以產業鏈之名:SpaceX何以一飛沖天



美國東部時間1月30日下午,也就是五天前,SpaceX 公司代表諾斯洛普·格魯門發射了天鵝號貨運飛船。SpaceX在2024年的第一個月份共完成了十次發射任務,而距離SpaceX老闆馬斯克計劃的月度發射目標還差兩次。

SpaceX這次選擇負責發射任務的是編號為B1077.10獵鷹九號運載火箭。這枚運載火箭曾經執行過兩次客貨運輸任務、三次商業航太任務與四次自家的星鏈發射任務,而這次發射天鵝號則恰好是其第十次飛天。換言之,這是枚“十手”火箭。

和過去的九次一樣,在升空八分鐘完成任務後,獵鷹九號降落在卡角1號著陸區(LZ-1),不出意外的話,它接下來會成為“十一手”火箭。老闆馬斯克希望2024年所有的SpaceX運載火箭都可以重複利用四十次以上,這個驚人的數位正在一步步實現。

2024年的一月份,對於SpaceX來說是按部就班的新年開端,但對於其他商業航太的從業者來說,SpaceX仍在不斷地創造航太記錄。

在已經過去的2023年中,馬斯克麾下的SpaceX總共完成98次火箭發射,佔全球發射總次數近半壁江山;在近地軌道上已有近6000顆衛星,佔太空已有衛星的一半以上;為全球用戶提供衛星聯網服務的starlink已經實現盈利。

很多航太愛好者們將馬斯克的所作所為看作是人類邁向星辰與大海又一小步,認為他簡直如孤膽英雄般,以一己之力,讓人們看到了商業航太的廣袤前景,曾經不切實際的“移民火星”“太空工廠”似乎都逐漸從夢變成現實。也有人將馬斯克的成功歸功於市場經濟,認為充分競爭環境中打拼出來的自主創新能力才是制勝之道。在商業航太的風又一次鼓動起來的時候,許多人都希望追問SpaceX成功的背後,究竟是什麼讓一家僅成立22年的商業航太公司一步步成長為如今這樣的行業巨頭?

01

輝煌2023,刺激2024


美中時間1月12日,馬斯克穿著他那件標誌性皮夾克亮相SpaceX全體員工大會,和人們印象中的盛大的年會不同,這場位於德州星艦基地的員工大會別樣的簡單“粗暴”,現場沒有貴賓席、西裝革履與紅地毯,也看不到主持人、文藝匯演和代表員工講話。

員工們穿著便服或者工作裝在臨時搭建的臺子下,看自家老闆做簡短的ppt匯報,不遠的地方樹立著通體黑色的星艦(Starship),這個龐然大物高121米,直徑9米,有效負載能力可達150噸,是迄今為止人類運力最大且完全可重複使用的運載火箭。

馬斯克總結了過去一年SpaceX所做的事情:2023年SpaceX共成功完成96次發射任務,加上兩次星艦試飛,總共完成98次火箭發射,佔全世界總髮射次數的44%。98次發射包含了63次星鏈發射,共發射了1984顆星鏈衛星,目前近地軌道空間已經有星鏈發射的近6000枚星鏈衛星。

加上載人航太任務機組成員、拼車任務的載荷和未披露的祕密任務載荷,據馬斯克的估計,SpaceX在這一年將1600噸的有效載荷送上了既定軌道,佔全球有效載荷的80%。

如果亮眼的數據、龐大的體量和創紀錄的進步早已讓人們見怪不怪——這幾乎是SpaceX成立以來年年發生的事情,那麼還有一件所有航太從業者都不能不關注的事情——SpaceX終於具備了盈利能力。

2023年8月,《華爾街日報》中文網的一篇報道顯示,2023年一季度,SpaceX收入約15億美元(當時約合人民幣109.65億元),實現總利潤5500萬美元(當時約合人民幣4.02億元),實現盈利。11月7日,據彭博社援引知情人士透露,SpaceX今年有望在火箭發射和星鏈業務上實現年收入90億美元。

