編者按：本文來源于硅谷洞察（ID：guigudiyixian），創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載。

4月底，美國國家航空航天局（NASA）正式宣布將與三家民間私營企業(yè)簽署總金額達(dá)9.67億美元合約，其中分別包含亞馬遜創(chuàng)辦人杰夫·貝佐斯所創(chuàng)立的藍(lán)色起源(Blue Origin)，以及馬斯克所創(chuàng)辦的SpaceX，另外則包含位于美國阿拉巴馬州的Dynetics。這消息的放出代表著NASA的重返月球計劃已經(jīng)正式進(jìn)入了最后的階段。

距離人類首次登陸月球已經(jīng)超過 50 年時間，美國已經(jīng)宣布重啟登月計劃，將人類宇航員再一次送上月球表面。經(jīng)過一再延期，美國國家航空航天局（NASA）最終將登月時間點(diǎn)定在了 2024 年。與50年前的阿波羅登月項目不同的是，NASA此次計劃長期駐扎月球，并且要將曾經(jīng)在月球上丟棄的96袋排泄物找到，然后用于研究微生物在月球上的生存情況。這96袋排泄物是在阿波羅計劃當(dāng)中，6次成功登上月球排泄之后的垃圾，就被拋棄在月球上。這次登月計劃將被作為前往火星的跳板。

阿波羅登月計劃資料圖，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

由于NASA的航天飛機(jī)在2011年全部退役，直接導(dǎo)致了美國喪失載人航天技術(shù)，但又不甘心讓出其太空霸主地位。所以在過去十年中，NASA一直在花費(fèi)大量的金錢資助那些民間的私人航天公司，以求能夠借助它們的力量制造出滿足登月需求的重型火箭和載人飛船。

我們都知道，美國作為太空競賽的勝利者，其航空航天技術(shù)一直都突出全球，而NASA作為美國航天航空的“總指揮”，更是有數(shù)不清的預(yù)算和龐大的技術(shù)儲備。那美國當(dāng)初為何要選擇將航天飛機(jī)全部退役呢？這近二十年，到底是NASA沒有備選方案導(dǎo)致的技術(shù)斷層；還是轉(zhuǎn)型所需要的過渡時期？NASA和這些商業(yè)公司之間是什么樣的關(guān)系？

NASA為何放棄航天飛機(jī)？

要談NASA的故事，有一個對象始終繞不開：航天飛機(jī)。

美國的航天飛機(jī)，是目前人類最早研發(fā)出的可以重復(fù)使用的載人航天器。自從1981年4月12日開始使用至今，30年內(nèi)美國共建造6架航天飛機(jī)，除了樣機(jī)“企業(yè)”號，投入使用的5架工作機(jī)包括“阿特蘭蒂斯”號，“挑戰(zhàn)者”號，“哥倫比亞”號，“發(fā)現(xiàn)”號以及“奮進(jìn)”號。

挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)發(fā)射瞬間，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

服役30年來，航天飛機(jī)為美國乃至全人類的太空探索做出了巨大貢獻(xiàn)，其在而立之年被“勒令退役”，原因是多方面的。

航天飛機(jī)的出現(xiàn)為人類帶來了許多科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，這是不可否認(rèn)的。但是，前NASA局長邁克爾·格里芬（Michael Griffin）在2005年就曾公開批評過航天飛機(jī)計劃，時任NASA局長的他認(rèn)為這項計劃不值得美國政府和民眾付出過多的生命和金錢成本，甚至是那些措施的太空戰(zhàn)略機(jī)會。

在最初設(shè)計之時，工程師希望制造一個能夠像火箭一樣發(fā)射，飛機(jī)一樣著陸的“雜交體”。這樣它就既能將宇航員送入太空又能像卡車一樣運(yùn)送太空物資。

然而，這種多功能性也意味著它既需要十分可靠的安全性；又需要足夠大的空間和動力燃料以保證能運(yùn)送空間站組件和太空望遠(yuǎn)鏡等物資。而這就導(dǎo)致了航天飛機(jī)的成本一直居高不下。

