美国“举国体制”下的spaceX与中国航天的创新之路

美国“举国体制”下的spaceX与中国航天的创新之路

2021年5月6日, 美国太空探索技术公司(SpaceX)在经历了四次飞行器爆炸的测试失败之后,终于成功完成了对其“星际飞船”最新原型SN15实施的高空飞行测试及回收着陆。

2021年5月9日, SpaceX的猎鹰9号火箭成功发射了最新一批60颗星链卫星,成功创下了全球首个“十手”火箭的纪录,是人类历史上第一枚完成10次重复发射的火箭。

在这个信息技术日新月异且不断渗透至各传统工业技术领域的时代,SpaceX公司在航天领域脱颖而出,成为融合最新信息技术、先进金融与项目管理方法、航天基础技术等多元要素的先锋公司,创造出举世瞩目的杰出工程成就和商业运行模式。

SpaceX的巨大成功离不开其自身的高效率、低成本、厚资本、大创新等特性,但是与美国联邦政府的大力扶持也密切相关。马斯克曾于2014年4月在美国进出口银行的年会期间承认:“其实,我不知道如果没有NASA的帮助,我们会怎样,我们感激之至。”可以说,SpaceX是站在巨人肩膀上,完成了技术创新、管理创新,实现了其航天新目标。

本文将从SpaceX与美国联邦政府的关系为切入点,分析其逐渐创新成长之路,并立足中国航天业的政府机关、国有机构、商业公司三个角度的未来创新模式做了一定思考,提出了一定建议。

美国“举国体制”下的spaceX与中国航天的创新之路
 

01

政府大力扶持下的SpaceX

 

 

 
1、政府技术供给
 
NASA向SpaceX开放了“阿波罗”登月和航天飞机研发的大量技术报告,转移了大量成熟技术。SpaceX公司成立之初并没有研制大型火箭发动机的能力,“猎鹰”9号火箭上使用的梅林发动机原型是NASA当年用于载人登月的,推力并不大。NASA把梅林发动机的全套技术转让给SpaceX,后者在原有基础上进行了改造和升级,发动机推力也因此得以提高。NASA还利用自身技术优势加强对SpaceX公司的技术指导,通过直接派驻技术人员和专利转让等方式帮助其发展和验证关键技术。例如,NASA帮助SpaceX公司开发了新的粘接材料,解决了“猎鹰”9一级火箭外壳上防热层因低温而脱落的难题,为其实现火箭重复使用目标提供了关键的技术支持。
 
2、政府政策供给
 
1984年,国会通过《商业太空发射法案》,允许私人发射火箭。同一年,NASA修订宪章文件《政策与宗旨》,增添了一项:国会称美国的总体福祉要求NASA尽最大可能寻找和鼓励最大化太空商用。
 
1990年,另一项法律规定,NASA需向私企付钱发送其设备,一大批私人发射服务供应商应运而生,联合发射联盟就是其中的佼佼者。
 
在1994年NASA又推出了“技术转移计划”,并慷慨地拿出了每年预算的20%用来支持商业合作伙伴协助研发新技术,其中包括可重复使用的航天器方案,降低进入太空的成本,同时开创了一个新市场:太空商业。
 
2015年11月10日,美国国会通过《美国商业太空发射竞争法案》,25日奥巴马签字同意,法案正式生效。法案规定,未来8年将陆续给国内商业航天公司派发执照,允许私营航天企业进入外太空探索,以便促进商业航天发展、开发新能源,空间矿工对自己带回来的矿物质将保留所有权和使用权。在这些政策的引导下,SpaceX在太空领域如虎添翼,在全球跑赢了航天竞赛,跑在了宇宙探索的最前线。

 
3、政府资金供给
 
SpaceX创建于2002年6月,创立仅4年,就于2006年从NASA获得了商业轨道运输服务合同。由于NASA的航天飞机将在2010年退役,2008年又获得了价值16亿美元的商业补给服务合同,至此,SpaceX才步入了正轨。如今,SpaceX是NASA商业项目的主要承包商。除了NASA,美国还有许多部门——DARPA、国防部等机构也向SpaceX伸出了橄榄枝,借SpaceX的平台来发展新一代太空技术,其中包括军事用途的太空技术。2020年10月6日,美国国防部太空发展署(SDA)向SpaceX授予了1.491亿美元的合同,用以发展Starlink的导弹跟踪功能。通过开放体系撬动社会资本进入,解决资金问题使其保证持续竞争力,进而反哺国防——NASA正在推动美国航天体系演化成为新的军工复合体,堪称DARPA之后美国军民融合实践的又一典范。


