機床網
中美太空爭奪戰,中國商業航天能追上美國嗎?
2021-03-09 11:31:07

 公元1492年,奉西班牙統治者伊莎貝拉女王和她的丈夫費迪南的命令,航海家哥倫布攜帶著一封寫給東方大汗的書信,率領三艘戰艦、九十名隨從水手,從西班牙的巴羅斯港啟程,向著一望無際的大西洋深處駛去。

在海上漂泊兩個月之后,哥倫布踏上了一片完全陌生的陸地。

這次事件,在歷史上被稱為“哥倫布發現新大陸”。從哥倫布的皮靴踏上新大陸沙灘的那一刻起,“地理大發現”的時代開始了!


▲ 1492年 哥倫布發現新大陸

來自西班牙、葡萄牙、荷蘭、英國、法國的航海家、探險者、殖民者像成群的蝗蟲一般越過大洋——他們口中虔誠地贊頌著上帝和圣母,手上卻在用火槍和艦炮來丈量這個新的大陸。

從此之后,歐洲的“海洋民族”們開始高速崛起,殖民軍隊的大炮指向哪里,哪里就會成為給殖民者提供財富和原料的殖民地,最先是南美,然后是東南亞,最后是東亞。

所以,當英國人的艦隊出現在廣東沿海的時候,中華民族屈辱的百年近代史也就開始了。我們這個民族“百年苦難”的根子,就在于我們錯過了那個“大航海時代”。


▲ 鴉片戰爭之后
中國淪為半殖民地半封建社會

人類用數千年的時間才從獨木舟發展到了可以遠洋航行的三桅帆船。但人類從離開地面到突破大氣層也不過就只用了幾十年。

未知的太空,是人類最后的“新大陸”。

前幾天,SpaceX的老板、特斯拉的創始人、“鋼鐵俠”的人間體——埃隆·馬斯克公開了他的“火星宣言”,他認為火星上的人不應當受到地球法律的管轄,應該完全自治??此@樣子,怕是恨不得自己要去當“火星球長”。


▲ 馬斯克常常談起火星

這種思維,簡直和當年離開歐洲前往新大陸的殖民者和投機商一模一樣。

我們總以為航天和太空旅行之目的在于科研和冒險,但在另外一些人的眼里,星際航行也許不過就是另外一種“殖民”。

太空,最終仍不可避免地成為民族與民族、國家與國家之間爭奪對抗的戰場,盡管這種對抗現在還是和平非暴力的。然而,美國人已經開始公開討論“殖民火星”的問題了,但中國的商業航天卻還沒有完全成型。

錯過“大航海時代”的中國人,決不能再錯過即將到來的“大航天時代”了。因為,落后就要挨打。


通往星辰大海的必經之路

在太空探索這一塊,中國是為數不多的參與者之一。

我們獨立自主,我們成果豐碩,但在新世紀的太空競賽之中,我們真正的挑戰可能并不僅僅在于技術,還需要考慮戰略——我們應該如何發展航天?我們應該發展什么樣的航天?

想明白戰略方向有多重要,我們需要看看歷史。

早在哥倫布發現新大陸的80年前,鄭和的艦隊就已經走遍了西洋。大明王朝的艦隊在大洋上航行,艨艟巨艦遮蔽洋面,宛如移動的海上要塞,跟隨鄭和出征的水兵多達萬人,都是跟隨朱棣征伐天下的精銳將士。


▲ 鄭和除了沒去新大陸
南亞、東非都走遍了

比起鄭和,哥倫布的船隊就是一個草臺班子,甚至不如鄭和隨手按死的南洋海盜。但我們都知道:最終改寫世界歷史的,不是鄭和。

鄭和的航海力量遠勝于哥倫布,但大明王朝的戰略注定了新大陸不屬于我們。

哥倫布和他的后繼者們“極其務實”,除了血腥殖民就是瘋狂傳教,左手政治經濟,右手意識形態。以至于到了今日,整個南美洲仍然在講西班牙語和葡萄牙語,后來的英國殖民者更是通過殖民讓英語成為了世界語言。

