志澄观察：SpaceX开创颠覆性创新的新模式

远望智库预见未来空天大视野

远望智库高级研究员 黄志澄

2002年马斯克创建SpaceX公司

2020年SpaceX公司在航天领域取得了重大进展。在这基础上，若在2021年SpaceX公司能如期完成计划，它就将改变世界航天产业的“游戏规则”，实现航天领域的颠覆性创新，从而开创颠覆性创新的一种新模式。

1．2020年SpaceX取得重大进展

SpaceX公司自2002年成立以来，发展了多项颠覆性航天技术，如低成本高可靠的火箭重复使用技术、火箭垂直回收技术，新型低轨卫星的设计技术，卫星的成批制造和发射技术等，为SpaceX公司在2020年取得重大进展奠定了技术基础。

2020年全球一共进行了114次航天发射，其中美国和中国分别以44次和39次位居年度发射次数排行榜冠亚军。中国航天科技集团研制的长征系列火箭仍是中国航天发射的绝对主力，与中国不同，美国航天发射主要由商业航天公司完成，SpaceX公司完成了25次发射，成功率为100%。在2020年的所有发射中，都使用了两级猎鹰9号火箭，其特点是可重复使用的第一级助推器。在其中23次飞行任务中，SpaceX公司都成功回收了火箭的一级助推器，只有两次失败。2020年11月24日发射星链和12月13日发射的天狼星XM卫星，所使用猎鹰9号一级助推器达到了复用7次复用。

SpaceX公司自2019年5启动月组网发射以来，迄今已通过16次发射将953颗“星链”组网卫星送入轨道。加上2018年初发射的2颗原型卫星，已发射“星链”卫星总数为955颗。据报道，美国网速测试统计公司Ookla最新数据显示，“星链”卫星互联网服务的试用速度已突破160Mbps，超过美国95%的其它宽带用户。

星链星座的卫星发射

美国《太空》网站称，美国航天在2020年取得的最大成就，是重新获得自由载人重返太空的能力。SpaceX公司研制的载人“龙”飞船，先后两次成功将美国航天员送往国际空间站。北京时间2020年11月16日8点27分，SpaceX公司首次正式载人商业飞行（Crew-1）在肯尼迪航天中心发射升空，搭载四名航天员飞赴国际空间站，在美国载人航天领域迈出了重要一步。

载人龙飞船飞向国际空间站

马斯克曾多次表示，他在创立SpaceX公司的时候，一个主要目标是殖民火星。2020年 12月9日，SpaceX公司的SN8的星舰试验件行了一次飞到12.5公里高度的试飞。与设想中的星舰一样，SN8由不锈钢制成，身高50米，由SpaceX公司的下一代猛禽发动机提供动力。SN还进行了一次“返回试验”，最终降落到SpaceX设定的地点，但因返回速度过快而导致爆炸。星舰将通过“超重型猎鹰”火箭发射入轨，火箭将安装大约30架猛禽发动机。

2021年SpaceX公司有望实现发射48次的目标。最大发射份额仍然属于SpaceX自家任务：多达15批星链发射，每批60星，部署900颗。从此，SpaceX将成为全世界最大的卫星宽带互联网服务商。全年将发射龙飞船多达7次：4次16人载人航天飞行和3次为国际空间站货运补给飞行。商业载人航天第二次Crew-2飞行任务瞄准3月底，商业载人航天第三次Crew-3飞行任务目标锁定9月初。AX-1首次私人载人航天飞行计划在10月发射，这是由SpaceX公司与Axiom公司联合推出的首班私人航天飞行，由迈克尔·洛佩兹-阿里格里亚、汤姆·克鲁斯、道格·里曼、埃坦·斯蒂布组成4人团飞往国际空间站，全程8天。今年底计划进行太空探险自由飞行的首航，这是由SpaceX公司与太空探险公司联合推出的全新路径的私人太空游第一飞，同样承运4名太空游客进行为期3-5天的自由太空飞行，飞到800- 1000公里的轨道，相当于空间站轨道高度的两倍。若在2021年SpaceX能如期完成计划，其重复使用火箭技术与低轨宽带星座技术将日臻成熟，并开创了商业载人飞行，从而将改变世界航天产业的“游戏规则”，实现航天领域的颠覆性创新，从而开创了颠覆性创新的一种新模式。

