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我对商业航天的一些思考(四)

 笑笑生a 2018-07-06
前言

本期是第四期,作者将结合自己的职业生涯继续讲述商业航天2.0时代的故事,主要介绍两款空前成功但命运坎坷的运载火箭,还有随之得出的血泪教训和当时尚在萌芽之中搅局者。本文作者:乔治·索尔斯(George Sowers),曾任美国联合发射联盟(ULA)发射服务部副总裁,2017年退休后创办了索尔斯航天咨询公司,本文由放假的FP翻译全文。

往期链接:

我对商业航天的一些思考(一)

我对商业航天的一些思考(二)

我对商业航天的一些思考(三)


商业航天2.0时代的遗产——美国空军EELV项目


1994年,由汤姆·穆尔曼将军(Tom Moorman)领导的一个小组为处理军方太空发射系统过于老化和昂贵的问题,进行了一项研究,并由此发布了著名的穆尔曼报告。根据该报告提出的建议,美国空军的EELV(Evolved Expendable Launch Vehicle,渐进发展式一次性发射运载火箭系统,下称EELV)项目正式开张。 

EELV丑Logo

在此之前,军方会根据载荷的大小选择合适的运载火箭。类似GPS这种的小卫星,军方会选择使用小运载德尔塔2,巨型侦查星使用泰坦,而阿特拉斯(Atlas,本号以往常采用意译名“宇宙神”,本文遵循原译者,主页君注)则用于发射大小介于上述两者之间的合适载荷。

德尔塔携带GPS IIR-8升空

在穆尔曼报告中,为解决当时发射载具过于昂贵的问题,他提出了四种方案。一是保持现有系统不变;二是发展更新现有系统;三是开发一型新的一次性运载火箭系统;四是开发一型新的可重复使用运载系统。结果大家也已经知道了,空军选择了第二种方案


1995年,空军发布了第一版征求意见书,其中有4家公司获得了为期15个月的研究合同。四家公司分别是,洛马,波音,道格拉斯和ATK。合同写明,只能有一家公司成为最后的赢家


1996年12月,EELV项目研究进入了第二阶段。洛克希德·马丁和麦克唐纳·道格拉斯开始为争夺6000万美元的前工程制造合同打的不可开交。也正是在前工程制造阶段,我加入到了洛马EELV项目的研发中去。


我们的这个用于竞争EELV合同的新阿特拉斯项目是基于俄罗斯RD-180发动机开发,其中的核心是由全新的CCB芯级(Common Core Booster,类似现役德尔塔4的三芯捆绑CBC)带来的完全模块化可通用设计。 

阿特拉斯2010版手册中的重型阿特拉斯(目前依旧是PPT)

在设计研讨的第一阶段里,我们的设计师为了使重型阿特拉斯(三芯捆绑)的运力能满足空军的上限轨道运力要求,不择手段。然而,一直到前工程制造阶段,阿特拉斯方案严重的运力不足问题仍然没有被真正重视起来。在合同真正授予洛马之后,空军意识到了这个问题的严重性,威胁我们要是不解决这个问题,他们就会取消合同的执行。 

重型阿特拉斯拆解

随后,洛马意识到了这个问题的严重性,并且重组了项目管理团队。在进入这个团队后,我的第一项工作就是救火——新阿特拉斯运载能力的应急优化。


1997年,面对业界对于商业航天的乐观情绪以及低轨道大型星座商业化的刺激,空军决定保留两名EELV项目的最终中标者。由此,原定的16亿美元项目合同将由两家瓜分——每家分别获得5亿美元的发展合同。这意味着,我们两家需要动用私人资金去填补这个项目总投资的缺口。显然,这样的方案对于洛马和波音(波音刚刚买下了麦克唐纳·道格拉斯公司)来说,毫无吸引力。


其中有一位我熟悉的洛马高管,曾经对新阿特拉斯项目抱怨不休。但后来,他被要求去优先发展这个项目,或者去搞风险更大但是钱更多的F-22项目(呃。。。跨度有点儿大。。。主页君注)。是的,我们当时的这些人,已经完全沉醉在低轨道星座庞大市场的这个美梦中了。我们没有时间,去好好计算这个商业模式的合理性,项目就已经上马了。


1998年6月,洛马和波音正式被分别授予了5亿美元的项目发展合同。这些合同都是在FAR的OTA(Other Transaction Authority)框架下运作。对于这种合同模式,客户只制定了一些基本的性能要求,具体的产品细节由项目承包商自己去制定。这种合同模式和后来NASA的空间站货运合同也非常类似。


不久,空军正式向我们授予了28个发射意向。其中,19次发射是给波音的,只有9次是给我们洛马的。对于这个,我们洛马人即震惊又失望。我们洛克希德有着大量的大型火箭发射经验,我们曾经运营着美国唯二的大型火箭——阿特拉斯和泰坦;而波音,只玩过小火箭德尔塔2。 

