔4高達4億。這一性能將使SpaceX獲得同波音洛馬兩大巨頭正面競爭的能力，讓航天市場化的支持者無不為之振奮。

SpaceX的未來規劃還給人們展示了更宏偉的構想：在重型獵鷹之後，還將有更大的作品，直至運力高達140噸，體積媲美土星5號的獵鷹XX。SpaceX的目標很明確：重返月球，乃至送人類上火星。但是，未來真的會如此順利嗎？

事實上美國航天的歷史上並不是沒有出現過類似SpaceX的「攪局者」：20世紀80年代，軌道科學公司曾深受外界期待。但隨著時間的推移，該公司最終也成為了「既得利益集團」的一分子。圖為該公司的人馬座空射火箭發射。

處於成本考慮和技術上的保守，重型獵鷹的第一級使用了多達27台默林1發動機，這個數字已經僅次於前蘇聯的N1登月火箭——後者由於設計的不穩定在僅有的4次試射中全部以失敗告終。過多的發動機只會徒增火箭的重量並提高危險係數。

SpaceX並不是沒有認識到這一點，默林1系列的潛力已經開發殆盡，更大的默林2發動機正在開發之中。

上一個下一個

但是夢想終歸是夢想，造出的火箭需要有用戶，SpaceX是一家公司，有盈利壓力，不可能不計成本地投入殖民火星這類遙遠又看不到經濟效益的豪賭中去。或許前不久那家荷蘭皮包公司的「殖民火星」事件，就是理想與現實的一個分界點。