4、政府人才供给
 
为了扶持SpaceX,NASA把自己的核心技术骨干派驻到公司,其中包括一批航天业内的顶尖高手。在SpaceX 公司管理层中,众多高管曾在大型航天企业或政府机构任职,具有丰富的管理经验和专业的技术水平。包括:美国最大发动机制造商汤普森·拉莫·伍尔德里奇公司(TRW)的液体推进专家汤姆·穆勒(Tom Mueller),他设计制造过世界最大的火箭发动机“灰背隼”1;波音公司的蒂姆·布萨(Tim Buzza),他做过15年“德尔他”(Delta)火箭测试主管;麦道飞机公司(McDonnell-Douglas Corporation)的克里斯·汤普森(Chris Thompson),他是“大力神”(Titan)火箭的首席设计师等。
 
SpaceX公司的高管主要来自波音公司、麦道公司、洛克希德·马丁公司和诺斯罗普·格鲁曼公司等航天领域的巨头,这些人在太空探索领域有着丰富的经验。格温·肖特维尔,现SpaceX公司总裁兼首席运营官,曾担任微观公司太空系统部门主管,负责低成本火箭的开发工作。2009年6月26日,SpaceX公司宣布成立宇航员安全和任务保证部,聘请了前NASA宇航员肯·鲍尔索克斯担任公司副总裁并主管该部门。
 
此外,NASA允许SpaceX公司使用测试台架,美国空军给SpaceX公司提供了测试场地,同时也得到遥测遥控和气象等各方面的支持。在如此强大的工业基础和人才储备支持下,SpaceX公司无论在硬件或软件方面都远远优于其他国家的竞争对手。
 

 

 

02

 

NASA不遗余力扶持SpaceX的缘由

事实上,从冷战开始NASA的设备就一直依赖于私营太空企业的匿名合作,至今没有独立建造过一艘宇宙飞船或火箭,从50年前把John Glenn送入地球轨道的水星飞船,到现在的“猎鹰九号”。

 

此前,美国的航天发射任务主要外包给波音、洛克希德·马丁等公司,它们当中的许多公司还是美国国防部的军火供应商,可以算作国家队。而私营的商业航天公司起源于21世纪初,2000年,亚马逊的贝佐斯创立了蓝色起源,2002年,马斯克创立了SpaceX。

 

在冷战结束之前,与NASA的合作中,商业合作公司仅仅是NASA的大型外包工厂,仅有承包其设备设计和组装的资格。与苏联的太空竞赛胜利完结后,NASA的预算经费一落千丈,不得不与其他政府部门一样,一同竞争联邦政府的有限经费。1977年至2012年,NASA平均预算经费仅占非国防机动开支的5%。在经费严重不足、研发持续低迷的状况下,NASA不得不考虑改革。不断扶持新兴商业航天公司,以便形成“鲶鱼”效应,追求更高效更低成本的航天产品。

 

NASA改革后的管理模式,本质上是一种结果导向的精细化过程管理。原本的美国航天业,在一次性竞标成功后,政府便会全盘接受,会替项目延期和超预算买单。NASA打破了原来大包大揽的管理机制,以实际运用为导向,重新整合成一张更精密的拼图。以商业轨道运输服务(COTS)为例,NASA给SpaceX和轨道科学公司在预研、检验生产、飞行展示三个阶段内,又规定了许多个“里程碑”指标。NASA虽然也会预付一笔很少的费用,但只有当承包商完成里程碑任务后,NASA才会支付更多,并把最终的大订单作为奖励送给承包商。SpaceX也是在COTS的竞标中一路打怪升级,完成了30多个“里程碑”任务,才拿到最后的大订单。

 

正是在一次又一次的同行PK中,一次又一次“揭榜挂帅”的成功,SpaceX凭借自身的硬实力不断壮大,赢得NASA青眼有加,获得了其不遗余力地全方位扶持。

 

03

 

“举国体制”下的SpaceX对于中国航天的启示

 

不同于美国开放的国防科研体系,我国航天企业在特定的历史条件下,分别在中国航天科技集团公司和中国航天科工集团公司形成了行业分工相对明确、各自配套相对完整的科研生产体系。随着技术进步和市场化发展,诞生了以中国科学院微小卫星创新研究院为代表的国有新型研发机构,同时众多商业航天公司蓬勃发展,以“鲶鱼”身份参与航天领域的零和博弈,推动了我国航天体制机制的创新发展。
 