2.美国的颠覆性技术创新

1995年，美国哈佛商学院教授克莱顿·克里斯滕森与他的同事在《颠覆性技术的机遇浪潮》一文中，首先提出颠覆性(disruptive)技术的概念。颠覆性技术是一种另辟蹊径、对已有传统或主流技术途径产生颠覆性效果的技术，可能是全创的新技术，也可能是基于现有技术的跨学科、跨领域的创新应用。在这基础上，克里斯滕森于1997年又出版了《创新者的困境》一书，在书中他首先提出了存在两种创新，即维持性 (sustainning)创新和颠覆性创新。维持性创新是企业沿着既有技术和产品的改进轨迹逐步向前推进；颠覆性创新则是创造与现有技术完全不同的新技术，创造更为简单、更加便捷与更廉价的产品。

在过去半个多世纪以来，美国 DARPA是世界上最著名的引领颠覆性技术创新的机构，美军几乎所有现代武器系统，在很大程度上都离不开DARPA研发的战略前沿技术。DARPA是互联网、隐身飞机、小型化GPS终端、无人机、平板显示器、脑机接口等项目的开创者。DARPA在长期坚持技术创新的过程中，积累了丰富的成功经验，奠定了其持续性发展的基础。另一方面，DARPA在技术转移和与军种协调等方面，在新世纪也暴露出不少问题。

臭鼬工厂（Skunk Works）是洛克希德·马丁公司高级研制项目团队的绰号。臭鼬工厂研制了洛马公司的许多著名飞行器，包括U-2侦察机、SR-71侦察机、F-117战斗机、和F-35战斗机等。“臭鼬工厂”是航空工业中一种采用少量高级人才集中突破研制新型号，解决棘手难题的一种常见方法。它的秘诀是尽可能用最少的人，用最简单直接的办法，解决最复杂的工程问题。另一方面，随着传统的军工企业越来越庞大和复杂，原来领军人物的离去等，在进入新世纪后这种创新模式风光不再。

在政府的支持、风险投资机制及其它多种因素的促成下，在上世纪80年代，美国诞生了一批以硅谷为代表的高新技术园区。例如在硅谷集中了斯坦福大学、众多高技术公司和多家风险投资机构，成为美国培育颠覆性技术的一个重要基地。在这些园区内，诞生了引领上一次工业革命的大规模集成电路和计算机微型化，并培育了一批新一代的颠覆性技术，如智能手机、智能机器人、云计算、大数据、3D打印、物联网、页岩气开发、电动汽车、微小卫星网等。

SpaceX公司的火箭回收技术

3.SpaceX开创颠覆性创新的新模式

在硅谷成长起来的马斯克投身于航天系统工程领域，巧妙地将硅谷自下而上的颠覆性创新模式，和DAPRA这种政府主导的由上而下的颠覆性创新模式进行融合，开创了一个全新的模式。这种模式不仅适用于航天领域，也可以适用于其它系统工程领域。这个新模式的主要特点是：

1．要有充满理想、热情和才华的领军人

乔布斯是满足上述条件的领军人，但与乔布斯曾在苹果公司曾受排挤不同，马斯克从2002年6月创建SpaceX公司开始到现在，一直是公司的核心和灵魂。在管理上如此，在技术上更是如此。马斯克一直是公司的总工程师，公司贯彻的是由他制定的技术路线。在公司成立后，也曾引进了一批航天技术精英，如TRW公司的液体推进发动机专家汤姆·穆勒、在波音公司当了15年德尔塔火箭测试主管的蒂姆·布萨、麦道飞行公司主持“大力神”火箭的结构设计师克里斯·汤普森和NASA的一批技术人员等。2009年6月,SpaceX宣布新增航天员安全和任务保证部，聘请了NASA的航天员肯内斯·鲍威索克斯作为该部门的主管及公司的副总裁。除此以外，目前公司总裁格温·肖特维尔女士是他最得力的助手。她扎实的航天工程基础、与美国空军的良好关系和女姓的管理协调才能，让马斯克能有更多时间去思考总体技术问题。