1958-2017年，NASA預(yù)算占美國整體財政預(yù)算比例，圖表來自維基百科

每架航天飛機(jī)有3500多個分系統(tǒng)、250多萬個部件，每次僅發(fā)射費(fèi)用就為5億美元，還不計入分?jǐn)偟脑O(shè)計制造成本。美國政府起初對航天飛機(jī)計劃的預(yù)算為430億美元（換算為2011年的美元價格），每次發(fā)射費(fèi)用預(yù)計為5400萬美元，但由于航天飛機(jī)系統(tǒng)過于復(fù)雜（機(jī)身超過250萬個零件），技術(shù)和系統(tǒng)維護(hù)需要大量的人力物力，這一計劃遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)算。根據(jù)NASA的統(tǒng)計，截至2010財年，航天飛機(jī)的準(zhǔn)備和發(fā)射成本平均為7.75億美元。奮進(jìn)號航天飛機(jī)的建造成本約為17億美元，航天飛機(jī)計劃共花費(fèi)1137億美元。

最初設(shè)計航天飛機(jī)的“賣點(diǎn)”是它每周都能發(fā)射，前往太空將非常安全且便宜。但自1981年投入運(yùn)行以來，美國航天飛機(jī)每年最多飛行9次，遠(yuǎn)低于當(dāng)初設(shè)想的每年飛行50次。

航天飛機(jī)的加入，讓本就昂貴的太空游戲成本變得更加高昂。但即便美國傾盡國力的投入，所制造出來的航天飛機(jī)依然難言安全。

挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)七位機(jī)組人員全部遇難，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

但早在格里芬公開表達(dá)自己的不滿之前，航天飛機(jī)就已經(jīng)出現(xiàn)了兩次非常嚴(yán)重的事故。1986年的挑戰(zhàn)者號和2003年的哥倫比亞號災(zāi)難導(dǎo)致14名優(yōu)秀的宇航員死亡，這讓全世界都為之惋惜。美國服役的5架航天飛機(jī)目前只剩下3架，共飛行了134次，發(fā)生事故2次，相當(dāng)于每67次飛行就有一次失事。如果按單位里程的死亡率，航天飛機(jī)比噴氣式飛機(jī)高約138倍。

哥倫比亞號航天飛機(jī)的部分機(jī)組人員接受太空采訪，圖片來自Gizmodo

專家認(rèn)為，航天飛機(jī)沒有逃逸系統(tǒng)，實(shí)行人貨混運(yùn)，既復(fù)雜又昂貴，“挑戰(zhàn)者”號和“哥倫比亞”號的失事證明，其安全性和可靠性都遠(yuǎn)低于相對簡單的載人飛船。由于設(shè)計先天不足，航天飛機(jī)所做的改進(jìn)只能是工藝上的，無法解決根本問題。

此外，奧巴馬出任美國總統(tǒng)后，開始將太空探索的目光投向火星，對于服務(wù)于近地軌道的航天飛機(jī)來說已經(jīng)沒用武之地，與此同時航天飛機(jī)投入使用后并未達(dá)到原先預(yù)想的目的。因此2010年，由16個國家的科學(xué)家參與的國際空間站基本建成時，美國決定放棄“航天飛機(jī)”計劃。

失去航天飛機(jī)的NASA選擇另辟蹊徑

2011 年航天飛機(jī)退役之后，美國突然發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)喪失了載人進(jìn)入太空的能力，不得不仰仗俄羅斯的載人飛船前往國際空間站，但面對每位乘客 7600 萬美元的天價，即便是財大氣粗的美國也稍顯吃不消。

而在美國國內(nèi)，由航空巨頭波音和洛克希德馬丁合資成立的發(fā)射公司聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(United Launch Alliance)卻趁機(jī)“哄抬物價”，單次的發(fā)射任務(wù)的成本竟高達(dá) 4 億美元。NASA當(dāng)時的處境用“內(nèi)憂外患”來形容也不為過，好在經(jīng)過近十年的探索和半個多世紀(jì)的航天技術(shù)儲備，NASA也在夾縫之中開辟了一條看起來不錯的道路：全球最著名高科技產(chǎn)業(yè)區(qū)-硅谷。

