北京時間2020年5月31日凌晨3點22分,,美國太空探索技術(shù)公司SpaceX旗下的龍飛船,,載著兩名宇航員成功上天。此舉還讓“鋼鐵俠”馬斯克執(zhí)掌的SpaceX正式成為了第一家擁有載人飛船發(fā)射能力的商業(yè)公司,甚至還“一步到位”實現(xiàn)了太空對接,。
可以說,,“獵鷹”火箭,、龍飛船,、載人登月、登火星,,是馬斯克帶給21世紀人類的最大夢想,,而伴隨載人飛船與空間站的成功對接,馬斯克邁出了私人航天商業(yè)化的第一步,。
而在商業(yè)化的背后,,到底是哪些因素幫助馬斯克一步一步實現(xiàn)飛天之夢的?他是如何在高風險的航天領(lǐng)域不斷建立自己里程碑式的據(jù)點,?又是如何在超高投入的航天領(lǐng)域進行成本控制的,?在成本控制的背后,SpaceX的哪些做法可以為創(chuàng)新性公司帶來更多可借鑒的價值,?
當然,,即使再低的成本控制,要想讓私人航天找到商業(yè)化的路徑,,除了技術(shù)的成熟之外,,經(jīng)濟性、資金的來源,,與投入的平衡都是重要的問題,。從SpaceX身上,不同的企業(yè)或許可以從中學(xué)到不同的內(nèi)容,,進而找到其中包含的巨大的商業(yè)機會,。
1,。成本控制
用Paypal和特斯拉的經(jīng)驗節(jié)省成本
如果要把舉國體制下超高投入的航天產(chǎn)業(yè)拉入商業(yè)化的軌道,,毫無疑問,首先要解決的是經(jīng)濟性和成本可控的問題,。
作為資深的產(chǎn)業(yè)顛覆者和創(chuàng)新企業(yè)家,,馬斯克早在電子支付工具Paypal和電動汽車特斯拉的打造上積累了足夠的經(jīng)驗,只不過,這一次,,他更具理想情懷,,將商業(yè)化的觸角伸向了浩渺的星空。公開信息顯示,,對于航天飛機的運營成本,,NASA(美國宇航局)算過一筆賬:1972年以來,美國政府一共為航天飛機項目花費了1960億美元,,分攤到135次發(fā)射飛行,,每次成本是14.5億美元左右。
然而,,對于SpaceX來說,,第一代龍飛船總共進行了22次發(fā)射任務(wù),其中成功21次,,僅有一次因火箭爆炸導(dǎo)致船體被毀,。但由于可以重復(fù)使用,發(fā)射成本被降至航天飛機的十分之一不到,,而載貨能力卻能達到航天飛機的三分之一,。
事實上,也正是因為SpaceX在控制成本上的能力,,讓NASA的態(tài)度發(fā)生了變化,,當馬斯克提出可重復(fù)使用火箭這一概念后,NASA表示出很大興趣,,并且開始對這一項目進行投資,。
那么,馬斯克是如何把研發(fā)費用砍到只有NASA或者美國空軍的10%的呢,?