2．要有系统的创新理念和方法。

SpaceX公司的创新之成功首先归功于马斯克的第一性原理思维（“First principle thinking”）。最早提出这个概念的是亚里士多德，他说：“在任何一个系统中，存在第一性原理，是一个最基本的命题或假设，不能被省略，也不能被违反。” 马斯克是“第一性原理”的鼓吹者和成功的践行者。他说：“我们运用第一性原理，而不是比较思维去思考问题是非常重要的。我们在生活中总是倾向于比较，对别人已经做过或者正在做的事情我们也都去做，这样发展的结果只能产生细小的迭代发展。第一性原理的思想方式是用物理学的角度看待世界，也就是说要一层层拨开事物表象，看到里面的本质，再从本质一层层往上走。”根据马斯克的第一性原理思维，可以认为最简单也就最可靠最便宜。于是“猎鹰”重型运载火箭就使用了27台相同的“梅林”发动机。

SpaceX公司的系统工程

其次，SpaceX公司将互联网思维用于航天系统工程。SpaceX本身具有硅谷精神和“互联网基因”，通过深度渗透互联网的快速迭代思维，让传统的航天系统工程注入新活力。传统的系统工程，主张在前期设计中要暴露尽可能多的风险，以降低错误成本，因此，在前期设计上往往耗费很多时间和精力。SpaceX公司更强调每一次完整迭代之后产生的“经验”，包括基于更先进的工具和更优化的供应链协作关系，这种走完多次“设计、开发、测试”流程所需要的成本已经大大低于上个世纪；而每一次完整迭代之后产生的经验，实际上是降低了项目的整体成本。

第三，SpaceX公司采用扁平集约管理机制。区别于传统航天企业，SpaceX采用了扁平化、集约化的组织管理模式，让每个岗位的人都能高效工作，并可及时进行信息共享、技术共享、人员协同，最大程度地简化决策制定和传递流程，提高了运作效率。SpaceX设置了数位副总裁，负责各技术或业务领域的工作，实行副总裁带领项目制，项目团队可覆盖多个领域的专业人才，根据项目需求和特点组建，各领域的员工平等参与技术研讨、设计和开发等工作，能够使人员最大化地发挥效用。

3．实现了全链条和全过程覆性技术创新

颠覆性创新是一种从技术到工程的“全链条”创新。程要走完一个“全链条”的转化过程。这个过程一般需要较长的时间。DARPA早在1967年就发明了互联网的始祖即阿帕网(ArpaNet)，而只到了1991年才出现互联网。在这技术创新过程中，DARPA只负责技术的演示验证（如上世纪70年代 DARPA研发了隐形飞机的试验机Haveblue），后期的工程阶段改由军种负责(如后来由美国空军负责研发。隐形飞机F-117)。在技术向工程转化及其实际应用的过程中，不仅时间过长，也有许多技术中途夭折或被淘汰。SpaceX的创新不仅掌握从技术到工程的全过程，而且掌握火箭到卫星和飞船的航天全产业链，甚至包括下游的供应链。SpaceX的供应链管理是建立在数学算法基础上的，简单、直接、透明。这个体系最大限度的排除了人为因素的影响，减少了人工处理的成本和风险。总之，SpaceX的全链条创新，既保证了进度、质量和可靠性，又减少了许多重复工作和大量人力，从而大大降低了成本。

4．善于利用美国政府和社会提供的良好的资源

SpaceX在研制鹰1号火箭时就接受了DAPRA的合同。NASA给SpaceX提供了资金、技术和人才的大力支持。SpaceX获得了NASA提供的高达70亿美元的合同经费，此外SpaceX的梅林发动机和垂直回收技术都是NASA的预先研究成果。在近年来SpaceX完成的发射任务有很多来自NASA，军方和情报部门。无疑，星链星座也具有巨大的军用潜力。

马斯克与奥巴马总统在一起

4.结束语

Space的颠覆性创新，给我们中国航天有什么样的启示呢？首先，SpaceX公司是我们和竞争对手。他的成功既是对我们的鞭策，也促使我们必须更深入研究这位对手。其次，中国和美国的情况完全不一样。美国的航天界是没有国营企业的，只能分出传统的航天公司和新兴的航天公司，但是中国有一个强大的航天国企，那就是航天科技集团，它已经有60多年的历史，拥有大量的基础设施和一大批精英人才。因此，在新形势下，要坚持新型的举国体制。一方面，面对SpaceX公司的挑战，要加紧提高航天国营企业的创新能力，使其成为建设航天强国的主力军。另外一方面，要加快培育一批新兴的民营航天企业，学习SpaceX公司的创新经验，使其逐步成为建设航天强国的生力军。S

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