陈蓝：日中美火箭相继失利，归零、试错孰优孰劣？

【文/观察者网专栏作者  陈蓝】

这几天，航天圈子突然热闹了起来。其中最吸引眼球的，当然是北京时间3月14日晚9点25分，SpaceX星舰的第三次发射。

史上最大最重、高121米、重5000吨的“超重-星舰”火箭，在33台猛禽发动机产生的7590吨推力抬举下缓缓升空，场面极为壮观。此后，二级点火和一级热分离顺利进行，星舰终于实现了入轨的目标。仅从火箭发射角度来看，星舰已获圆满成功。但二级星舰飞船在再入时失联，烧毁在大气层内，后半段任务以失败告终。

星舰再入视频截图（图源：SpaceX）

此前一天，日本和中国也遭受了发射失利，但注意到的人可能不多。

3月13日上午11时01分，日本民营航天新势力Space One的“卡伊洛斯”商业小固体火箭在新建的和歌山纪伊民营发射场首飞。但起飞仅5秒钟，火箭就发生爆炸，搭载的日本政府快速响应情报收集试验小卫星也灰飞烟灭。发射宣告失败。

卡伊洛斯火箭凌空爆炸

当日晚上20时51分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭/远征一号S上面级发射DRO-A/B卫星，运载火箭一二级飞行正常，但上面级飞行异常，卫星未准确进入预定轨道。目前正在开展相关处置工作。

远征一号S上面级

日中美几乎同时进行的三次火箭发射失利或部分失利，当然有一定偶然性，但或多或少揭示了一个事实，那就是：虽然人类已经进入太空快70年了，今天的航天活动仍然充满着风险。

那么，这三次失利有什么共性和差别？我们又能从中作出怎样的解读？

我们先来看日本。

Space One可能是中美之外第一家进行轨道发射的商业火箭公司。之前，英国大亨理查·布兰森的维珍轨道公司也成功进行过数次轨道发射，但它的注册地、总部、研发团队、发射地都在美国。而它在英国的发射尝试以失败告终，导致了公司破产和资产抛售。严格说，它不能算一家英国公司。所以，Space One的这次发射，不仅是日本商业航天的里程碑式事件，也有在世界范围内打破中美垄断的象征意义。

不过，深入了解一下这家公司的背景，就会发现日本目前的民营商业航天和中美有很大的差异。

相比中美航天新势力均为企业家初创，Space One则是由佳能电子、IHI（曾名”石川岛播磨重工”） 宇航公司、清水建设、日本政策投资银行四家机构于2018年出资成立的。

IHI是日本老牌军工企业，造船和研制航空发动机有悠久历史。它从1990年代起就是JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）的承包商，研制了日本近30年几乎所有的固体火箭，包括曾为世界最大航天固体火箭的M-V、艾普斯龙固体火箭、H2/H3火箭的固体助推器，以及世界最小航天运载火箭SS-520。Space One卡伊洛斯火箭的研制也是IHI主导。

IHI研制的火箭，从左到右分别为：M-V、H-2B、H-3、艾普斯龙、SS-520、卡伊洛斯（图源：IHI、JAXA等）

可以说，Space One本质上更接近于波音和洛马合资的ULA（联合发射联盟），或中国两大航天集团成立的商业航天子公司，而非完全初创。它不仅继承了母公司尤其是IHI的技术资源，也在一定程度上延续了原有的大公司思维方式和管理模式。无疑，它的价值取向和企业文化与SpaceX或中国民商航天公司会很不一样，叫它航天新势力可能有点勉强。

其实日本有一家真正的航天新势力公司，叫Interstellar Technologies（星际技术）。它从2005年成立至今已近20年，但只发射过7次探空火箭，其中只有三次成功。它还在开发一款小型液体轨道火箭Zero，其首射时间已经从2020年拖到2025年。作为一家草根公司，它的技术力量和融资能力比Space One要差很多，未来更不乐观。

卡伊洛斯首发失败其实很正常。世界各国火箭都需要经历一个可靠性增长过程，即通过多次试飞发现并解决问题最后达到高可靠性。中国长三乙和欧洲“阿里安娜5”首发都不顺利，但最终都成为了主力火箭。马斯克的“猎鹰一号”连续三次失败，最终撑到了第四次成功，也终成正果。但如果设计存在重大缺陷，且没有足够资金撑到成熟的那一天，结果就会比较悲惨，如“欧罗巴”火箭和苏联N1登月火箭。