航天是工业的最高级形式,是光电、机械、能源动力等多种学科综合的最顶级的应用。随着科学技术的进步,航天高科技门槛已经降低,但对系统工程管理的要求从未降低,反而随着任务要求的提高、人员参与的繁杂、经费投入的增大,对于系统的集成系统的管理要求不断水涨船高。同时,航天特有的高风险性、低容错性的特性,会使失败无限放大,无论在导弹、飞船、卫星、运载这几个航天领域,都只存在要么100%的成功要么100%的失败的情况,没有中间态,所以航天领域一向存在“星海征程”的情怀,只捞一把就走的热钱投资不可能在航天产业长期存在。因此可以预测,在技术进步后,中国航天的爆发点会在资金雄厚、情怀深重,同时具备大系统管理能力的企事业单位出现。
 
笔者认为,航天产业的壮大发展应是自顶向下设计,以及自底向上生长,两者逐渐接近、交融放大的产物。
 
有业内人士认为航天的创新发展可以交由市场,参与市场充分竞争来带动整个航天产业的升级。但笔者认为,鉴于航天关乎国家安全、国家利益,同时也具有高风险、高投入、高可靠性的特殊性,市场充分竞争只能是有益补充,而不能是完全替代国家计划调控。中国航天应该走上自主创新并开放融合的特色发展之路:以国家航天重大专项的持续攻关为引领,促进群体性技术的涌现;以国家财政性资金投入为牵引,激发社会资本进入航天创新领域;以国有研发机构为主体,带动国内航天全产业链协同创新。
 
本文从三个角度思考中国航天的创新发展之路:
 
政府机关:
 
一是优化顶层设计,强化战略引领。中国航天需要坚持以面向国家重大战略需求为主,加强国家各类计划的有效衔接与顶层设计。统筹并完善航天领域的政策扶持,持续进行重大科技攻关,布局一批重大项目,加强创新策源,扶持创新应用,引导优质智力资源、资金资源有序进入航天各领域。
二是激发竞争活力,促进国有研发机构发展。打破圈子文化,消除各类信息隔离、以邻为壑、机构与机构间争利的不良现象,提高国家资源使用效率。依据竞争性原则,布局建设一批创新特区,重点扶持研发基础较好、创新成果较多、体制机制灵活的航天研发机构。
三是确立知识价值导向,重视知识产权。航天是典型的高科技产业,但种种历史原因,长期以来,我国航天领域的知识产权保护力度不大、运用成效不佳,与美国航天界对于知识价值的重视差距较大,也在一定程度上挫伤了国内研发主体的创新积极性。无论是论证阶段的知识产权分析评议、还是研发阶段的高价值专利培育,以及项目收官之后的成果转移转化运用,都需要政府机关做好引领扶持。
四是加大开放融合,坚持国际国内双循环体系。建立与国际规则接轨的创新政策体系,根据管理对象不同推行差别化的政策管理。利用好全国乃至全球科技成果、智力资源和高端人才,鼓励技术成果、人力人才有序自由流动。

国有机构:
 
一是发挥国家队的主力军作用。恪守国家战略科技力量的使命定位,同时不断追求创新理念,在航天重大装备和空间基础设施等多领域、超低轨道到深空的多层次成体系发展,为国家重大战略任务和科学探测提供有力支撑和保障。
二是加快自主创新,培养梯度人才。努力发展自有核心技术,培养自己的人才储备才是立足之本。无数事实告诉我们,对于不是自己持续创新研发的东西,一是容易造成人才断层,影响后续的发展;二是容易墨守成规陷入僵化,没有改进的驱动力和欲望。如果自身创新不足,一片繁荣之中往往会隐藏衰败的危机。
三是研发新装备时,多考虑军民融合。军用装备带有民用用途,民用技术可用于军用装备。从而达到节约国家成本,增加潜力的目的。
 
商业公司:
 
一是充分体现灵活高效的企业特质。灵活高效是SpaceX的杀手锏,也应该是商业公司的特有优势。压缩决策和制造周期,管理层级控制在最少,实现高机动、低成本,将是商业公司的制胜法宝。
二是开展细分市场产品研制。航天是高投入、周期长的高科技行业,需要精耕细作。整合有限的资源,开展细分市场研制,形成自己的拳头产品,作为国家队的有益补充,以发展保生存,再以生存保发展,将是我国商业航天的必经之路。

 

鹿艺,中国科学院微小卫星创新研究院高级工程师、国际注册技术转移专家;肖尤丹,中国科学院科技战略咨询研究院研究员,中国科学院大学公共政策与管理学院教授。文章观点不代表主办机构立场。

本文来源:三思派

 

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