图为“龙”飞船与国际空间站对接。这是人类航天史上历史性的一刻。
太空探索公司开始阶段曾遭发射三连败
南非裔美国人Elon Musk曾与他人合作建立Paypal成为IT业界的名人，他还建立了电动车公司Tesla Motors和太阳能公司SolarCity，不过时至今日他最著名的事迹恐怕就是太空探索技术(SpaceX )公司的建立和发展了。
Elon Musk确立了火箭重复使用的目标和殖民外星的宏大计划，这使SpaceX公司从一开始就得到了众人的关注。SpaceX公司早期的发展并不顺利，它曾参与美军的"兵力运用与从本土发射"(FALCON)项目，使用猎鹰一号(Falcon 1)火箭作为运载器，不过美军的项目并不成功，而猎鹰一号火箭的发射更是遭遇了惨重的三连败，SpaceX公司还参与了美国航空航天局推动商业轨道运输服务(COTS)项目的竞标，并在2006年8月18日赢得了COTS的研制合同。
虽然猎鹰一号火箭的发射很不顺利，但SpaceX公司在同期COTS的研制上表现不错，费用和进度都在合理的范围内，通过研制阶段的良好表现，SpaceX公司于2008年12月和轨道科学公司同时获得了美国航空航天局的商业再补给服务(CRS)合同。根据美国航空航天局的CRS货运合同，截至2015年底SpaceX公司要执行至少12次商业货运发射，向国际空间站(ISS)运送20吨货运补给物资。
太空探索公司2号产品已达中国长征2水平
尽管获得了美国航空航天局的货运合同，SpaceX公司在小型运载火箭猎鹰一号上也连续发射成功，但SpaceX公司的猎鹰九号火箭第一次成功发射前，外界对它作为一家私人公司能否成功研制和发射中型运载火箭还是有所怀疑。小型运载火箭的技术档次和难度都较低，而中型火箭的复杂性则要高一个档次，就设计指标来说，猎鹰九号火箭近地轨道运力约10吨，这个运力已经可以和中国的长征二号E火箭媲美，超过了印度所有的运载火箭，而中印两国的运载火箭都曾经历多次失败。SpaceX公司缺乏设计运载火箭的经验，如果猎鹰九号火箭也像猎鹰一号火箭那样接二连三的失败，虽然CRS合同只要求规定结束时间前进行12次发射，但SpaceX公司很可能在进行执行正式的CRS合同前就销声匿迹了。
图为“猎鹰”9号运载火箭搭载“龙”飞船发射升空。两者均为太空探索技术公司的产物。
一家私营公司数亿美元就可玩飞船空间站对接
或许是猎鹰一号火箭用尽了SpaceX的坏运气，猎鹰九号火箭的历次发射相当成功，这使大众初步认可了SpaceX公司的航天发射能力。2010年6月4日猎鹰九号火箭进行了首次发射，将实验载荷送入预定轨道，它的第二级发动机还进行了二次启动，验证多次启动能力，这个能力对猎鹰九号火箭执行同步转移轨道发射任务和深空探测发射任务是至关重要的。2010年12月8日和2012年5月22日，猎鹰九号火箭发射龙式飞船进行了COTS验证飞行试验一和飞行试验二的任务。
第一次任务发射了龙式飞船并成功返回，验证了火箭发射飞船的能力以及飞船再入返回的能力，对龙式飞船的姿态控制系统、遥测系统、导航控制系统、PICA-X热盾和降落伞都进行了验证。第二次验证飞行实际上是原来第二次和第三次验证飞行合二为一的产物，因此不仅进行了轨道交会，还完成了实际对接。5月25日国际空间站上的航天员Don Pettit使用加拿大机械臂2捕获了9米距离上的龙式飞船，并将其对接到节点舱2的天底对接口。这次任务的成功，不仅为SpaceX公司后续的CRS货运发射铺平了道路，也是航天史上历史性的一刻。一家私人航天公司使用不过数亿美元资金，就完成了一种中型运载火箭和一种太空飞船的研制，并与空间站进行了对接，这堪称一个奇迹。
太空探索公司以全球最低价得到30亿合同
SpaceX公司的航天发射能力建立在猎鹰九号火箭的基础上，猎鹰九号火箭目前分为1.0和1.1版本，它们都是二级液氧煤油火箭。1.1版本的猎鹰九号火箭长度约68.4米直径3.7米，高达18.5的长径比在现有运载火箭中是空前的。新的猎鹰九号火箭还使用新的灰背隼 1D发动机代替了灰背隼 1C发动机，它不仅单发推力增加到66吨以上，是最早的灰背隼 1A发动机的约两倍，单机推重比更是达到了前无古人的约150。