回顧2023,SpaceX無疑已經成為航太發展領域最耀眼的那顆星,作為目前的航太引領者,其發射載荷、發射頻率、發射次數每時每刻都在刷新人類的航太運載能力,填補航太發展的空白。

2024,馬斯克在年度總結中提出今年要完成150次發射,同一級火箭要重複使用40次,同一個發射臺最短髮射間隔要控制在24小時之內。這意味著更快、更多、更有性價比。

此時距離Spacex公司成立過去了22年,距離獵鷹1號成功發射過去了16年,而距離獵鷹9號成功著陸回收過去了8年。

人們總是忙於造神,將看到的顯露出的一切豐功偉績附著在某個人物或是某群人身上,因為在跨越專業壁壘的道聽途說中,人們輕易就忽略了技術每一次微小的進步所耗費的心力,而每時每刻的投入與某個技術節點的突破同樣重要,都構成了最後成功不可或缺的一部分。

如果想要解答SpaceX何以成為如今首屈一指的航太公司這個問題,的敘述就不應該只停留於為“矽谷鋼鐵俠”馬斯克立傳,而是具體到技術和行業內部,真正見證星艦、獵鷹9號、星鏈這樣劃時代的技術是如何建造起來的。


02

不計成本的技術迭代


SpaceX有一個神奇的部門,名叫專業部門。它負責十幾個領域的技術創新和研發。用不鏽鋼替代碳纖維蒙皮,用工業級元器件製造電子設備,大量使用3D列印技術生產測試零部件,類似的奇思妙想,大都出自這個部門。

不計成本的技術革命,是SpaceX身上最顯著的標籤。整個公司奉行絕對的工具理性原則——拿來即用,有效即用。正如馬斯克在接受媒體採訪時表示,“如果一件事情夠重要,那麼即便所有條件都與你作對,你就該去做。”

在生產制造的自主研發上,SpaceX善於跨界創新:現有的航太材料昂貴、笨重,還被上游產業鏈壟斷著?那就用其他工業領域的合金原料。比如,在二級液氧/煤油貯箱的共用箱底,就採用了航太飛機時代大量使用的2195鋰鋁合金,大大降低了成本。

SpaceX確實太特殊了。因為整體設計過於複雜,如果用傳統航太航空常用的設計軟體達索CATIA,大型設計檔案往往要花一個多小時才能打開,甚至無法打開。在開發受阻後,SpaceX立即轉向效率更高、開圖更快的西門子軟體NX,這款軟體本來是為汽車公司用的。

作為一個只在乎技術創新的工程部門,凡是有利於星艦進一步發展的,其計劃方案都會在第二天出現在SpaceX專業部門的辦公桌上。

類似場景不斷在公司內部上演。在2023年11月,在星艦第二次測試,SpaceX將33臺發動機併聯在一起,同時點火噴射,證明瞭在動力方面,發動機併聯方案是完全可行的。

併聯發動機是一項塵封已久的技術。科羅廖夫將30臺發動機併聯在秀克聯N1火箭上,在1969年至1972年間,進行了4次試驗,剛剛完全解決發動機問題。秀克聯領導人放棄了登月計劃而轉向空間站,也就放棄了追求超強動力的N1火箭,併聯式發動機長期被否。

但馬斯克敏銳地察覺到了它的價值,完成了科羅廖夫所暢想的火箭藍圖。


03

盤活全產業鏈的“鯰魚”


談及自主研發,似乎早就不再新鮮。但如同SpaceX這般,打破全行業壁壘、全面跨界將各種技術用於SpaceX的研發當中的玩法,確實極為少見。

一個好漢三個幫。SpaceX畢竟只是一家公司,資源畢竟有限。公眾常常只看見SpaceX是一家商業航太明星企業,關注它的順利與失敗,忽略了在其上游下游的龐大的產業鏈體系,這才是SpaceX從始至終賴以研發的關鍵。

在SpaceX早期,外包產業鏈就已深度參與其中。2014年,獵鷹9與龍飛船有522項外包工藝流程。伴隨技術定型,開始批量生產飛船。到了2019年,外包工藝流程擴大到2070項,在接下來幾年,規模上量的外包工藝,助推了整個供應鏈的成熟,讓如上種種創新技術能夠順利實現。