但鄭和下西洋,為的是“宣揚德化”“教化蠻夷”——把東南亞諸國納入中國古代傳統的朝貢體系之中,大家一起“君君臣臣父父子子”。

看上去確實挺“仁義”的,但經濟和政治利益幾乎為零,大明甚至每年還需要花自己的錢“賞賜”這些番邦。畢竟,這種松散的體系對大明而言幾乎沒有什么實際的好處——除了面子。


▲ 雖然朝貢體系意義不大
但是長頸鹿很可愛

這就是戰略方向的意義所在:我們贏了面子,西方贏了里子。

然后,鴉片戰爭一聲炮響,我們面子、里子都沒了。

現在,中國的航天事業也面臨著類似的路線問題。


▲ 地球周圍的軌道空間
是極其有限的

“大航天時代”,地球外面那一圈圈軌道和一個個通信頻段就是“新大陸”。這些軌道和頻段都屬于“不可再生”的資源,如果我們不去占領“優勢的”軌道和頻段,那么別人就會占領,“手快有,手慢無”。

以SpaceX正在操作的“星鏈計劃(Star Links)”為例,根據“星鏈計劃”,在2021年3月之前,美國將會在550公里高度的軌道上發射1584顆衛星,每個軌道面22顆,總計72個軌道面。如果任由美國人大量發射,那么留給我們自己的空間就越來越少。

和平年代,丟失一個軌道一個頻段可能還沒什么影響;但如果戰爭爆發,一個軌道一個頻段的得失可能會直接影響戰場態勢。

我們傳統的“計劃航天”某種意義上就像“鄭和下西洋”,有強大的實力和背景,但缺少“野性”——做起事情四平八穩,面對快速變化的環境卻“慢半拍”。

這是計劃經濟的“特點”,而航天也恰恰是我們幾個仍然堅持指令性計劃,尚未進行市場化的領域。

如果我們在這個需要快速占領“太空陣地”的時代里仍然固執地堅持“計劃航天”,那么我們有可能斷送先機,丟掉那些我們本可以占領的軌道陣地。

而商業航天則像是“大航天時代”的“海盜”——有野性,有強烈的進取心,非常狡猾且靈活機動。經常會做一些“不靠譜”的事情,但對于快速變化的環境有著“野獸般的直覺”。


▲ Space X的“星艦”
這玩意兒如果軍事化了
就是一架軌道轟炸機

 而且,商業航天企業研發火箭的成本相較于政府部門要低得多。有人曾經測算過:如果SpaceX的火箭交給NASA來進行研制,至少需要13億美元;而馬斯克的團隊只花了4億美元左右。

商業航天的邏輯是資本邏輯,擅長當機立斷打“閃電戰”,計劃航天的思維是政治思維,喜歡長期發展。

最終,我們選擇:兩者并重,在保留計劃航天的基礎上發展商業航天。

這也代表著:商業航天,是我們通向星辰大海的必經之路。


和美國比,我們差在哪里

我們都很清楚:在航天領域,美國是我們最大的競爭對手——這個世界上最先開始進行商業航天的國家,也是商業航天最成功的國家,和它相比,我們的商業航天居于巨大的劣勢之中。

劣勢1:規則不明,資源利用不足

以下兩張圖片可以說明很多問題:


▲2019年,中國發射了全球三分之一的火箭。


▲ 中國商業發射次數
連全球的百分之三都不到

一方面,我們是全球發射火箭次數最多的國家,另一方面,我國商業發射次數連全球的百分之三都不到(SpaceX一家占了52%)。

這說明:中國商業航天的航天資源利用率嚴重不足。

所謂“航天資源”,指的是進行航天活動所必須的各種軟硬件。軟件,指的是相應的制度、法規、人才、教育、技術儲備和工具軟件;硬件,指的是火箭工廠、火箭發動機試車臺、發射基地、輔助設施等。

商業公司想研制一款火箭,前期需要通過政府部門的審批、用專門的工具軟件進行火箭設計,中期需要專門的“試車臺”來測試火箭發動機的性能指標,后期需要合適的發射基地來發射火箭,并且還需要測控站來控制火箭的飛行姿態。


▲ 國產商業航天公司
自研火箭發動機在實驗

沒有這些“航天資源”,別說上天了,連發射架都上不去。

相反,美國航天企業能享用的“航天資源”則充裕的多。

為了扶持馬斯克的SpaceX和貝索斯的Blue Origin,美國政府可以說是“掏心掏肺”,技術轉讓、人員幫扶、新技術研發、發射任務合同、發射場使用權、輔助設備使用權,美國寶貴的資源放開了等著各路商業航天公司來享用......給錢,給人,給技術,NASA在近乎“溺愛”地扶持商業航天公司。

