SpaceX開創顛覆性創新的新模式

+ 黃志澄（遠望智庫高級研究員）

SpaceX公司創始人馬斯克與獵鷹重型火箭

2020年SpaceX公司在航天領域取得了重大進展。在這基礎上，若在2021年SpaceX公司能如期完成計劃，它很有可能改變世界航天產業的“游戲規則”，實現航天領域的顛覆性創新，從而開創顛覆性創新的一種新模式。

2020年SpaceX取得重大進展

SpaceX公司自2002年成立以來，發展了多項顛覆性航天技術，如低成本高可靠的火箭重復使用技術、火箭垂直回收技術，新型低軌衛星的設計技術，衛星的成批制造和發射技術等，為SpaceX公司在2020年取得重大進展奠定了技術基礎。

2020年全球迄今已一共進行了100余次航天發射，其中美國和中國發射次數位列一、二位。中國航天科技集團研制的長征系列火箭仍是中國航天發射的絕對主力，與中國不同，美國航天發射主要由商業航天公司完成，截止11月底，SpaceX公司完成了22次發射，成功率為100%。在2020年的發射中，都使用了兩級獵鷹九號火箭，其特點是可重復使用的第一級助推器。在其中20次飛行任務中，SpaceX公司都成功回收了火箭的一級助推器，只有兩次失敗。2020年11月24日發射星鏈衛星，所使用獵鷹九號一級助推器達到了復用7次。

SpaceX公司自2019年5月啟動組網發射以來，迄今已通過16次發射將953顆“星鏈”組網衛星送入軌道。加上2018年初發射的2顆原型衛星，已發射“星鏈”衛星總數為955顆。據報道，美國網速測試統計公司Ookla最新數據顯示，“星鏈”衛星互聯網服務的試用速度已突破160Mbps，超過美國95%的其它寬帶用戶。

美國《太空》網站稱，美國航天在2020年取得的最大成就，是重新獲得自由載人重返太空的能力。SpaceX公司研制的載人“龍”飛船，先后兩次成功將美國航天員送往國際空間站。北京時間2020年11月16日8點27分，SpaceX公司首次正式載人商業飛行（Crew-1）在肯尼迪航天中心發射升空，搭載四名航天員飛赴國際空間站，在美國載人航天領域邁出了重要一步。

2021年SpaceX公司有望實現發射48次的目標。最大發射份額仍然屬于SpaceX自家任務：多達15批星鏈發射，每批60星，再部署900顆。從此，SpaceX將成為全世界最大的衛星寬帶互聯網運營商。全年將發射龍飛船多達7次：4次16人載人航天飛行和3次國際空間站貨運補給飛行。商業載人航天第二次Crew-2飛行任務瞄準3月底，商業載人航天第三次Crew-3飛行任務目標鎖定9月初。AX-1首次私人載人航天飛行計劃在10月發射，這是由SpaceX公司與Axiom公司聯合推出的首班私人航天飛行，由邁克爾·洛佩茲-阿里格里亞、湯姆·克魯斯、道格·里曼、埃坦·斯蒂布組成4人團飛往國際空間站，全程8天。今年底計劃進行太空探險自由飛行的首航，這是由SpaceX公司與太空探險公司聯合推出的全新路徑的私人太空游第一飛，同樣承運4名太空游客進行為期3～5天的自由太空飛行，飛到800～1000公里的軌道，相當于空間站軌道高度的兩倍。

若在2021年SpaceX能如期完成計劃，其重復使用火箭技術與低軌寬帶星座技術將日臻成熟，并開創商業載人飛行，從而將改變世界航天產業的“游戲規則”，實現航天領域的顛覆性創新，從而開創顛覆性創新的一種新模式。

星鏈衛星效果圖。又扁又寬的衛星結構，顛覆傳統主流的衛星設計 。

載人龍飛船飛向國際空間站

美國的顛覆性技術創新

1995年，美國哈佛商學院教授克萊頓·克里斯滕森與他的同事在《顛覆性技術的機遇浪潮》一文中，首先提出顛覆性（disruptive）技術的概念。顛覆性技術是一種另辟蹊徑、對已有傳統或主流技術途徑產生顛覆性效果的技術，可能是全創的新技術，也可能是基于現有技術的跨學科、跨領域的創新應用。在這基礎上，克里斯滕森于1997年又出版了《創新者的困境》一書，在書中他首先提出了存在兩種創新，即維持性 （Sustainning）創新和顛覆性創新。維持性創新是企業沿著既有技術和產品的改進軌跡逐步向前推進；顛覆性創新則是創造與現有技術完全不同的新技術，創造更為簡單、更加便捷與更廉價的產品。

