美国火箭巨头们的恩怨历史

B站影视 2025-01-11 03:39 2

摘要:本文详细讲述了几十年来美国火箭巨头们的恩恩怨怨,从波音与洛克希德马丁之争,再到美国空军与NASA之争,再到商业巨头SpaceX与波音、洛克希德马丁合资的联合发射联盟ULA之争,十分鲜活地呈现了美国火箭也发展的历史,对我们也有借鉴意义,很值得一读。

本文详细讲述了几十年来美国火箭巨头们的恩恩怨怨,从波音与洛克希德马丁之争,再到美国空军与NASA之争,再到商业巨头SpaceX与波音、洛克希德马丁合资的联合发射联盟ULA之争,十分鲜活地呈现了美国火箭也发展的历史,对我们也有借鉴意义,很值得一读。

2014是火箭大战的关键一年,ULA首席执行官Mike Gass与SpaceX的Elon Musk均受邀参与参议院拨款委员会的听证会。

2017年有不少口水仗见于推特。SpaceX刚度过了一个近乎完美的上半年——10次发射,2次重复使用一级火箭,0事故——但坐拥1100万粉丝的Elon Musk还是忍不住要挖苦美国发射行业的长期对手ULA(United Launch Alliance,联合发射联盟)。

Musk在推特上发文说:“值得注意的是,即使波音/洛马(Boeing/Lockheed)什么都不发射,他们每年仍会获得10亿美元的补贴。而SpaceX不会。”相比推特上别的言论,这则推文并不是很具有挑衅意味。但是在高大上的火箭行业里,这就相当于Musk对ULA——这家波音和洛马的合资企业——骂了脏话。

在Musk的口诛笔伐中,“补贴”是他常常挥舞的武器,言下之意就是,如果没有政府帮助,ULA毫无竞争力。话都到这份上了,ULA的总裁Tory Bruno没过多久就在推特上回复到:“不好意思,这不是真的。没有所谓‘10亿美元的补贴’。这种谣言居然也能流传。”(谣言能流传是因为它至少有一部分是真的。)

这场两个价值数十亿美元公司CEO间的公开论战凸显了过去十余年里美国发射行业的激烈竞争,但与20世纪60年代的太空竞赛不同的是,对抗的双方从国家变成了企业。他们的竞争无处不在,无论是在国会、在法院,甚至是在发射台上,但整个航天业却因此而发生了彻底改变。

十年前,投资者把宝都押在ULA及其母公司洛马和波音身上,这两家公司也是联邦政府最大的两个承包商。仅2015年一年,这两家巨无霸就为美国纳税人完成了500亿美元的工作。他们为美国造火箭的历史已有数十年。而与此同时,一个硅谷码农正站在某个角落里,一边同墨西哥流浪乐队奏乐,一边幻想着殖民火星。

ULA总裁Tory Bruno于6月受邀见证特朗普签署重建国家空间委员会的总统令,Musk也收到邀请但未出席。

竞争有时会让人匪夷所思。大约一年前,SpaceX的Falcon-9火箭在发射台测试中出现意外,有想法阴暗的人声称当火箭助推器爆炸的一刻,ULA附近的大楼楼顶曾出现一名狙击手的身影。SpaceX否认炮制了一言论。

即使与事故没有关系,但ULA仍然希望利用对手的失误来为自己造势。SpaceX发射失败三个月后,ULA新推出了一个名为“Rocket Builder(火箭制造者)”的网站,并在该平台上宣传ULA的推进器,还用它与某家公司时不时就爆炸的推进器做了对比。

即使经历过失败、面对过不可能,很大程度上来说Musk还是战胜了美国航天界的两大巨人。目前,他的Falcon-9火箭价格更便宜,而且常常在商业和政府类发射竞标中打败ULA。此外,Musk还在继续创新,如果SpaceX的火箭复用技术最终成功商业化,那他将在全球发射市场中立于不败之地。

然而,这些并不意味着“战争”结束了。美国联邦政府重金鼓励开发新的发射系统,而ULA总裁Bruno通过裁员和推动应用新技术增强其竞争力。总之,从现在起,未来的火箭市场之争只可能变得更加有趣。

从洲际弹道导弹(ICBM)

到渐进一次性运载火箭(EELV)

一直以来,美国军方都在寻求可靠的方式以在太空部署间谍、通信和导航等各类卫星,1959年,美国首次发射了侦察卫星“发现者一号(Discoverer 1)”。在过去很长一段时间里,这些被当做美国国家安全资产的卫星都是通过改装的洲际弹道导弹发射的,而这些“导弹”也正是洛马Atlas系列以及波音Delta系列火箭的前身。