美國科羅拉多大學(xué)物理系研究員萬維鋼在《第一性原理》中總結(jié)了馬斯克在SpaceX上使用的六大方式:“第一,,盡量不外包,80%的零部件都由自己生產(chǎn),。既然航天工業(yè)還沒有市場化,,那自己生產(chǎn)就比外包便宜。比如說外包定制一個發(fā)動機的氣門,,報價是25萬美元,,時間要一年;SpaceX 自己做只要幾個月,,成本只要幾分之一,。
“第二,采購的方式更加靈活,。SpaceX 甚至會到 eBay (相當于中國淘寶)去買材料,,到廢品廠去買二手零部件,。
“第三,可能也是關(guān)鍵的一點,,是要和大市場對接,,從而有效降低了NASA定制商品的價格。比如宇航員系的安全帶,,NASA定制價格都非常貴 —— SpaceX 直接采購最高級的賽車上的安全帶,,不但使用更舒適,而且比 NASA 定制便宜得多,。再比如電腦,,NASA 火箭上用的電腦,一臺報價要 100 萬美元 —— SpaceX 直接用街頭 ATM 機上的電腦,,一臺只要 5000美元,。
“第四個辦法是回收,盡量重復(fù)使用火箭,。
“第五是以市場化人才取代專門的航天人才,。
“第六是被稱為‘奧卡姆剃刀’的流程再造,即盡量將不同的產(chǎn)品協(xié)同量產(chǎn),,盡量簡化制造流程,。”
對這些看似抽象的概念,,其實舉例來看就會非常清楚,。以飛船與空間站的對接為例,我國天舟一號實現(xiàn)過6個小時的快速對接,,俄羅斯最快的一次對接是4小時15分鐘,,可以說這種對接無論是理論還是技術(shù)實現(xiàn)都不存在問題。但對商業(yè)公司來說,,要想讓兩個高速飛行的航天器在空中實現(xiàn)交互和對接,,最大的難度體現(xiàn)在對控制技術(shù)實現(xiàn)的成本把控上。
資深航天專家李紅(化名)告訴記者,,“一般而言,,控制技術(shù)的問題分為三大類,一類是測量,,即要測量高速飛行的航天器的位置,,不僅是相對于地面上的位置,還要知道他們兩個飛行器相互之間的位置,。第二類是制導(dǎo),,就是控制系統(tǒng)在知道了目標的位置時,需要基于軌道力學(xué),,尋找一條滿足經(jīng)濟性,、安全性要求的路,從而找到目標,。第三類是如何才能走上這條路,,以及在路上保持何種安全姿態(tài)?!?/p>
所以,,對SpaceX來說,首當其沖的就是測量方面的成本控制,,要知道,,太空測量的精度要求是非常高的,飛行器在空中每秒都是七八公里的速度,,同時還要考慮粒子反轉(zhuǎn)的問題,,這也是航天級器件能否用工業(yè)級器件替代的核心問題。
“舉例來說,,在地球上空30多公里的地方,,飛行器每穿越高能粒子層運行一圈就會發(fā)生50次的反轉(zhuǎn),非常頻繁,?!崩罴t表示
因此,要想讓計算機,,尤其是CPU具備對高能粒子的抵抗能力,,就要在表面加一層材料,業(yè)內(nèi)管這種器件叫加固器件,?!皢尉图庸唐骷旧淼某杀緛碚f并不是特別貴,貴的主要是測試,,加上上天的器件是非常少的,,由此支撐設(shè)備的研制、維護,、升級,、員工的費用就不可能便宜?!?/p>
一方面是元器件的技術(shù)精度要求,,一方面是缺少批量優(yōu)勢下的高昂成本,都把航天推向了一個舉國體制下才能完成的事業(yè),。而要改變這一次,,首先要改變的是思維。