在過去半個多世紀以來，美國DARPA是世界上最著名的引領顛覆性技術創新的機構，美軍幾乎所有現代武器系統，在很大程度上都離不開DARPA研發的戰略前沿技術。DARPA是因特網、隱身飛機、小型化GPS終端、無人機、平板顯示器、腦機接口等項目的開創者。DARPA在長期堅持技術創新的過程中，積累了豐富的成功經驗，奠定了其持續性發展的基礎。另一方面，DARPA在技術轉移和與軍種協調等方面，在新世紀也暴露出不少問題。

臭鼬工廠（Skunk Works）是洛克希德·馬丁公司高級研制項目團隊的綽號。臭鼬工廠研制了洛馬公司的許多著名飛行器，包括U-2偵察機、SR-71偵察機、F-117戰斗機和F-35戰斗機等。 “臭鼬工廠”是航空工業中一種采用少量高級人才集中突破研制新型號，解決棘手難題的一種常見模式。它的秘訣是盡可能用最少的人，用最簡單直接的辦法，解決最復雜的工程問題。另一方面，隨著傳統的軍工企業越來越龐大和復雜，原來領軍人物的離去等，在進入新世紀后這種創新模式風光不再。

在政府的支持、風險投資機制及其它多種因素的促成下，在上世紀80年代，美國誕生了一批以硅谷為代表的高新技術園區。例如在硅谷集中了斯坦福大學、眾多高技術公司和多家風險投資機構，成為美國培育顛覆性技術的一個重要基地。在這些園區內，誕生了引領上一次工業革命的大規模集成電路和計算機微型化，并培育了一批新一代的顛覆性技術，如智能手機、智能機器人、云計算、大數據、3D打印、物聯網、頁巖氣開發、電動汽車、微小衛星網等。

SpaceX如何開創顛覆性創新的新模式

在硅谷成長起來的馬斯克投身于航天系統工程領域，巧妙地將硅谷自下而上的顛覆性創新模式，和DAPRA這種政府主導的由上而下的顛覆性創新模式進行融合，開創了一個全新的模式。這種模式不僅適用于航天領域，也可以適用于其它系統工程領域。這個新模式的主要特點是：

火箭第一級回收常態化后，SpaceX向回收復用整流罩發起挑戰。圖為帶有大網的回收船成功接住從天而降的整流罩。

1.要有充滿理想、熱情和才華的領軍人

喬布斯是滿足上述條件的領軍人，但與喬布斯曾在蘋果公司曾受排擠不同，馬斯克從2002年6月創建SpaceX公司開始到現在，一直是公司的核心和靈魂。在管理上如此，在技術上更是如此。馬斯克一直是公司的總工程師，公司貫徹的是由他制定的技術路線。在公司成立后，也曾引進了一批航天技術精英，如TRW公司的液體推進發動機專家湯姆·穆勒、在波音公司當了15年德爾塔火箭測試主管的蒂姆·布薩、麥道飛行公司主持“大力神”火箭的結構設計師克里斯·湯普森和NASA的一批技術人員等。2009年6月，SpaceX宣布新增航天員安全和任務保證部，聘請了NASA的航天員肯內斯·鮑威索克斯作為該部門的主管及公司的副總裁。除此以外，目前公司總裁格溫·肖特維爾女士是馬斯克最得力的助手。她扎實的航天工程基礎、與美國空軍的良好關系和女性的管理協調才能，讓馬斯克能有更多時間去思考總體技術問題。

2．要有系統的創新理念和方法

SpaceX公司的創新成功首先歸功于馬斯克的第一性原理思維（“First principle thinking”）。 最早提出這個概念的是亞里士多德，他說：“在任何一個系統中，存在第一性原理，是一個最基本的命題或假設，不能被省略，也不能被違反。” 馬斯克是“第一性原理”的鼓吹者和成功的踐行者。他說：“我們運用第一性原理，而不是比較思維去思考問題是非常重要的。我們在生活中總是傾向于比較，對別人已經做過或者正在做的事情我們也都去做，這樣發展的結果只能產生細小的迭代發展。第一性原理的思想方式是用物理學的角度看待世界，也就是說要一層層撥開事物表象，看到里面的本質，再從本質一層層往上走。”根據馬斯克的第一性原理思維，可以認為最簡單也就最可靠、最便宜。于是就有了使用了27臺相同的“梅林”發動機并聯的目前全球最大運力火箭，“獵鷹”重型運載火箭。