卡伊洛斯属于哪种情况？我们不妨拭目以待。小固体难度并不大，所用技术都是成熟的，IHI也有丰富经验。后续发射取得成功应该没有悬念。但小火箭单位成本高、市场有限，商业成功不容易。

考虑到日本航天本身规模就不大，商业航天起步晚，政府也没有大手笔的扶植政策，再加上前面提到的大公司文化依然影响着全社会的创业氛围，Space One和Interstellar 等公司未来必定会面临许多挑战，尤其在降低成本方面。前方的路并不好走，维珍轨道的倒闭就是一个前车之鉴。

再来看中国。

中国此次发射的DRO-A/B两颗卫星计划部署于地月DRO（远距逆行轨道，简称远逆轨道）。这条围绕月球的近椭圆形轨道是限制性三体问题少数稳定解之一，长期运行可大幅降低轨道维持费用，是我国未来的月球通信导航遥感一体化星座考虑采用的轨道。

早在2022年，我国“嫦娥5号”轨道器就曾进入远逆轨道，我国成为第一个向远逆轨道发射卫星的国家。美国“阿尔特弥斯一号”无人月球飞船是全球第二。很不幸，此次DRO-A/B部署没有成功，否则它们就能和今年2月3日发射至地球低轨的DRO-L卫星一起，开展世界上首次月球导航星座组网测试。

地月空间DRO导航系统示意图（图源：中国科学院空间应用工程与技术中心）

DRO-A/B发射采用的是中国航天史上服役时间最长，也是最成熟的长二丙火箭。不出所料。火箭表现良好，一二级均圆满完成任务。但远征一号S上面级出了问题。虽然理论上卫星可能还有挽救余地，但对上面级来说，失败是无可否认的。

远征一号S上面级是远征一号的一个商业简化版，工作时间从六七小时降为一小时，卫星分离即点火，可节省热防护和很多不必要的冗余，以减少成本。这个上面级已经成功飞行7次，目前还不能下定论是简化导致了问题，但不能排除这个可能性。相比之下，远征一号已经连续成功15次，成功率高一倍。

不过，中国航天自上世纪以来就有归零传统。在彻底查清问题原因、采取改进措施并通过仿真模拟确认之前，绝不会让火箭带着隐患上天。当然，如果问题属于重大设计缺陷，需要做重大改动，所需的时间也会比较长。所幸的是，中国航天最近几十年中虽然也遇到过很多挫折，但很少有重大设计问题，因此归零总能很快解决问题，再次出现相同故障的情况极少。希望这次也是如此。

DRO-A/B卫星火箭虽然都是国家队的任务，但远征一号S上面级却是按商业思维研制的。这说明商业航天崛起已经潜移默化地对国有航天产生了影响，国家队也在有意识地让产品符合商业需求。但一味追求低成本对可靠性的负面影响也需要重视，远征一号S是不是有这方面的因素，还有待调查结果。

最后看看SpaceX的星舰。

星舰第三次轨道发射又一次演示了马斯克快速试错的迭代开发模式。这次试飞，不仅一级超重表现稳定，33台发动机继第二次飞行后再次全程无故障工作，二级星舰飞船则首次完成半圈轨道飞行，并在飞行中试验了舱门开启。星舰再入初期也很惊艳，实时传回的高清视频让我们第一次看到包围飞船异常美丽的等离子体。

然而，星舰终究没有闯过再入这一关。从再入视频看，星舰的姿态并不是很稳定，防热瓦也有脱落。星舰再入和航天飞机有一定相似性。但它体型更庞大，空重却更小，而翼展远小于航天飞机，导致更大的飞控难度。星舰再入仰角远大于航天飞机，本来就承受了巨大的气动力，不稳定的姿态会进一步加大受力，可能造成防热瓦脱落乃至脆弱的超薄不锈钢舰体结构破坏。当然，真正原因还有待于SpaceX的官方报告。

星舰再入飞行剖面（图源：SpaceX）

星舰是历史上最大尺寸的再入航天器。美苏两国的大型航天飞机长度也只有36-37米，而星舰飞船长达50米，直径9米。如此巨大的飞行器再入大气层难度之高可想而知。SpaceX采用的是快速试错迭代的开发方式。从这个角度说，第一次再入测试，既没有任何经验，也没有一次成功的预期，试出错误、拿到数据就是成功。