以製造外包為例,2019年SpaceX的外包加工商則多達268家,全部為美國本土企業,涉及熱處理、電鍍、檢測、氧化、表面塗層、不鏽鋼鈍化、清潔、焊接等工藝環節,共計2070個工藝節點。

不止集合了上下遊產業鏈的技術,SpaceX還在NASA的支持下,垂直集成整條產業鏈,保證自主可控。作為鏈主的SpaceX內嵌於美國乃至世界產業鏈,使得整個行業都迎來了告訴創新迭代。

所謂“鏈主”企業是指在產業鏈中處於核心地位,對產業鏈具有一定控制力,能夠發揮自身比較優勢、充分整合和利用外部資源、凝聚和協調產業鏈上下遊主體、推動產業鏈不斷創新和迭代的企業。支持“鏈主”企業主導全產業鏈創新是優化產業組織方式、完善產業創新平臺建設的重要手段。

作為鏈主,SpaceX大刀闊斧地改革了商業航太領域產業鏈,找尋產業鏈上的成熟技術,吸納其核心人才,提高自我研發能力;同時,最大程度整合工業資源。值得留意的是,SpaceX內部極為推崇自給自足,打破以往分系統外採的模式,馬斯克看到了過去NASA強管理模式下和波音、洛馬等航太巨頭的博弈對抗,消耗了大量人力物力財力且效率低下,所以內嵌於產業鏈的SpaceX通過自主研發製造了火箭70%以上的分系統。

另一方面,SpaceX提前佈局製造、裝配、測試和發射的配套設施,自行把握任務節奏。總而言之,沒有對火箭發射產業鏈強大的掌控能力,就無法充分整合和利用外部資源,也就無法將工業產業鏈的完全生產力給激發出來,最後只能成為腐朽的行業舊有形象,在穩定採購訂單中官僚化,嚴重阻礙產業升級技術革命。

為了保證對產業鏈的控制,首先在於要有清晰的產業鏈分類。

SpaceX將其主導下的火箭產業鏈分為了上游零部件系統、中游火箭製造及發射,下游應用三個部分,最為核心的零部件系統分為箭體結構、動力系統、控制系統等分別垂直佈局管理,不同的部分對應的都有細分的供應鏈對象。

面對龐大產業鏈,SpaceX做了兩種做法,一方面並購整合資源,另一方面分散管理。

前者是為了避免供應鏈過於複雜,導致效率降低。這打破了以往發動機、電子設備、導航系統、地面支持設備等分系統由不同研製單位分別承擔的模式,採用扁平化組織和縱向整合、高度集成的設計模式,自主研發和製造火箭關鍵零部件。

由此,SpaceX既是產業鏈中最強大的一環,也是整合產業鏈資源的推手。憑藉對關鍵零部件和工藝技術的掌控來控制整條產業鏈,而不需像洛馬和波音公司必須與12,000家供應商合作才能製造火箭。

後者則強調不依賴單一供應商,引導供應商形成完全競爭的格局,形成對產業鏈上游的 控制。通常來說,上游供應商主要提供通用產品,價格和技術壁壘低,易形成買方市場,SpaceX抓住這一點,用強大的議價能力壓低成本。

對於合作的供應商,SpaceX設立了嚴格的準入門檻,所有供應商都要經歷試用期階段,並定期進行績效考核。SpaceX所有供應商都要經歷準入、試用期階段,且要通過ISO9001/AS9100標準認證,才能最終成為穩定供應商。成為穩定供應商之後,SpaceX還建立了責任負責制,構建科學、定量化的績效管理體系,運用計分卡實現評估指標及評價方法的標準化,倒逼供應鏈升級。

可以說,這一套組合拳下來,盤活的不只有現在最吸引人目光的SpaceX,還有其背後的火箭發射全產業鏈。SpaceX就像那條鯰魚,告訴冷戰後沒了抗爭動力和訂單壓力的波音、洛馬等官僚化的老航太企業,你們過去坐吃山空的日子,一去不復返了。

