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xing123 发表于 2016-11-22 23:54:22

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2016年4月9日，SpaceX公司终于成功实现来火箭海上回收。这事挺难的，你可以想象一下站在一艘随着海浪起伏摇晃的船上，用手把一个鸡毛掸子扔出去，然后再用手指接住？　　海上回收比陆地回收更加安全，因为如果返回发射场，可以想象一个20层楼高的庞然大物，携带着不少的燃料，风险会更高。而且从任务剖面图来看，海上着陆时，回收驳船位置在火箭航向的前方，这样的话，理应比重新返回发射场更加节约燃料。　　Falcon9成功着陆后，全体欢呼，我们看视屏也挺激动的。不过还是让我们冷静一下，因为SpaceX搞火箭回收是为了重复使用以便降低成本，虽然成功实现了回收，能否按期的再次使用还是一个未知数。而且，就目前的数据，至少肯定达不到老马宣传的，可以把发射成本降到以前的1/10，spaceX公司自己也明显务实多了，当前他们的目标是把发射成本降到4000万美元左右。　　让我对SpaceX公司刮目相看的是他们技术改进的速度非常快，2015年6月Falcon火箭发射还爆炸呢，不到一年时间内，他们已经又进行了几次试验。这样的速度，一定是要承担很大的风险，但是正因为敢于尝试，SpaceX进步的速度才特别的快。　　本文主要不从技术角度再做分析，而是想重点说说SpaceX对全球航天文化的的影响。　　航天的代名词就是高风险　　　　航天技术的核心问题是如何用能量换速度，探索如何用一种经济而且安全的方法把航天器和人类送入预定轨道，并使其长期稳定的运行的方法。要使得航天器至少达到第一宇宙速度需要很大的能量，这些能量如果不能够在严格的控制下按照预定的方式释放出来，就很容易导致成一场巨大的爆炸，然后让发射任务以悲剧结束。这样的悲剧在人类短短几十年的航天历史中已经不断上演，任何一个搞航天的国家都不能幸免。现代航天技术难以取得进一步突破的关键障碍就是NASA首席科学家丹尼斯·布什内尔所说的：“负担得起的不安全，安全的又负担不起。”运载火箭和航天器的设计极为复杂，风险和难度也都很大，任何细微的故障都可能造成任务彻底失败。例如挑战者号、哥伦比亚号的悲剧，都是由很小的设计缺陷引发的。　　有这样一个故事：<blockquote>1961年初，科罗廖夫在决策发射东方号飞船把加加林送入太空时，清楚地知道风险极大，估计只有50%的成功概率，这和赌博没什么区别。幸运的是，他成功了。大师们一方面是精益求精、不放过任何缺陷的工程师，另一方面又是敢于冒险、勇于决策的探险家。</blockquote>　　　　设计运载器与航天器需要在安全与效率之间做出平衡　　航天任务的难点主要是运载器也就是火箭的设计。由于外太空没有氧化剂，所以火箭设计最主要的难点就是要同时携带燃烧剂和氧化剂，火箭除了箭体结构和控制设备，主要的重量都是燃料。比如发射神舟飞船的CZ-2F火箭起飞重量479吨，火箭自身的结构和飞船加一起才44吨，其余都是推进剂。对于航天员来说，真的就是坐在一个大炸药桶上，不同的是这个炸药桶还真的在燃烧。为了尽可能的提高运载能力，就需要把箭体结构尽量做的轻一些；但同时火箭的极高速度造成工作环境非常恶劣，因此火箭的材料在轻的同时还必须具有足够的强度，这就需要在设计方案中进行平衡。　　对于航天器来讲，同样有许多困难需要克服。比如，飞船返回舱再入大气层时，由于速度极快，与大气产生磨擦，在表面产生数千摄氏度高温。这就要求必须采取有效措施，防止返回舱被烧毁，保证舱内的温度适合人生存。挑战者号、哥伦比亚号都是由于隔热设计的缺陷导致船毁人亡。　　大企业病　　做航天是一件风险极高的事情，正因为如此，二战后的几十年航天历史中，苏联、美国、中国都是举全国之力搞航天。在很长一段时间内，航天技术主要是出于军事和政治目的。当然，攻克了包括材料、控制、通信乃至管理方面的一系列问题，获得的新材料和新技术广泛应用到其它行业，极大的改变了我们的生活，比如尿不湿、太阳能电池、项目管理的理论与方法等等。更直接的，一些军民两用的航天产品，比如全球卫星导航定位系统、卫星通信、卫星遥感的广泛应用已经极大的改变了人类社会。现在中国几乎每个成年人都至少有一部手机，而每一部手机里面又几乎都内置了GPS芯片。　　虽然取得了很大的成绩，但是在近二十年，航天技术的进步实际上变慢了很多。航天飞机由于几次重大的事故，被迫放弃；国际空间站的建设也比预期要缓慢；登陆火星、重返月球等计划由于耗资巨大，而美国开始缺钱，所以项目都被中止。另一方面，由于航天技术的复杂性和特殊性，特别是航天人才的培养周期长，对带头人的要求非常高，这就客观上造成了每个航天大国都必须养一支庞大的、高水平的专业人才队伍。因为航天人才的特殊性，供给不充分，不可能到你用人的时候才去招聘，来不及，这个和招聘个厨子或者是IT工程师有很大不同。诸如此类的原因，造成了全世界官办航天机构的效率都不高，人力成本也一直降不下来。　　