耗資巨大的測試工作,,SpaceX一方面引進了3D打印技術(shù),,通過3D模型進行產(chǎn)品的預(yù)測試,,在極大程度上降低了測試的成本。同時,,在產(chǎn)品開發(fā)層面,,馬斯克也引入了互聯(lián)網(wǎng)的“迭代”思想,SpaceX 采用的是工程師們熟悉的持續(xù)集成 (CI) 理念,,甚至可以根據(jù)模擬測試的結(jié)果,,把新代碼和配置每天加入到生產(chǎn)環(huán)境(也就是真要上天的飛船)里。這種開發(fā)方式能夠縮短開發(fā)測試發(fā)布的周期,,顯著提高 SpaceX 的效率,。
不僅如此,重復(fù)回收使用的火箭和飛船,,極大地降低了發(fā)射的成本,,公開數(shù)據(jù)顯示:“獵鷹 9 號火箭總共分兩級,70%的成本在第一級上,,帶有 9 個發(fā)動機,。如果能把一級火箭回收,發(fā)射價格就已經(jīng)降了一大塊,?!?/p>
“同樣是把載人飛船發(fā)射到空間站,SpaceX 報價只要 1 億 3300 萬美元,,NASA 做則需要 4 億 5000 萬美元,,等于是一下子省掉了 2/3?!?/p>
此外,,當火箭不能回收時,一級火箭掉落區(qū)的居民經(jīng)常被支付疏散費用,,甚至如果毀壞財物砸到房子都要賠錢,,這都是火箭發(fā)射的隱性成本,當SpaceX首次實現(xiàn)了火箭的可回收之后,,這些支出就節(jié)省下來了,。
2。創(chuàng)新路徑
轉(zhuǎn)換解決問題的思路
對于SpaceX的成本控制來說,,無論是萬維鋼的《第一性原理》還是眾多媒體公開報道的成本控制方式,,都還僅僅停留在技術(shù)方法的層面,比如采用通用的,、成熟的技術(shù)產(chǎn)品等等,。但是,對于大多數(shù)的行業(yè)企業(yè)來說,,這些方法還很難為其創(chuàng)新提供直接的路徑指導(dǎo)或帶來借鑒價值,。舉例來說,,以工業(yè)品的部件代替航天級的部件,并沒有多少行業(yè)會遇到類似問題,。
那么,,到底怎樣才能撥開層層迷霧,看到SpaceX從馬斯克身上不斷因襲的創(chuàng)新模式呢,?
某資深航天專家告訴《中國經(jīng)營報》記者,SpaceX的創(chuàng)新路徑上有兩個非常值得關(guān)注的做法,,可以為更多的行業(yè)企業(yè)帶來啟發(fā):“一是轉(zhuǎn)換問題思路的創(chuàng)新模式,,二是指標協(xié)同下的效率最高模式?!?/p>
先來看轉(zhuǎn)換問題思路的創(chuàng)新模式:
關(guān)注SpaceX的人通常都看到過以下這個案例,,即NASA 發(fā)射火星探測器用的阿特拉斯-5型運載火箭總共分三級,每一級使用的發(fā)動機都不一樣,,但SpaceX 的做法不同,,獵鷹 9 號火箭只有兩級,第一級 9 個發(fā)動機,,第二級 1 個發(fā)動機,,這 10 個發(fā)動機都是一模一樣的。一樣就容易量產(chǎn),,不但降低成本而且增加可靠性,。
萬維鋼在《第一性原理》里認為這個案例充分體現(xiàn)了SpaceX對制造流程的簡化,但奧秘并非僅僅如此,,“更重要的是,,轉(zhuǎn)移了問題的側(cè)重點,改變對抽象問題的解決思路,,進而實現(xiàn)了創(chuàng)新性的突破,。”李紅告訴記者,。
“傳統(tǒng)飛船往往需要一臺進行總體操控任務(wù)的發(fā)動機,,這臺發(fā)動機要履行多元化的職能,精益求精,,但技術(shù)難度非常之高,,而SpaceX將這樣一臺發(fā)動機換成了九臺小發(fā)動機來解決,這九臺小發(fā)動機的技術(shù)實現(xiàn)路徑變得簡單,,這時技術(shù)不再是最重要的問題,,管理成為了最重要的問題,也說是說如何管理并協(xié)同這些小發(fā)動機最終實現(xiàn)大發(fā)動機的目標變得突出,?!崩罴t表示,。