如果说灰背隼 1A发动机还可以说继承了美国航空航天局的技术，那么性能大幅提升和设计大不相同的灰背隼 1D发动机身上浓厚的SpaceX血统就很难否认了。灰背隼 1D发动机的使用显著提高了猎鹰九号火箭的性能，发动机推力的增加配合箭体长度的增加，火箭起飞质量增加到505.8吨，近地轨道运载能力13.5吨同步转移轨道运载能力也有4.85吨，具备了进军商业通信卫星发射的资本。2013年9月29日猎鹰九号1.1版本火箭成功进行了首次发射，将数颗卫星送入轨道，宣告了新火箭的出世。
新的1.1版本猎鹰九号火箭继续保持低于6000万 (5650万) 美元的低价，竞争优势更为明显。SpaceX公司凭借全球最低的5000~6000万美元的发射报价，获得了大量的商业发射合同，目前SpaceX公司手握的发射合同总价值超过30亿美元，这意味着未来即使没有来自美国政府的合同，SpaceX公司的生存也不成问题。
图为“重型猎鹰”运载火箭与世界运载火箭推力对比图，可见该火箭的最大推力是美航天飞机组合体的2倍以上。
太空探索公司发射火箭仅需20万燃料费
SpaceX公司的成功，一个重要因素是企业管理效率高，研发和生产成本控制得力，但这只能保证它获得商业上的成功，它得到广大航天爱好者和技术专家的追捧，对技术创新的执著追求是更重要的原因。
Elon Musk接受采访时曾提到，他的梦想是通过火箭重用将航天发射成本降低到目前的1%左右，他甚至认为如果不能将发射成本降低一个数量级，就意味着创建SpaceX公司没有获得成功。这样的豪情令人钦佩，也有理论上的依据。SpaceX公司网站重复使用技术的页面写到，猎鹰九号火箭发射成本5400万美元，而燃料成本仅有约20万美元，约为总成本的0.4%。
太空探索公司反复试验可多次使用火箭
SpaceX公司建立时就野心勃勃的提出了可重复使用运载火箭的目标。虽然猎鹰九号火箭第一级降落伞回收一再失败，证明早期降落伞海上回收的可行性不大，但SpaceX公司很快调整技术路线，开始进行垂直起降(VTVL)技术的研究，并研制了蚱蜢(Grasshopper)试验飞行器。
这些技术验证为SpaceX公司未来的重复使用运载火箭奠定了基础。SpaceX公司还在研制第二架蚱蜢飞行器，它将以1.1版本猎鹰九号的第一级箭体为基础，预计将在2013年12月进行首次试飞，为了进行更高高度的飞行试验，第二架蚱蜢随后将移师新墨西哥州的美国太空港进行试验，其飞行高度将达到数万米，进一步进行垂直起降的测试，并为可重复使用的第一级积累中高空高速飞行的气动数据。
蚱蜢仅仅是一个试验飞行器，而猎鹰九号1.1版本和重型猎鹰将实际进行第一级的再入和飞回试验，SpaceX公司最终要做到火箭第一级甚至第二级直接飞回发射场着陆，这样的重复使用有望革命性的降低航天发射的成本。猎鹰九号1.1版本的首次发射就进行了回收试验，并获得了部分成功。9月29日的发射中，猎鹰九号火箭的第一级分离后，三台发动机的第二次点火成功为第一级减速，在姿控系统配合下火箭第一级成功完整再入大气层。第一级再入后高空第三次点火也获得了成功，但随后由于姿控系统能力不足，箭体陷入自旋导致燃料无法供应，发动机自动关机箭体坠海破碎。Elon Musk在这次试验性的飞行前曾表示猎鹰九号1.1版本火箭的第一级回收成功的可能性大概只有10%，但从实际试验结果看，大气层外二次点火、再入、高空点火都获得了成功，而最后的箭体自旋也并非没有应对之策，距离火箭第一级完整落海恐怕只有一步之遥。
虽然考虑到蚱蜢和猎鹰九号火箭的试验结果和进度，最终目标还遥遥无期，但重复使用火箭终究出现了曙光。
图为“猎鹰”9号运载火箭发射图片。这种可重复使用火箭如果试验获得成功将大幅降低航天发射成本。
猎鹰九号1.1火箭的性能已经进入主流的行列，SpaceX公司还以猎鹰九号1.1版本为基础研制了重型猎鹰(Falcon Heavy)火箭，按现有计划重型猎鹰将在2014年进行首次发射，而它是2011年4月5日才首次公开的项目，其研制进度之快令人叹为观止。重型猎鹰是一种近地轨道运力53吨，同步转移轨道运力21.2吨的超级火箭，它将是美国土星五号火箭和苏联能源火箭之后运力最强的运载火箭，不过它更令人震惊的是低廉的发射费用，重型猎鹰火箭的发射价格仅有7710万/1.35亿美元(分别对应小于6.4吨GTO和大于6.4吨GTO)，单位发射成本降低到1155美元/千磅，已经接近了SpaceX公司成立之初宣布的一美元/一磅的发射报价目标。