曾经的王者——马丁公司的泰坦

事实证明,当时波音公司提出的极低发射报价是建立在年发射量几十次的基础之上的。虽然洛马也耍了这样的小聪明,但在吹牛方面,我们还是更谨慎了一些。举个例子,当时波音在阿拉巴马州建造了一座新的厂房用于制造德尔塔火箭,规模是年产40枚。而我们洛马工厂的指标是年产19枚。即便如此,这样可笑的问题,表明了我们在市场分析方面的巨大失误。 

阿拉巴马的德尔塔工厂

德尔塔由滚装货轮从阿拉巴马运到卡角或范登堡

在接下来的几年里,更多戏剧性的情节发生了。由于没有商业需求,洛马和空军重新谈判了合同,取消了重型阿特拉斯构型的发展,并放弃了西海岸范登堡的发射能力。而幸运女神再次眷顾波音,它获得了重型运载火箭DIVH的测试飞行机会。 

重型阿特拉斯没了,重型德尔塔活了下来

不幸的是,波音随后被爆出丑闻,它在方案中以我们洛马较低的发射报价来哄骗空军的发射合同,这违反了《诚信采购法案》。作为惩罚,空军要求我们恢复西海岸的发射能力,并将一大笔西海岸发射合同授予了我们洛马。在此,你们应该可以想象的出我们两家承包商之间的勾心斗角。

阿特拉斯在西海岸SLC-3E的工位差一点就不再了

不管怎样,运载火箭的开发方面进展很顺利。2002年,阿特拉斯5型火箭由卡角基地的SLC-41发射工位首飞成功。这次首飞,我们在第一次发射窗口的第一秒点燃了火箭和近期某私营航天企业新型火箭首飞静态点火推迟N多次形成鲜明对比,主页君注,由阿特拉斯携带的Eutelsat卫星成功的部署到轨道上。令人惊讶的是,事后的遥测数据分析表明,火箭在飞行过程中没有任何问题,这在首飞火箭的历史上,也是不多见的。

阿特拉斯5首射

那次,我接受了记者的采访。我告诉她,首飞成功过程中,最难忘的是星箭分离后的集体欢呼。从那开始,我的职业生涯也开始腾飞,我成为了发射场集成部门的首席主管。


如果你愿意听的话,我们的故事可以一直讲下去。2002年,两家公司的两款运载火箭均首飞成功,这是一座雄伟的里程碑。EELV项目的历史一直延续到了今天,而且还将继续发展下去。EELV的竞争日益激烈,我可能会在以后再讲一些故事。

德尔塔4首射

从美国政府的角度看,EELV项目取得了巨大的成功。这个项目由两型独立的发射系统组成,在合计12亿的政府投资之下,他们都能独立的发射大部分政府载荷。同时在EELV这个项目框架下,两家承包商共计投入了约40亿开发资金,相当于为纳税人节省了40亿美元


这个项目里,所有的风险都是由承包商承担。历史证明,两型发射系统在可靠性和准点率方面有着完美的战绩,自首飞成功以后都各自保持了几乎100%的成功率。(这个成功率的确是傲视群雄,不过随着SpaceX的加入,EELV项目的不败金身很有可能被呵呵掉,主页君注)同时也是一个让纳税人受益的项目,按最初的28次发射报价来算,要比之前的同类型发射系统便宜了至少50%。


但是从我们承包商的角度看,事情并不是那么的美好。为了开发这两型运载火箭,我们这两家都投入了巨大的资金,以期望在即将到来的商业航天市场爆炸中能分一杯羹。然而到了2002年,随着铱星,全球星的破产,低轨道星座泡沫已经破灭。更糟糕的是,波音和洛马都曾经期待能在这个市场里收回投资,以延续最初28次发射的低报价。祸不单行,28个订单中的一些政府项目也经历了无数的拖延,其中几个项目的发射甚至拖了10来年。


总之,两家都没有一个明确的方案来止损。在经历四年的威胁退出市场以及统购统销的闹剧之后。洛马和波音成立了垄断性质的联合发射联盟ULA。即便是在ULA这个框架下,洛马也是最近才收回了阿特拉斯的开发投资。而随着德尔塔的退市,也许波音永远也收不回投资了


巧合的是,2002年也是太空探索技术公司SpaceX的元年。随着时间的推移,这个小公司将会成为下一波发射市场的破坏力量。这些留到以后再说了。 

2002年的SpaceX员工合影

搅局者太空叉来了

教训4:在商业太空产业,我们需要对市场分析保持怀疑,吸取其他失败案例的教训,并做好商业模式失败的准备(如教训1)。当年,我们认为商业发射市场会在几年里扩大到4至5倍。然而我们是错了,好在错的不是我们一家。经验证明,如果你感觉这块市场好得过头了的话,那它就是一个美梦而已。直到现在,当我看到一些市场分析表明我们的阿特拉斯和德尔塔有着极为广阔的市场时,我仍然是不停摇头。


更为糟糕的是,当我们之中的许多人面对着这样一份好得过头的调研报告时,往往会认为我们可以独占这一块市场,进而垄断报价。而残酷的现实是,在一个健康的发射市场中,必然充斥着多家竞争对手,而其中的一些,占据着得天独厚的优势,甚至不用对投资方负责,而且不以盈利为第一目标(回看教训2)

(未完待续,作者似乎烂尾了,译者已经出发去催了)


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