2017年,NASA甚至將前期在航天領域的研究成果和工具軟件公開發布,任由民營航天企業使用,就差手把手教你造火箭了。


▲ 1984年 美國就開始琢磨商業航天了

和美國相比,我國的商業航天公司的境遇就顯得有些“尷尬”。

比起SpaceX的“NASA親兒子”待遇,中國的不少商業航天企業就像是“贅婿”——尤其是在早期階段,很多企業不知道自己的主管機構是誰,也不知道怎么申報航天項目,想獲得航天技術的專利、發射場地、輔助設備的使用權更是面臨各種問題。

制度缺位,技術薄弱,資源缺乏,中國商業航天業績和中國航天大國地位之間的種種“不相稱”也就解釋的通了。

又要發展商業航天,可資源又不充足,不客氣地說,中國的商業航天就像是“抱著金飯碗討飯吃”。

劣勢2:技術落后,競爭力不足

技術是航天的命。

很不幸,中國商業航天的技術遠遠落后于美國。

第一是因為美國同行起步早,SpaceX已經發展18年了,而我們大多數的商業航天企業基本上是2015年之后才成立的......這對比,簡直是頓頓吃牛肉的青年壯漢在爆錘營養不良的幼兒園孩子。

第二是因為美國同行能從官方的航天資源里分到肉吃,1986年,《聯邦技術轉讓法案》允許政府科研單位向企業轉讓技術。SpaceX這么多年里也參與過不少NASA的尖端研究。背靠大樹好乘涼,馬斯克站在巨人的肩膀上,SpaceX能掌握世界頂尖的Raptor猛禽發動機也就不足為奇了。


▲ 中美商業火箭參數對比
哎 路漫漫啊

 從具體的技術來看,如果想超越SpaceX,不論是商業航天還是計劃航天,我們都需要攻克兩個難關:大推力火箭技術和火箭垂直回收技術。

SpaceX的“大推力火箭”的推力極為強悍:一枚Falcon-9(獵鷹9號)火箭,在不進行回收的情況下,能將22.5噸重的貨物送上近地軌道(LEO)。如果將三枚“獵鷹9號”并聯組成“重型獵鷹”火箭,其有效載荷將達到可怕的63噸。

之前提到的“星鏈計劃”就是依靠“獵鷹9號”進行建設的——今年1月7日,一枚“獵鷹9號”火箭一次性將60顆星鏈衛星送進了預定軌道。

與之相比,我國目前最大的“長征5號”火箭的運載能力也只有25噸而已。

SpaceX的“火箭垂直回收”技術,則是一個能將現有游戲規則完全顛覆的突破。在過去,火箭是一種一次性的運載工具,但Space X卻實現了火箭的垂直回收。這就把原來一次性的“工具”變成了可以多次重復使用的“交通工具”。

SpaceX的發射成本直接降低了一個數量級。

在國際市場上,這一系列的技術差距使得我們很難與SpaceX展開競爭。

我們2015年才開始大規模地發展商業航天。到今天,大多數商業航天企業的發展也才剛剛5年而已。大多數企業都是通過集成已經有的資源來研制火箭并組織發射。

盡管我們提出了“軍民融合”的戰略,但國內的民營航天企業的火箭、發動機仍然都在從頭開始研發,計劃航天系統向商業航天的技術轉讓程度并不高,更別說這其中可能還涉及到保密、利益相關的問題。

結果就是,我國民營航天企業的火箭“短小無力”——普遍運載能力只有300-500公斤。

對于近地軌道的任務來說,這夠用了,但對于未來的“太空爭奪戰”來說,這遠遠不夠。

于是我想起了三體里的一句話:

任何超脫飛揚的思想都會砰然墜地,因為現實的引力太沉重了。

想讓中國商業航天沖出大氣層,就必須給民營航天企業提供“突破顯示引力”的可能。

在中國商業航天的初級發展階段,如果民營企業無法有效地得到來自政府和軍方的技術支持,那么中國商業航天的發展進度將大幅度落后。

劣勢3:定位不清,體系不明

除了資源匱乏和技術落后,中國商業航天的另一個問題在于自身的定位:中國的商業航天到底要做什么?