事實上,這種轉(zhuǎn)換解決問題思路的模式在SpaceX的火箭和飛船中都得到了普遍性的應(yīng)用,,比如原來一個元器件上只能放一個芯片上去,,人們就只能把它做得特別好,但隨著技術(shù)發(fā)展,,一個元器件上可以多放好幾個芯片,,這就像原來只能帶一瓶水上天時你只能把瓶子做得特別結(jié)實,但當瓶子的成本逐漸降到很低的時候,,就可以帶上很多個上天,,加上集成度的提高,每一個芯片成指數(shù)級增長,,給商業(yè)化的模式提供了解決的機會,、途徑、冗余和備份,。
通過技術(shù)進步,,通過批量生產(chǎn)、低成本的技術(shù)手段,,SpaceX降低了航天可靠性,、安全性的成本。
“這就像一扇門一樣,,可能沒有鑰匙很難打開,,但是如果你能繞到屋子的旁邊,那里也許有一扇窗戶,。所以,,企業(yè)在創(chuàng)新過程中要學(xué)會的是不斷轉(zhuǎn)換問題的重點。當技術(shù)上面臨難度挑戰(zhàn)和高昂成本時,,是不是可以通過批量產(chǎn)品的替代轉(zhuǎn)換成管理協(xié)同的問題,,最終讓問題在現(xiàn)實中找到更容易的解決方案?!崩罴t表示,。
如果說SpaceX轉(zhuǎn)換問題思路的創(chuàng)新模式可以幫助到那些做基礎(chǔ)創(chuàng)新、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的企業(yè)找到創(chuàng)新的模式或路徑的話,,指標協(xié)同下的效率最高模式或者可以幫助到很多擁有“大企業(yè)病”的企業(yè)跨越創(chuàng)新藩籬,。
同樣還是以SpaceX的本次發(fā)射為例,無論是火箭的發(fā)射控制系統(tǒng),,還是駛上空間站的飛船的操作系統(tǒng),,它們執(zhí)行的都是完全一致的一個大目標,即實現(xiàn)龍飛船與空間站的對接。這個目標,,簡單,,直接,明了,,所有的產(chǎn)品設(shè)計,、測試以及系統(tǒng)運行都以此目標進行衡量,沒有多余的指標或成分,。
但反觀舉國體制下的航天產(chǎn)業(yè)來看,,“很多子系統(tǒng)都承擔著多種多樣的不同的任務(wù),由此帶來各種精度,、計算,、測量上的要求,也就是說,,在大的目標之下,,還有各個子系統(tǒng)承建部門的子目標,,這些子目標參差不齊,,往往在無形中增加了巨大的成本,同時也降低了效率,?!?/p>
這就像很多大的企業(yè)或公司一樣,他們在創(chuàng)新的奔跑過程中,,往往要受到部門利益或多年慣性的限制或拖累,,在創(chuàng)新的大目標之下還要完成部門原有的各種各樣的小目標,最終的結(jié)果往往拖垮了大目標的實現(xiàn)進程,。
“所以剝離不必要的子目標,,或者至少要與大目標實現(xiàn)方向上的協(xié)同,是企業(yè)在創(chuàng)新模式和組織管理上需要處理的重要問題,?!崩罴t表示。
3,。 容錯機制
高風險下的容錯機制
對于馬斯克來說,,他為航天事業(yè)帶來的改變,不僅僅是在產(chǎn)品層面重新定義了火箭,,將航天從神話事業(yè)變成了民間市場,,更多的是,他把更多的機制層面和精神層面的東西帶入了航天領(lǐng)域,,為航天產(chǎn)業(yè)打開了商業(yè)化的大門,。當然,他勢必也將借由“航天”的產(chǎn)業(yè)制高點,影響更多的產(chǎn)業(yè)企業(yè),。