通过重复使用大幅度降低火箭的发射成本并非是新的创意，人类航天活动的早期就发现火箭的成本绝大部分是箭体，燃料仅占一小部分，20世纪50年代人类就开始追求可重复使用运载工具，但以航天飞机为代表的尝试都以失败告终。时隔40年后，随着技术的进步，人类新的重复运载工具能否有效降低发射成本，我们只能拭目以待了。如果SpaceX公司真的能革命性的降低发射成本的话，太空的商业化和太空开发的大发展时代必将随之而到来，也将使人类的星际殖民成为可能。
太空探索希望开火星航班使用当地燃料
SpaceX公司并不满足基于灰背隼 1发动机的成功，2012年Elon Musk介绍该公司在研制猛禽液氧甲烷发动机和7米直径的MCT火箭，猛禽发动机真空比冲瞄准380秒。根据2013年10月23日最新披露的消息，SpaceX公司已经和密西西比州签署协议，使用美国航空航天局位于斯坦尼斯的E-2试验台开发新的猛禽发动机，这将是一种真空推力300吨的液氧甲烷发动机，不过发动机比冲、推重比等性能并未公开。据称猛禽发动机将自2014年开始测试，默林1D发动机从测试到发射仅用了两年时间，猛禽的测试时间肯定更长，但研制成功的话将把SpaceX公司的研发实力提高到一个前所未有的水平。伴随性能空前的猛禽发动机的出现，恐怕再也不会有人质疑SpaceX公司只是一个依靠美国航空航天局的技术转让和货运合同的幸运儿了。猛禽发动机作为液氧甲烷发动机几乎没有积碳，也更适合作为飞回式液体助推器的发动机，
如果以此前透露的MCT火箭的7米直径推测的话，第一级并联7台猛禽发动机第二级1台猛禽真空型号，二级MCT火箭的近地轨道运力可以超过50吨，类似重型猎鹰设计的火箭，运载能力有希望超过战神五号188吨的水平。
MCT更可能是一种飞回式复用的液体火箭，还有些人根据MCT的缩写，猜测这是不是Mars Crew Transfer的缩写，液氧甲烷发动机用于火星任务，可以利用火星制取的甲烷补充燃料，具有先天的优势。2013年6月Elon Musk接收采访时表示，SpaceX公司在开辟火星定期航班前不会将上市列入日程表，或许是这种猜测最大的支持因素。
图为“猎鹰”9号运载火箭组装厂房。私营公司能够拥有如此大规模的设施较为罕见。
太空探索公司要拿下诸多发射场 抢占市场
SpaceX公司曾是一家小公司，但现在它的人员已经增加到3000多人，接近生产中国长征火箭的首都211厂。人员增加的同时，它的生产规模也在迅速扩大，虽然2013年SpaceX公司只进行了4次发射，但未来几年里发射规模将扩大一个数量级。根据此前透露的信息，SpaceX公司计划未来做到每年生产10枚重型猎鹰和10枚猎鹰九号火箭，或者说灰背隼 1发动机产能扩充到将近400发。
SpaceX公司还在新建和租用发射工位，目前它已经在范登堡空军基地拥有一个发射猎鹰九号火箭的工位和一个发射重型猎鹰的SLC-4E工位，在肯尼迪航天中心拥有一个发射猎鹰九号火箭的工位SLC-40，目前还在竞标租用美国航空航天局的SLC-39A工位用于猎鹰火箭的发射，此外SpaceX公司还计划在德克萨斯州南部布朗斯维尔建立Boca Chica发射场。众多的发射工位将使SpaceX在竞争商业和政府合同时居于更有利的地位，而目前滚滚而来的订单，也支持了SpaceX新建发射工位的行动。如果SpaceX公司在保持价格优势的同时实现了高发射成功率，假日时日完全可以将阿里安公司和国际发射服务公司逐出商业航天发射市场。
虽然我们中国人看来SpaceX公司使用了大量新技术，但这些技术在美国航天工业中并不新奇，即使是重型猎鹰火箭的燃料交叉输送也是联合发射联盟早已提出的改进设想。航天史上研发新技术的公司起起落落，但从没有一家公司像SpaceX公司这样成功，SpaceX公司的成功首先是企业管理的成功，高效的管理和执行保证了火箭研制和生产的低成本，是它的安身立命之本。对于中国航天来说，受限于工业基础和总体投资，我们不可能仿效美国的波音洛马等大企业，但是学习SpaceX公司的组织管理，未必不能在走出一条新路。
太空探索技术公司还在继续发展一系列新技术，并野心勃勃的要商业开发太空，甚至研发火星殖民用的大型运载火箭，这些远大的计划更让它成为举世瞩目的焦点。就目前该公司所取得的成绩来看，例如“龙”飞船和“蚱蜢”垂直起降火箭，或已在整体水平上超过了印度等新兴航天国家。太空探索技术公司对新技术的探索尝试，对成熟技术的灵活运用以及对研发制造成本的高效控制，或将开启并引领一条新的发展领域，特别是对未来私营航天企业的发展起到重大启示作用。
本文来源：网易军事
作者：张雪松
责任编辑：
王晓易_NE0011