定位不清,方向不明,民營航天企業便很難在整個產業鏈上面找準自己的“生態位”。于是就會形成“一窩蜂”的狀態——全民放衛星,全民造火箭——用專業點的術語就是:大規模、低水平、重復建設,導致了大量的資源浪費。

美國人在定位上很明確:NASA負責深空探索,衛星發射之類的成熟簡單業務全部交給商業航天來做。這樣做帶來的好處就是大家各自做各自擅長的事情,避免了重復建設導致的資源浪費。

而我們這邊,情況就比較復雜了。

衛星發射業務是我們最擅長的業務,但從官方到民營企業,所有人都在做衛星的業務,于是就形成殘酷的競爭。

這也是現實狀況帶來的無奈之舉:軍隊的衛星太機密、太敏感,不能交給商業公司進行操作,只能交給國企。民營企業技術不靠譜,客戶不敢把衛星交給民營企業負責發射。于是,國內絕大多數的商業發射仍然是靠國企來操作的。

惡性循環,雪上加霜。


輕快敏捷:SpaceX的秘密

我們希望中國的SpaceX早日誕生。但在此之前,我們必須知道今天的SpaceX是如何崛起的。

美國人發展商業航天的初衷是想“降低發射成本”——波音、洛克希德·馬丁為代表的老牌壟斷企業已經徹底把NASA搞煩了。



從本質來說,NASA屬于政府機構,主要負責管理和科研工作,經費來自國會撥款,本身的盈利能力有限,且沒有生產大型裝備的能力。

所以,NASA如果需要一枚火箭,就需要到市場上進行采購。很長一段時間里,美國只有波音和洛克希德·馬丁兩家公司可以生產滿足NASA需要的火箭。然后,NASA就被波音、洛馬給宰了。


▲ DELTA-V重型火箭
波音-洛馬的杰作

時間久了,NASA便漸漸無法容忍這樣的“黑店行為”了。而破除這種問題的最好辦法,就是引入競爭機制。然后,美國就出現了諸如馬斯克的SpaceX與貝索斯的Blue Origin。

從Space X的創立背景中,我們可以得到三條基本的判斷:
 傳統的、無競爭的航天發射市場會導致發射成本虛高。
充分競爭的航天發射市場能為航天科研事業減輕負擔。
培育民營的商業航天企業是最簡單直接的手段。

可以說,SpaceX之類的商業航天公司的出現就是為了解決傳統航天活動中長期存在的“高成本”“低效率”難題。為了這個使命而生的SpaceX,行事風格自然也和老牌企業不同。

SpaceX 開發火箭的速度,甚至比某些軟件公司的開發速度都要快。

從驗證技術的“蚱蜢”火箭到“獵鷹9號”回收成功,3年。從5噸載荷到20噸載荷,3年。從只有34噸推力的初級發動機到世界第一推重比的發動機,5年。從貨運到載人航天,3年。從研發超重型火箭到發動機試制成功,3年......


▲ 獵鷹9號火箭

SpaceX的秘密就在于:它在用寫程序的方法造火箭——不怕失敗,快速迭代——炸了燒了解體了,完全沒關系,就像寫程序的時候出了bug,刪掉再來就行了。


▲ SpaceX官方甚至做了
一個火箭失敗搞笑集錦

以最著名的“垂直回收技術”的研發為例,Space X為了測試垂直起降性能,專門打造了一臺名為“蚱蜢”的試驗火箭。

第一次,只能飛不到兩米;第二次,也不過5米;第三次,40米......蚱蜢火箭不斷地在失敗中得到改進,經過了無數次爆炸、燃燒、解體、墜毀,最后“獵鷹9號”火箭誕生了。
 
▲ SpaceX的每一次實驗
都無限接近于放煙花

一改傳統航天那種嚴謹嚴肅的氛圍,SpaceX的整個氣質都顯得輕松愉快,就連用來在海上進行火箭回收的無人船也被取了一個正常人絕對不會起的名字“Of course I still love you”(當然我依然愛你)。

正如前SpaceX工程師David Giger所言,“SpaceX was built on test, test, test, test, test. We test as we fly.”(Space X建立于測試測試再測試,不測試,我們就飛不起來?。?/p>