其次，SpaceX公司將互聯網思維用于航天系統工程。SpaceX公司本身具有硅谷精神和“互聯網基因”，通過深度滲透互聯網的快速迭代思維，讓傳統的航天系統工程注入新活力。傳統的系統工程，主張在前期設計中要暴露盡可能多的風險，以降低錯誤成本，因此，在前期設計上往往耗費很多時間和精力。SpaceX公司更強調每一次完整迭代之后產生的“經驗”，包括基于更先進的工具和更優化的供應鏈協作關系，這種走完多次“設計、開發、測試”流程所需要的成本已經大大低于上個世紀；而每一次完整迭代之后產生的經驗，實際上是降低了項目的整體成本。

第三，SpaceX公司采用扁平集約的管理機制。區別于傳統航天企業，SpaceX公司采用扁平化、集約化的組織管理模式，讓每個崗位的人都能高效工作，并可及時進行信息共享、技術共享、人員協同，最大程度簡化決策制定和信息傳遞流程，從而提高了運作效率。SpaceX公司設置了數位副總裁，負責各技術或業務領域的工作，實行副總裁帶領項目制，項目團隊可覆蓋多個領域的專業人才，根據項目需求和特點組建，各領域的員工平等參與技術研討、設計和開發等工作，能夠使人員最大化地發揮效能。

3.實現了全鏈條和全過程顛覆性技術創新

SpaceX公司的系統工程

SpaceX公司的顛覆性創新是一種從技術到工程的“全鏈條”創新，要走完一個“全鏈條”的轉化過程。這個過程一般需要較長的時間。DARPA早在1967年就發明了因特網的始祖即阿帕網（ArpaNet），而直到1991年才出現因特網。在這個技術創新過程中，DARPA只負責技術的演示驗證（如上世紀70年代 DARPA研發了隱形飛機的試驗機Haveblue），后期的工程階段改由軍種負責（如后來由美國空軍負責研發隱形飛機F-117）。在技術向工程轉化及其實際應用的過程中，不僅時間過長，也有許多技術中途夭折或被淘汰。SpaceX的創新不僅掌握從技術到工程的全過程，而且掌握火箭到衛星和飛船的航天全產業鏈，甚至包括下游的供應鏈。SpaceX的供應鏈管理是建立在數學算法基礎上的，簡單、直接、透明。這個體系最大限度的排除了人為因素的影響，減少了人工處理的成本和風險。總之，SpaceX的全鏈條創新，既保證了進度、質量和可靠性，又減少了許多重復工作和大量人力，從而大大降低了成本。

4.善于利用美國政府和社會提供的良好資源

SpaceX在研制獵鷹一號火箭時就接受了DAPRA的合同。NASA給SpaceX提供了資金、技術和人才的大力支持。SpaceX獲得了NASA提供的高達70億美元的合同經費，此外SpaceX的梅林發動機和垂直回收技術都是NASA的預先研究成果。近年來SpaceX完成的發射任務有很多來自NASA，軍方和情報部門。無疑，星鏈星座也具有巨大的軍用潛力。

結束語

Space的顛覆性創新，對中國航天有什么樣的啟示呢？首先，SpaceX公司是我們的競爭對手，他的成功既是對我們的鞭策，也促使我們必須更深入研究這位對手。其次，中國和美國的國情不同。美國的航天界是沒有國營企業的，只能分出傳統航天公司和新興的航天公司；但是中國有一批強大的航天國企，有60多年的歷史，擁有大量的基礎設施和一大批精英人才。因此，在新形勢下我們要堅持新型的舉國體制：一方面，面對SpaceX公司的挑戰，要加緊提高航天國企的創新能力，使其成為建設航天強國的主力軍；另一方面，要加快培育一批新興的民營航天企業，學習SpaceX公司的創新經驗，使其逐步成為建設航天強國的生力軍。