NASA硅谷研究所，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

于是，在資金和技術(shù)的支持下，以 SpaceX、Blue Origin 為代表的一批新興航天創(chuàng)業(yè)公司在 2000 年以后開始逐步崛起。它們憑借著創(chuàng)新的技術(shù)優(yōu)勢和管理理念，不僅沖擊了以波音公司為首的巨頭們的市場份額，同時還肩負(fù)起了重振美國載人航天、重返月球以及登陸火星等眾多重任。

載人航天商業(yè)化似乎已經(jīng)是不可逆的趨勢，商業(yè)航天公司可以為美國政府提供廉價可靠的基礎(chǔ)航天服務(wù)。太空產(chǎn)業(yè)有一個不成文的規(guī)矩：誰能夠大幅降低每次發(fā)射的成本，并定期進(jìn)行發(fā)射，那么他就能獲得一個全新的市場。

以SpaceX為例，大約每月發(fā)射一次火箭，為某個公司或某個國家運(yùn)載衛(wèi)星，或為國際空間站補(bǔ)充供給，它以每次發(fā)射 6000 萬美元的低價打敗了這些老牌競爭對手們，而這樣低廉的發(fā)射成本主要得益于SpaceX的火箭90%都是由自家工廠制造完成。

一枚嶄新的獵鷹9號（Falcon 9）火箭報價在5500-6200萬美元之間，遠(yuǎn)低于同類的宇宙神5（Atlas-5）和德爾塔4（Delta-4）1-4億美元不等的報價。經(jīng)過維修后的“二手火箭”再次登場時,售價降低的同時運(yùn)力卻幾乎沒有改變。

獵鷹九號運(yùn)載火箭海上發(fā)射與回收，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

除了低廉的成本外，Space X 還能如期的進(jìn)行既定任務(wù)的發(fā)射，在2019年，Space X總共進(jìn)行了13次發(fā)射，在上個月space X還進(jìn)行了星鏈計劃的第8次發(fā)射。

而時任NASA科研主管的格倫斯菲爾德在2015年表示：SpaceX在決策時非常靈活。SpaceX可以傾全公司之力去冒險，而更大的風(fēng)險將帶來更大的回報。如果他們?nèi)〉贸晒?，而我們也希望他們?nèi)〉贸晒?，那么在這一巨大的投資之后，他們未來將可以實(shí)現(xiàn)低成本的太空旅行。這樣既便宜又可靠的公司很難不得到NASA的青睞。

NASA只是一個科研機(jī)構(gòu)

其實(shí)，美國的商業(yè)航天的歷史由來已久。早在上個世紀(jì)70年代，也就是航天飛機(jī)計劃的伊始，美國就正式步入了商業(yè)航天的進(jìn)程之中。事實(shí)上，美國所有的航天飛機(jī)均由羅克韋爾公司制造，每艘航天飛機(jī)都根據(jù)具有科學(xué)和探索影響力的艦船命名，而土星五號運(yùn)載火箭則是由波音公司、北美人航空公司、道格拉斯飛行器公司及IBM共同研發(fā)制造完成的。

土星五號運(yùn)載火箭，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

也就是說，Blue Origin、SpaceX、Dynetics等一眾新興航天科技公司與NASA的合作方式，與此前的其實(shí)并無不同。幾乎都是NASA提供資金和計劃，而這些商業(yè)公司提供硬件制造服務(wù)。

NASA本質(zhì)上是一個科研機(jī)構(gòu)，圖片來自網(wǎng)絡(luò)

那么，既然NASA一直以來都依靠外部企業(yè)提供航天硬件服務(wù)，那這個美國國家機(jī)關(guān)的本職工作又是什么呢？其實(shí)，NASA本身的定性就是美國聯(lián)邦政府的一個行政性科研機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)制定、實(shí)施美國的太空計劃，并開展航空科學(xué)暨太空科學(xué)的研究。