除此以外,Space X內部的行政手續也大為簡化。一是因為商業公司而非NASA這樣的政府機構,二是因為扁平化的管理和輕松的企業文化,每當工程師打算對火箭的某個參數進行調整的時候,不必向過去那樣層層上報,獲得批準之后再干活兒——他們可以原地直接對設備進行調整,研發速度直線上升。

此外,“獵鷹9號”上還大膽地采用了“非航天級”的工業級元器件。盡管不像航天級設備那樣能抗低溫、抗高熱、防輻射,但勝在價格便宜量又足,而且只要運用得當也不影響使用——這也使得“獵鷹9號”的成本一降再降。


中國航天企業,路在何方

對于中國航天企業而言,現在的局勢談不上有多有好。雖然之前談了很多制約中國航天企業發展的障礙,但商業航天大發展的這五年中,我們也取得了不少成就。


▲ 盡管數據不太好看
但是只要有進步就好

既然決定了發展強大的商業航天,那么就要考慮市場對行業的影響。

2016年,全球航天產業的總收入為3293億美元,而其中商業市場貢獻的收入高達2526億美元,占比接近八成,商業航天已經是整個行業的主要收入貢獻者。

目前,商業航天最成熟的業務就是衛星業務,而衛星業務又可以分為:通信、導航、遙感三類。

美國之所以是“地球第一商業航天強國”,就是因為:
全球557顆在軌通信衛星,
美國占了51%(2017年數據);
除了中國北斗之外,
就只有美國的GPS可以做可靠的全球導航
(歐洲和俄羅斯的份額實在太?。?;
2017年,就算在產值占比僅有2%的商業遙感衛星領域,
美國的占比也達到了可怕的68%......
而我國,連1%都不到。

在產業鏈之中,上游是衛星制造,中游是衛星發射,下游是衛星相關的通信、導航、遙感服務。而最賺錢的衛星通信行業,上下游的收入規模占比達到了1:20,下游的通信服務企業收入是衛星制造企業的20倍。

作為一個掌握了5G、量子通信的通信業強國,衛星通信,完全有可能成為中國商業航天的突破點。


▲ 衛星通信產業鏈

一般來說,我國的城市和農村居民的移動通信服務都是靠基站提供的,但對于那些無法修建基站或無法使用基站的消費者(偏遠地區居民、航班、遠洋船)來說,衛星可能是唯一可用的溝通方式。


▲ 5G+衛星通信

2016年,我國第一顆移動通信衛星“天通一號”入軌,盡管比美國人晚了40多年也不是商業性質的衛星,但占據后發優勢的我們也對衛星技術有了更深刻的認識,中國的鴻雁、銀河、虹云星座也都在建設之中。

隨著“一帶一路”的深入發展,中國的衛星通信也可以沿著陸上和海上絲綢之路向國際市場擴張。

除了衛星移動通信,我國的遙感衛星發展也非常迅猛——2017年的時候,天空中的414顆遙感衛星里,美國獨占281顆,就連印度都有21顆,而我們幾乎空白。

但僅在2019年一年之中,我國就發射了20顆商用遙感衛星,在軌遙感衛星綜述達到了40顆。僅僅兩年時間,我國遙感衛星的數量就超越了除美國之外所有的競爭對手。


▲ 從默默無聞
到世界第二

這波啊,這波就叫“中國速度”。


尾聲:
決勝太空

1981年9月,蘇聯和華約集團集結五十萬重兵,在波羅的海沿岸舉行了人類有史以來最大規模的軍事演習。整個西方世界都在蘇聯的威懾之下瑟瑟發抖。

毫不夸張地說,如果星期一戰爭爆發,到了星期五,蘇軍的坦克就能開進巴黎。


▲ “西方81軍演”名場面
無邊無際的鋼鐵洪流

一年之后,1982年,一份名為《“高邊疆”研究報告》的文件被呈上了美國總統羅納德·里根的案頭。這份報告第一次系統地提出了開拓、利用宇宙空間的總體構想,將太空戰略成為了一種包括了軍事、技術、政治、經濟等等戰略在內的總體戰略。


