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如何正確地“黑”SpaceX(二):從獵鷹1號到獵鷹9號
關鍵字: ULA店大欺客航天商業化【文/觀察者網專欄作者 查攸吟】
眾所周知的是,SpaceX在運營早期頗為不順。
獵鷹1號運載火箭從2005年下半年到2008年8月,曾經有過連續3次失敗的記錄。尤其是在2008年8月2日進行的第三次發射,由于發射后異常振動導致的分離故障,將分屬美國國防部和NASA的3枚立方星,以及208名在生前希望死后遺骸能進入太空的顧客的骨灰統統燒毀在了同溫層內。其中包括曾經出演著名科幻電視劇《星際迷航》的美國已故演員詹姆斯·杜漢和阿波羅7號飛船的宇航員戈登·庫珀。
位于夸賈林群島的臨時發射場內準備試射的獵鷹1號火箭
不過,隨著梅林1C發動機投入使用,原本折磨SpaceX的發動機燒穿問題得以解決。2008年9月28日,SpaceX使用一枚第一級改用獵鷹1C引擎的獵鷹1號運載火箭,在夸賈林環礁發射基地,將一塊165千克的配重成功送上進入近地軌道。
在創下了“三連炸”劣跡并撒掉了208人的骨灰后,獵鷹1號火箭終于實現了成功入軌。圖為粉絲繪制的2008年9月28日首次入軌景象的CG。雖然喜悅的心情可以理解,但是本圖還是有個明顯錯誤的——因為從火箭上能看到這番景象的時候,第一級肯定已經早已被分離了
從2002年6月成立以來,盡管SpaceX的道路看似坎坷異常,但僅僅3個月后,“奇跡”就將發生。同年12月23日,NASA宣布將第一批總值36億美元的國際空間站貨運合同,分配給了SpaceX和軌道科學公司(Orbital Sciences Corporation,簡稱OSC),當時距離SpaceX的首次開始火箭發射只有2年時間,距離第一次成功將載荷送入軌道還不到3個月。該合同立即倍增了SpaceX的發言權和市場地位,使這家本來在業界只見嘴炮和笑話的企業,搖身一變成了可能有機會挑戰波音和洛克希德馬丁合資成立的聯合發射聯盟(United Launch Alliance,簡稱ULA)市場地位的潛在競爭對手。因為就在過去的10年里,后者一直主導著美國的軍、民航天用發射市場,獲取滾滾利潤。也使得總是被砍預算的NASA苦不堪言。而這,正是SpaceX的老大馬斯克所一直期望和努力所追求的目標。
站在SpaceX車間內的艾隆·馬斯克。身邊的零件,應該屬于一艘龍式飛船
SpaceX之所以能夠攬下NASA的太空物流合同(分到了大約16億美元的單子),只靠200公里近地軌道載荷670千克的獵鷹1號火箭,那純屬癡人說夢。事實上,SpaceX計劃用于投送貨運飛船的載具,是當時尚在紙面上的中型運載火箭獵鷹9號【注釋:此外,包括用來運送貨物的龍式飛船,當時也同樣只有模型和設計圖。只靠圖紙和方案就能攬到十幾億的合同,這黑箱操作的能耐作者也是醉了】。近地軌道運載能力至少10000千克,并能將超過4000千克的載荷送入同步轉移軌道——這就是SpaceX為NASA畫的餅,而NASA居然認了……
基本任務載荷,決定了獵鷹9號必須是一種中型運載火箭。而從梅林1A到梅林1C,盡管SpaceX在火箭發動機領域取得了可喜的進步,但以梅林1C那海平面550千牛的推力,根本是沒能獨立撐起這個運力要求的。怎么辦?多堆幾個引擎嘛。那么堆幾個呢?9個!
正在工廠內建造的獵鷹9號。照片攝于2008年
根據設計,獵鷹9號是一種兩級運載火箭。其1.0版本有157英尺高(47.8米),芯級直徑12英尺(3.65米),通常搭載狀態起飛質量為333.4噸。它的第一級將要并聯9臺梅林引擎,起飛推力則是4940千牛(1.0版本)。而上面級發動機也不再是小巧的紅隼,將換用專門優化了真空性能的梅林引擎??雌饋砗懿诲e,不是么?實際上,想要制造一枚運載火箭,有了可靠的火箭發動機意味著成功的一半,但也只是一半。因為,梅林1引擎的單臺推力太弱了。而若想并聯9臺引擎同時工作,那么勢必要面對可靠性的問題。此外,如何在箭體強度與重量上取得平衡點也是個巨大的問題。
此外,對于SpaceX來說,成本是這家企業的生命。因為自公司成立起,“低成本”就是其主打特色。也正是因為指著這家的“低成本”,NASA才敢于搞出上述之大不韙。那么,既然引擎已經基本實現了低成本化,除了盡可能挖掘性能外,控制成本是另一個核心問題。
艾隆·馬斯克控制成本的主要手段,無非有二。
首先,大量采用常規商用、工業類電子元器件。相比較價格昂貴換代慢的宇航級器件,這樣不僅有效降低了成本,而且器件采用的技術也更先進、性能指標更好。以CPU為例,宇航級產品雖然壽命高,并且能在極端環境下長期工作,但在工作頻率等指標上通常會比商業、工業級產品至少落后兩代。而火箭畢竟不是衛星、不是深空探測器,它的工作壽命以分鐘計,而非以月、以年計。商業、工業級元器件只要經過嚴格測試,輔以有針對性的輻射防護,完全可以在火箭上使用。
位于加利福尼亞州霍桑工廠的SpaceX員工合影
其次,在研發/生產管理上,互聯網行業投資人出身的埃隆·馬斯克把該行業的管理體制和組織架構引入SpaceX,采用扁平化管理模式。公司內部沒有通常意義上的部門劃分,甚至沒有組織機構圖,各領域的員工平等地參與技術研討、設計和開發等工作,研發與生產的聯系更為緊密,拋棄了不必要的繁文縟節和復雜低效的冗長管理流程。該公司的粉絲群內曾流傳這樣一個似是而非的段子,盡管真實的可能性極低,但也可以看出在粉絲們心目中SpaceX的管理風格(以及大多數SpaceX“粉絲”的素質):
獵鷹9研發工作的早期,某次發射前,經過計算和分析、上面級發動機的噴管需要調整面積比。如果是傳統的航天系統作風,這個調整從請示報告再到層層批復、直到最終實施,最快也要一個星期。但SpaceX不走這個套路,現場的技術負責人當場拍板,工程師馬上拿著工具就去把噴管剪掉一截,前后統共幾個小時,搞定。
SpaceX公司麥格雷戈發動機試驗室工作照片,攝于2012年9月
扁平管理,避免繁文縟節這是優點。但如同這個段子里描述的景象,已經不是在制造火箭了。實際上,就算是一個生產二踢腳的車間,技術人員敢這么胡來,下場多半也是血的代價。所以段子也只是段子,可偏偏有許多人卻信,而且廣為傳播。
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- 責任編輯:荀越
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