然而，如果星舰的再入设计存在根本性问题，那么就将付出巨大代价。假定星舰的气动外形和飞控系统真的需要推倒重来，不仅进度上会大大推迟，成本也会飞涨上去。以前建造的星舰二级所有原型很大程度上都浪费了。低空和着陆试验还得重头做一遍。

如果按照中国航天的归零思维，那么星舰发射之前肯定应该将所有不确定因素逐一排除。对再入这个极端重要的关键环节，必定会用计算流体力学软件反复模拟，同时在高超音速风洞中不断试验和优化。很遗憾，美国在高超音速风洞方面大大落后于中国，马斯克更没有这样的风洞。他只能用真实飞行进行迭代测试，如果运气好，问题很快就能解决；但如果是重大缺陷，那就只能应了“欲速则不达”这句话了。当然，祝星舰好运。

总结一下三家不同的失利性质和后续影响：

日本Space One小固体火箭采用的是成熟技术，但火箭本身需要可靠性增长过程。首发失利不足为奇，以IHI的丰富经验，后续发射成功应无悬念。但在日本商业环境下，小固体火箭如何实现低成本高竞争力将是一大挑战。

中国远征一号S上面级也是成熟技术，且已连续7次成功，偶发质量问题的概率较高。商业化版本简化导致可靠性降低是否是原因之一，还有待确认。按照中国航天的归零传统，问题应该能很快解决。不用等太久，我们就能看到DRO-A/B替补星的发射。

星舰再入属颠覆性创新，风险极大，首次试验失败也非常正常。激进的试错迭代开发模式SpaceX屡试不爽，是它取得一系列成功的法宝之一。但一旦发现根本性问题，试错付出的代价也很大。如果最后证明星舰再入失败是气动和飞控设计的重大失误，那么SpaceX和NASA的后续任务全都会被殃及，负面影响巨大。

那么，试错迭代和归零思维究竟孰优孰劣？

所谓试错，其实就是对认识不足的问题，通过实践来找到答案。很多情况下，这是最简单、最直接、最有效、成本最低的方法，非常适合商业公司。试错迭代原来是IT行业的开发模式，是马斯克将它带到了航天业并且获得了一系列的成功，也带来了大批追随者。

归零思维不允许火箭带着隐患，即认识不足的问题上天。全面细致的分析、模拟、试验等当然会使得节奏放慢、成本提高。但对国家队来说，安全和稳妥是第一位的。所以，这不仅是中国航天的传统，其他国家的政府航天部门，乃至传统航天承包商或多或少也是这样的思维。

我们不能因马斯克目前的成绩对他盲目迷信而走到另一个极端。马斯克不是神，他也会犯错误。前文已经分析了，如果试错到后期才发现重大缺陷，那么就得不偿失了。

将两种方式有机结合，取长补短，可能更为合适。商业航天追求效率，在资金充足、技术相对成熟的情况下以试错迭代作为主要方式是合理的，可以达到以金钱换时间的目的。但对颠覆性创新，还是应该对科学规律有所敬畏。此时采用归零思维，在充分认识基础上稳步推进，比冒险试错可能更靠谱。

中美日三国大环境差异巨大，商业航天走的是不同的发展路径，每个企业的背景和基因也不同，企业家个性差异更大。试错和归零如何选择，又或如何有机结合，其实没有标准答案，适合自身情况的选择就是最好的选择。

既然说到不同的发展路径，不妨再展望一下三国商业航天的未来格局。

美国的情况是，商业航天SpaceX一枝独秀，其他参与者不成气候，以NASA为主的政府航天在逐步弱化和退出。这从去年SpaceX全年98次发射，NASA及传统承包商全年4次发射可以清楚地看出来。SpaceX形成垄断的前景已经呼之欲出。

中国的情况是，国家队和民营企业同场角逐商业航天，实力相当。相互间既有竞争又有合作，比如人才和技术从国家队向民企的流动，零部件、发动机、试验能力的市场化等。近来中国商业航天发展迅猛，预计民企将拿下半壁江山，但国家队依然会占据主导地位。

日本商业航天刚刚起步。现有最强民营航天公司依然是大机构背景，草根公司生存艰难。日本缺乏创新氛围，公司文化固守成规，决策者缺乏远见，经常点错科技树，再加上市场、技术积累、资金、政策等制约，日本商业航天前景并不明朗。

今天，我们已处在大航天时代的前夜。中美商业航天竞争将主导人类走向星辰大海的进程，定会精彩纷呈。不过，失败和挫折恐怕也是未来常态，相信大家都能用平常心看待。

失利不是问题，失利暴露出来的问题才是问题。

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