▲ 我國從很早就開始
研究太空戰略了

又過了一年,1983年,為了從更高維度和蘇聯進行對抗,以“高邊疆”計劃為先導,美國開始了臭名昭著的“星球大戰”計劃。

在美國人眼中,“高邊疆”戰略不再僅僅是五角大樓軍官和NASA科學家應該關心的事情,更是成為了涉及美國國家安全的國家級戰略。

如今,全球商業航天搞得如火如荼,美國星鏈計劃的數萬枚衛星都在焦急地等待發射;各個航天大國的太空旅游、太空制造業、太空互聯網等等產業也都開始緊鑼密鼓地進行融資和布局。


▲航天器動輒數億美元
對任何國家都是寶貴的資產

也許就在不遠的將來,太空就會實現工業化。

當太空設施開始成為不亞于鐵路、港口、大壩的重要資產,那么,自然而然,人們就會想盡一切辦法對空間設施進行安全保護。

于是,冷冰冰的五個大字便擺在了我們面前:

太空軍事化!

War, war never changes.
戰爭,戰爭從未改變。

當資本、勞動力、產品不斷地在殖民地和本土之間流入流出,當每個民族都想在“新大陸”上獲得更多的空間,他們彼此之間必然會出現種種摩擦。只需要一粒微不足道的火花,就能引爆一場大戰。

只是,“新大陸”就一定在地球上嗎?

上半年,一部搞笑的美劇《太空部隊》引起了轟動。在劇中,中美兩國的宇航員在太空中斗智斗勇,演繹出了各種搞笑的場景——中國飛船蔫壞地摘掉了美國飛船的太陽能電池板;美國人打算偷襲中國月球基地,迎面碰見了同樣打算去偷襲美國基地的中國宇航員......


▲ 美劇《太空部隊》截圖
中國飛船攻擊美國飛船

言者無心,聽者有意。盡管《太空部隊》是一部輕松喜劇,但它卻在強烈地暗示:中美太空爭奪戰,正在此刻的夜空中激烈地進行著。

平心而論,在這場太空爭奪戰之中,我們目前的實力和美國之間還有很大的差距——“重型獵鷹”火箭只是美國火箭軍火庫里的一款產品而已,“土星五號”“大力神”“德爾塔”也都是世界先進水平的運載火箭。

不談思路,不談哲學,僅僅在最基礎的裝備層面,我就有許多需要補課的地方。但我們要知道:補課、短板、缺點,這些東西從來都是一體兩面的,越是有短板的地方,就越是有取得突破的機遇。

以前我們沒有高鐵也沒有隱形飛機,但一旦明確了發展方向,填補空白也就只是時間問題。

我相信,在這場太空爭奪戰之中,中國商業航天必將成為一個合格的對手。

  • 精密數顯坐標鏜床 - TGX4145B 本系列機床系高精度立式單柱坐標鏜床,以主軸旋轉為主運動,以套筒等移動為進給運動,適合加工板、桿、軸、套、箱體等類型的零件,以及冷沖模、鉆模、鏜模等工模具,可以對工件進行鉆、鏜 、銑、車端面、刻線等多種形式的加工和測量。
  • 供應德國西馬克3000噸臥式雙動銅鋁擠壓機 動力類型:液壓 類型:壓力機 產品類型:二手 品牌:進口 公稱壓力:3000(kn)
  • 萬能分度頭ZY-500010 F12型 ZY-500010 F12型萬能分度頭
  • CPS-10數控車床工件測量系統介紹 CPS-10/11測頭系統的主要功能 在數控車削加工中自動設定工件的加工基準或檢測加工的尺寸 加工精度的控制和刀具磨損的自動補償 自動進行測頭標定 CPS-10/11測頭系統的應用條件和價值 1)用于車削中心、數控車床; 2)用于批量生產; 3)實現生產加工的序前、序中和序后的質量控制; 4)減少生產輔助時間,提高生產效率; 5)減少工藝裝備投入,降低生產成本。
  • 內圓螺紋磨BBUN 內圓螺紋磨BBUN分為150 CNC和300 CNC兩種類別,最大內圓螺紋磨床工件長度(毫米)分別為150和300,最大工件外部直徑(毫米)分別為270和350,最大螺紋直徑(毫米)分別為200和300 最低螺紋直徑(毫米)分別為12和20.
色费女人18毛片A级毛片视频