慢慢的，全世界搞航天的企业，不管是美国还是中国，都变成了由一些机构非常庞大，人员数量众多的大企业垄断。虽然美帝的航天企业，比如洛马、波音主要是私营的，而中国基本都是国营的，但都不可避免的患上了大企业病。　　这种病的典型症状就是：<ul><li>　　机构臃肿、效率低下</li><li>　　成本居高不下</li><li>　　创新能力不足</li><li>　　越来越怕风险</li></ul>　　在美国航天飞机的事故调查报告中，多次提到，由于NASA官僚主义，工程师的重要意见得不到重视。还比如孟德尔（知乎作者。编者注）在回答中指出的：<blockquote>经历90年代裁军，以及航空航天业大整合后，普惠波音洛马这些巨头的垄断程度已非60年代能比，对风险也更为敏感，所以对商业发射三心二意，只喜欢国防单。价格贵都不说了，好歹您别影响正常工作啊。RD－180发动机的研制美国人出了真金白银的，阿特拉斯用得好好的，结果就因为洛克达因/普惠不想出钱建在本国建生产线，还沿用俄国生产线，导致发动机供应要受俄美关系影响。</blockquote>　　上述这样的情况仔细想起来简直匪夷所思，美国怎么能够连火箭发动机都不自己制造呢？在美国，私营企业关心的一定是投资的收益，如果做一件事，风险大、投入大、但是回报小，就一定不会做，而丝毫不顾忌这件事长期来看对国家整体是有益的。　　在我国，按理说不存在这种为了资本家利益而短视的行为，其实恰恰相反，一样避免不了。因为虽然企业是国家的，但是官帽子是自己的，大力创新就意味着冒险，冒险就可能失败。科罗廖夫有五成把握就敢把加加林送上天（要知道这意味着有五成可能加加林会上西天），但是随着时间的推移，机构越来越复杂，领导需要成功，即使你总设计师敢冒险，机构也不容许你冒险。　　所以，殊途同归，搞航天的大企业慢慢都变得非常保守，一定要非常成熟的技术才敢用在实际工程型号上。但是，航天是要求探索在空间尺度和时间尺度都无穷的宇宙，这必然是一件高风险，特别需要冒险精神的行业。现在步子走的稳了，成功率高了，但是一定就慢了。　　　　人们曾经以为这个时代应该是太空时代或者是原子时代，但事实证明，我们的时代是计算机时代　　正如硅谷创业之父Paul Graham写到的：“人们曾经以为这个时代应该是太空时代或者是原子时代，但事实证明，我们的时代是计算机时代”。他说的没错。如今大部分人的身边至少有一部手机或者笔记本电脑，但人类对宇宙的憧憬还主要停留在电影银幕上。比起IT技术，航天和原子能技术对每个人的生活的影响小多了。　　曾经我的家庭在上个世纪末安装电话时，初装费就要3000多元，这笔钱在20世纪90年代绝对是一笔巨款，但是现象我们已经被移动互联网紧密的联系在一起，而费用极低，也就是说IT技术的进步让我们可以用极低的费用进入数字空间。与此对比的是，目前真正意义上进入太空需要花费2000万美元，而且只有4个人实现了这个梦想，迄今为止，人类也只有400多人进入太空，这无论如何都太贵了。　　航天技术要能够切实的，让普通人感同身受的体会到对自己生活的改变，而不只是从电视直播中看看卫星和航天飞机发射，目前最需要解决的问题就是降低成本！因为我们已经完全可以把人类送上月球，也可以在空间站中长期驻留，各种各样的卫星已经极大的改变了人类生活，但是这些技术还都是太贵了。只有便宜到普通老百姓的收入能够接受的水平，某一项技术和产品才能真正成为生活中的日用品，比如汽车、电视、手机。　　　　SpaceX公司的使命　　在上述大背景之下，包括美帝NASA，也包括中国政府，都希望通过引入新鲜血液，推动整个航天产业的变革。新的时代呼唤太空骑士一样的企业家创办更有活力的航天企业，大胆创新，看看能否走出一条不错的新路来。“到没有路的地方去，走出一条路”这是JPL实验室的座右铭，现在，时代需要在传统体制之外的太空骑士试试不同的路，这名骑士可能是老马、也可能是其他人，可能是SpaceX，也可能是中国的某家航天创客。　　于是我们看到越来越多的私营企业开始介入航天，著名的比如维珍、SpaceX。私营企业总是比官僚机构更有效率和创新性，因此，他们的出现，就可能大大降低人力成本，并可能通过创新性的设计，降低系统复杂度，使得整个航天任务更加便宜。　　实际上，SpaceX已经走过了14年，雇员已经接近5000人，不过这个数量比起传统的航天企业还是少了一个数量级。现在，Falcon9火箭成功回收了，能否真正重复使用，我们充满期待。但是不可否认的是，近几年，出现了航天创业热，许多私营资本充满热情的希望加入到航天大家庭中。传统的航天企业也感受到了冲击，也开始主动变革，也在努力加强创新，比如中国也开始进行火箭回收的研发。　　中国也在研究火箭回收！群伞空投试验成功　　从月球上看看地球升起，多么美！宇宙那么大，我们都应该在有生之年去看看。所以我热情的期待更多像埃隆马斯克、像SpaceX这样太空骑士推动我们人类去看看远方、再也不要蜗居在地球上了！　　作者：张拯宁 链接：http://zhuanlan.zhihu.com/p/20740146 来源：知乎 　　（本文原载知乎，经作者授权转载。）

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