而NASA的航空研究計劃中主要是由下面四個方面構(gòu)成：

1.空氣動力：紊流學(xué)、超音速飛行等

2.推進(jìn)技術(shù)：燃燒與燃料、噪聲及其傳播、計算流體力學(xué)、渦輪機(jī)械部件研究

3.材料與結(jié)構(gòu)：復(fù)合材料、高溫材料、動態(tài)加載與氣動彈性、結(jié)構(gòu)分析

4.航空電子學(xué)和人素工程：制導(dǎo)導(dǎo)航、航空電子學(xué)、飛行管理和模擬技術(shù)

當(dāng)然除了上述領(lǐng)域，空間科學(xué)（太陽系探索、火星探索、月球探索、宇宙結(jié)構(gòu)和環(huán)境），地球?qū)W研究（地球系統(tǒng)學(xué)、地球?qū)W的應(yīng)用），生物物理研究領(lǐng)域也在NASA的職責(zé)范圍之內(nèi)。

60年來，除了征服月球外，NASA還完成了對太陽系的“初始認(rèn)知”，利用空間工具造訪了太陽系內(nèi)所有行星和很多矮行星、衛(wèi)星、小行星和彗星。旅行者1號航天器已進(jìn)入星際空間、旅行者2號正朝星際空間進(jìn)發(fā)；“卡西尼號”以及哈勃和開普勒望遠(yuǎn)鏡等航天器也向地球發(fā)回大量圖片。

這些探測活動和照片，改變了人類對宇宙及其形成的理解。NASA還將繼續(xù)深入探索太陽系。

所以，NASA與這些商業(yè)公司的關(guān)系更加像是“包工頭和施工隊”的關(guān)系，這些依靠商業(yè)合同建立起來的合作關(guān)系不僅能為航天事業(yè)節(jié)省大量的成本，還能夠讓NASA擁有較高的自由度，選擇真正靠譜的公司，將預(yù)算花在刀刃上。

目前，各個國家都在大力發(fā)展各國的商業(yè)航天，各國政府和航天局對于太空探索中不必要的投入大量減少，將市場開放給民間商業(yè)公司，同時還能在合作中利用民間商業(yè)公司高效的管理模式和制造效率快速論證各大航天局的研究成果。

更重要的是，商業(yè)航天一旦發(fā)展起來，就能在市場中營造良好的商業(yè)競爭環(huán)境。由于商業(yè)航天門檻較高，大多數(shù)初創(chuàng)企業(yè)如果沒有政府的訂單很難存活下來，所以各家商業(yè)航天公司一定會使勁渾身解數(shù)將提供成本更低質(zhì)量更好的產(chǎn)品和服務(wù)以爭取到政府和航天局的訂單。只有形成了良好的商業(yè)競爭，“發(fā)射白菜價、火箭班車化”才能成為以后的常態(tài)。這樣人類的航天技術(shù)才能快速發(fā)展，空間探索事業(yè)也能越走越遠(yuǎn)。

參考資料：

https://gizmodo.com/the-space-shuttle-was-a-beautiful-but-terrible-idea-1842732042

https://www.forbes.com/sites/quora/2017/02/02/why-did-nasa-end-the-space-shuttle-program/

https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_program

https://spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/six-things-we-lose-with-the-end-of-the-shuttle-program

https://www.vox.com/2014/9/16/6249095/nasa-spacex-boeing-space-shuttle

https://baike.baidu.com/item/%E7%BE%8E%E5%9B%BD%E8%88%AA%E7%A9%BA%E8%88%AA%E5%A4%A9%E5%B1%80/5959612?fromtitle=NASA&fromid=243500&fr=aladdin

https://baike.baidu.com/item/%E5%9C%9F%E6%98%9F5%E5%8F%B7%E8%BF%90%E8%BD%BD%E7%81%AB%E7%AE%AD?fromtitle=%E5%9C%9F%E6%98%9F%E4%BA%94%E5%8F%B7&fromid=7936249

https://baike.baidu.com/item/%E8%88%AA%E5%A4%A9%E9%A3%9E%E6%9C%BA

https://www.sohu.com/a/198381417_361833

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