“比低成本控制更為重要的,,支撐SpaceX 不斷走向成功的首要原因是它的風險偏好和高風險下的容錯機制。事實上,,也正是這一機制的缺失,,一度導(dǎo)致了資金相對充裕的舉國體制下的航天事業(yè)總難有大的突破?!崩罴t告訴記者,。
的確,對于中,、美,、俄來說,傳統(tǒng)航天都害怕失敗,,這是成本(尤其是測試成本)居高不下的重要原因,,同時也導(dǎo)致了很多探索上的止步不前。
來看一下SpaceX一度遭遇的挫折與失?。?/p>
2016年9月,,一枚獵鷹9號火箭在發(fā)射臺上添加燃料的過程中發(fā)生爆炸,為了解決這個問題,,SpaceX花了一年多時間重新設(shè)計系統(tǒng),。
2019年3月2日,SpaceX的獵鷹9號火箭搭載龍飛船與國際空間站實現(xiàn)順利對接并在一周后成功重返地表,。但僅僅一個月后,,一艘龍飛船在卡納維拉爾角空軍基地進行靜態(tài)試點火的過程中發(fā)生爆炸,太空艙幾乎完全被毀,。
同樣地,,即使在本次載人龍飛船載著兩名宇航員成功上天之前兩個小時,SpaceX星際飛船原型機在美國得州研發(fā)基地進行測試后發(fā)生猛烈爆炸,。這一歷史性的載人航天的民間商業(yè)性突破可以稱得上一波三折,。
不僅如此,在SpaceX對火箭進行回收利用的突破性嘗試中,,SpaceX發(fā)射火箭以來總共試圖11次回收火箭,,獵鷹9號有5次回收未能成功。這意味著整個試驗的失敗概率還非常之高,。
事實上,,這種大失敗概率從一開始就已經(jīng)注定,成立于2002年的SpaceX,,直到2006年3月24日才迎來了第一次發(fā)射,,但凝聚了SpaceX團隊多年心血的火箭——獵鷹1號在點火25秒后就重重地砸在了發(fā)射場地上。
此后,2007年3月21日,,獵鷹1號再次發(fā)射,,再次以燃燒、爆炸失敗告終,,直到2008年,, SpaceX在8月和9月連續(xù)進行了兩次獵鷹2號發(fā)射實驗后,終于在9月28日進行的發(fā)射中,,獵鷹1號成功發(fā)射,。
對此,美國的軍工巨頭洛克希德輕蔑地稱:“這不過是小屁孩兒過家家,,發(fā)射個火箭和在耳邊的蚊子嗡嗡叫沒啥兩樣,。”
但是,,背負互聯(lián)網(wǎng)基因的馬斯克及其SpaceX卻在這一次次失敗中建立了屬于自己獨有的容錯能力,、糾錯機制以及快速進行技術(shù)迭代的本領(lǐng)。
“由于不懼怕失敗,,也不會有太多的人為失敗而擔責,,這樣的機制讓SpaceX能從失敗案例中快速總結(jié)教訓(xùn),并為下一次發(fā)射積累寶貴的經(jīng)驗財富,?!币晃粯I(yè)內(nèi)人士如此評價,。
然而,,這種失敗在舉國體制的航天實驗中卻往往難以容忍。已故的阿波羅15號宇航員Al Worden說:“和50年前相比,,我們對風險的容忍度太低了,,我不認為這完全是好事?!?/p>
在Al Worden看來,,“馬斯克現(xiàn)在就在一點點改變這個現(xiàn)實,他發(fā)射他想發(fā)射的東西到太空,?!?/p>
“顯然,這種容錯機制的存在,,對在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,、顛覆性技術(shù)領(lǐng)域、卡脖子技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新突破同樣意義非凡,?!币晃魂P(guān)注SpaceX的技術(shù)創(chuàng)新型企業(yè)家告訴記者。
深度
私人航天的商業(yè)化路徑
最近十多年以來,太空探索的初創(chuàng)公司并不少見,,私人航天也并不是什么新名詞,,但為什么馬斯克的SpaceX會如此石破天驚呢?