04

強政府,強市場


2006年至2018年,SpaceX從NASA和美國軍方得到的專案訂單高達80億美元,是整個公司營收的主要來源。截至2021年,SpaceX共獲得政府支持經費151.7億美元,佔總經費62%,其中NASA投資超過50億美元,這幾乎是中國載人航太工程自1992年至2013年間的總投資。

SpaceX能夠以鏈主的身分整合美國火箭發射產業鏈,同樣離不開NASA的支持。如今美國航太能夠在有限的資源下迸發出更好的前景,本就是NASA不斷結構改革之後的結果。SpaceX不僅是自然市場下商業航太的奇跡,更是在NASA強管理模式控制下,在計劃框架下有效運用市場規則的合理產物。

2003年,美國發布了《國家航太運輸政策》和《美國國家航太政策》,NASA逐步退出近地軌道業務,將其承包給私營航太公司,自己則專注於科學研究和深空探測領域,這宣告了商業航太市場的正式開放。

以產業鏈之名:SpaceX何以一飛沖天插图1

以產業鏈之名:SpaceX何以一飛沖天插图3

NASA開始反思自己的問題。冷戰期間,NASA建立的強管理模式的確取得了傑出的成績,無論是載人航太、載人登月還是航太飛機等新技術的研發都證明瞭NASA管理模式的高效。但另一方面,銳減的預算讓各類隱患都暴露出來,其中極為嚴重的就是被單一供應商限制,20世紀90年代以來,美國航太工業被波音、洛馬壟斷,專案要價虛高且效率低下,嚴重拖累了NASA任務的推進。2003年NASA的哥倫比亞號航太飛機發生事故,導致7名太空飛行員喪生,這一災難意味著NASA體制改革已經到了迫在眉睫的地步。

在商業航太的改革中NASA形成了一種新模式:政府劃清標準範圍,企業則在框架內發揮自主性。全火箭發射上下遊產業鏈各環節中,NASA和軍方會提供專案訂單、技術支持、發射場地資源。

NASA通過其直屬分機構將每一個領域都交給不同的供應商競標,企業仍然保留產品所有權,NASA只購買服務。

以固體火箭發動機推進劑為例,推進劑的不同成分都由不同的供應商提供,NASA和軍方會與企業協調,讓供應商競標或者乾脆自己投資成立合格供應商,規劃整個產業鏈。NASA通過供應鏈平臺,不斷扶持新總承包單位,甚至自己成為總承包商,去幫助新企業成長。

SpaceX公司正是在這樣的環境下誕生。例如,NASA在COTS專案中把政府出資佔比壓縮到40%左右,並在預研、檢驗生產、飛行展示三個階段對SpaceX和軌道科學公司提出了多個里程碑指標。只有達標後,才能確定進一步資金投入計劃,如果某家順利完成研製任務,NASA將採購其發射服務,否則就延期直至績效達成或終止合同。SpaceX在競標中完成了30多個里程碑任務,才拿到最後的大訂單。

同時,尚在發展中的商業航太企業也會得到發射場地與航太技術支持。SpaceX早期的三個主要航太發射工位均租借於美國政府,且享受空軍和NASA提供的支持服務,無異於雪中送炭。而NASA也與SpaceX簽訂了一系列空間法案協定,分別由馬歇爾航空中心、噴射推進實驗室、約翰遜航太中心承擔,且因隸屬於公司產權,SpaceX可以沒有後顧之憂。

綜上所述,SpaceX能取得如今的成就,離不開它對效率與技術突破的不懈追求,同樣不能忽略SpaceX以鏈主的身分,激活了全火箭發射產業鏈。

這得益於,NASA在冷戰後建立的政企合作新模式,將強政府與強市場結合。一方面將政府擺在監管、梳理、統籌規劃的位置上,另一方面則長期扶持商業航太企業,讓其在有限的市場環境下自由競爭,發揮作為商業企業的積極性。這不是慣常認為的市場經濟野蠻生長,而是政府引領集中資源,規劃發展的同時又充分放權。

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