公開信息顯示:亞馬遜CEO貝佐斯曾在2000年創(chuàng)辦的藍色起源,,大洋彼岸的英國富豪理查德·布蘭森則在2004年創(chuàng)辦了維珍銀河,,推銷商業(yè)太空旅行計劃。就在去年,,維珍銀河已經(jīng)首度載客,,實施商業(yè)太空飛行;藍色起源也雄心勃勃地公布了在2024年重新將美國人送上月球的計劃,。但所有這一切,,都沒有SpaceX的載人飛船與空間站的對接更受關(guān)注。
對此,,分析人士認為,,除了馬斯克本人的名人效應(yīng)之外,更重要的是,,馬斯克探索出了從舉國體制到私人航天的商業(yè)化路徑,。當SpaceX一舉擊敗波音,接過了美國載人航天的接力棒后,,一個商業(yè)化的航天時代開始了,。
需要注意的是,航天商業(yè)化時代的開啟,,有三個非常重要的前提,,一是大規(guī)模的資金投入 ,二是技術(shù)進步和產(chǎn)品成熟帶來的成本降低 ,,三是更多應(yīng)用場景的設(shè)計和應(yīng)用帶來的更廣泛的用戶基礎(chǔ),。
首先,從資金的投入來看,,美銀美林之前發(fā)布研報稱,,到2040年太空行業(yè)的規(guī)模將達2.7萬億美元,大概是20萬億元人民幣,,未來幾十年的發(fā)展將超過過去所取得發(fā)展的總和,。
僅以SpaceX為例,除了自有資金和馬斯克私人投入外,,NASA的合同金額支持同樣不可忽略,。公開數(shù)據(jù)顯示,SpaceX成立于2002年,,早在2005年就贏得了美國空軍1億美元的太空發(fā)射合同,,并在2006年獲得了NASA商業(yè)軌道運輸服務(wù)(COTS)合同,,盡管獵鷹I型火箭的首次軌道任務(wù)直到2008年才完成。
同樣地,,早在獵鷹1號首次飛行之前,,美國空軍就在2008年初又授予SpaceX一份價值10億美元的合同。在載人航天領(lǐng)域,,SpaceX已成為NASA事實上的研發(fā)部門,。到目前為止,NASA 2014年與龍飛船的合同已經(jīng)成功地與國際空間站對接,。
雖然沒有明確的公開信息顯示NASA為這次載人飛船所支付的費用,,但可以想象到費用不菲。當然,,這還不包括一些隱性的技術(shù)支持,,比如,有分析就指出,, SpaceX一直能夠利用美國政府對太空發(fā)射設(shè)施的巨額投資,。它不僅可以在卡納維拉爾角空軍基地和肯尼迪航天中心運作,甚至可以在范登堡空軍基地運作,。
同時,,SpaceX公司能夠開發(fā)、測試和部署幾種不同的新型火箭發(fā)動機,,也可能是因為它有特權(quán)獲得了為NASA和軍事太空項目開發(fā)的技術(shù),。
其實,在技術(shù)進步和產(chǎn)品成熟帶來的成本降低方面,,SpaceX的火箭和飛船顯然是典型代表,,工業(yè)級產(chǎn)品對航空級產(chǎn)品的替代,引發(fā)成本降低到原來1/10的水平,。
再次,,伴隨全球80多個國家投資了這個行業(yè),,應(yīng)用場景正變得越來越豐富,,除了天空飛行之外,馬斯克的星鏈計劃(Starlink)也正在為人們帶來更多的商業(yè)想象空間,。
“這是一個由10000顆左右的微型衛(wèi)星組成的擬議網(wǎng)絡(luò),,其目標是為整個地球提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。通常人們常把5G比作‘地基’,,而把星鏈計劃比作‘天基’,,它對網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬、速度的改變很可能將帶來超越互聯(lián)網(wǎng)的工作方式和生活方式的變化,,進而改變大多數(shù)行業(yè)企業(yè)進行商業(yè)運作的模式,?!崩罴t告訴記者。
當然,,這有賴于更多企業(yè)的參與,,當成本控制和經(jīng)濟可行性得到進一步推動的情況下,企業(yè)就會本能地創(chuàng)造顧客的需求,。這也正是德魯克對企業(yè)定義的內(nèi)涵,。