随后,在20世纪70年代,美国空军同意与NASA展开合作,使用后者的航天飞机来满足军方的发射需求。1982年6月,航天飞机的第四次飞行任务就是一次国防部的任务。但在1986年“挑战者号(Challenger)”航天飞机发生意外之后,里根政府发布了《国家航天发射战略(National Space Launch Strategy)》,指示军方开发多种进入太空的手段,保证可以使用多种载具进行发射。1992年12月,航天飞机完成了最后一次携带有军方载荷的任务。

1994年,美国空军副参谋长Thomas Moorman力主开发“渐进一次性运载火箭(EELV)”,为美国军方的现代航天发射打下了基础。Moorman的目标是通过提升可靠性、降低成本“改良(evolve)”Atlas和Delta系列火箭。

所以,洛马和波音都积极开发新式火箭,在满足军方需求的同时又保持在商业发射领域的竞争力。洛马为Atlas-5号选择了一款质优价低的俄制RD-180发动机,而Delta选择的是美国洛克达因(Rocketdyne)公司制造的发动机。由于美制发动机价格更贵,所以洛马公司的Atlas系列运载火箭具有一定的价格优势。

洛马和波音投下巨资研发新火箭,并希望在商业卫星发射市场上也能分一杯羹。但最终他们的火箭竞争不过价格低廉的俄罗斯火箭,也竞争不过欧空局的Ariane-4和Ariane-5火箭。为保持收支平衡,洛马和波音只好在仅存的美国空军合同上全力展开争夺。

本世纪初,为了数十亿美元的军事发射订单,两家火箭巨头间的竞争变得龌龊不堪,最终导致美国司法部开始调查波音公司,对其获取上万页属于洛马公司的商业机密一事进行追查,并引发了一系列官司。后来,由于不希望波音旗下的Delta系列火箭——包括Delta-4号重型火箭——受到影响,美国空军介入其中。军方有理由担心,如果Delta系列火箭因此事被停飞,那美国军方进入太空的唯一选择就是通过俄制发动机了。

为了早日结束2005年的官司并让其供应商正常运转,美国国防部居间调解,洛马和波音达成了一个协议,二者将其火箭制造业务合并,成立了一家新企业——ULA。各家持有ULA公司50%的股份,以此来保证Atlas和Delta系列火箭都能被保留。由此一来,军方既保证了有两种以上进入太空的手段(两型火箭),两大航天企业洛马和波音又都继续保有垄断地位,人人乐见这一三赢局面。

SpaceX创立之初

2005年,一家自命清高的美国火箭公司SpaceX开始崭露头角,而它对两大巨头(发射业务)的合并也心存不满。彼时的SpaceX尚无任何飞行经验,2006年才进行了Falcon-1火箭的首次发射尝试,而第一次成功发射更是三年后的事了。在洛马和波音对外宣布成立ULA之时,SpaceX仅有150名雇员。

然而,Musk一向胸怀大志。他预见到未来的SpaceX会拥有强大的火箭,能够与执行军事发射任务的大家伙相抗衡。不过这种说法在当时有些耸人听闻,因为一边是从太空时代之初就开始发射火箭的洛马和波音,另一边则是刚刚结束流浪生涯的SpaceX。

2005年,Musk一纸诉状把洛马和波音告上法庭,称二者使用“强硬手段要求空军授予其排他的长期合同”。SpaceX表示,该合资公司会创造一个垄断寡头,但是一年之后ULA通过了美国联邦商务委员会(Federal Trade Commission)的反垄断调查。最终,谁也没能阻挡ULA的成立,Musk和他的同事们很受伤。

航天领域的传统企业似乎获得了第一局比赛的胜利。

发射能力合同(ELC)的来由

从2006年到2013年,联邦政府与ULA间有两种不同的(关于发射)合同,包括每次发射的“固定价格(Firm-Fixed Price)”合同,以及一份年度“发射能力合同(launch capability contract)”,也叫做ELC款项,后者包括了在发射台上集成火箭各级的费用和发射场区的费用等。为了保证随时待命发射的能力,ULA每年都会被授予该合同并收到这些ELC款项,且与当年的发射次数不挂钩。

对军方来说,每年大约花费10亿美元的ELC付款就能确保其进入太空。为了满足空军、国家侦察办公室(NRO)以及其他政府部门不同质量和轨道的各类载荷的要求,ULA需要同时维护5个发射台,以及Delta-II、Delta-IV、Delta-IV重型和Atlas V火箭等多种火箭的生产线。作为政府巨额投入的回报,ULA也以“零失误”完成了所有发射任务。

然而,在非竞争环境里,成本不出所料地猛涨。截至2012年,一次军事发射任务的价格比2004年和2007年的预计基准价增加了58%。为了限制军事采购项目价格上涨,在两位参议员的推动下,以他们名字命名的“Nunn-McCurdy认证”审查程序应运而生。

联邦审查发现,尽管发射次数减少了,但ULA的成本还是增加了,意味着该企业很明显在“闲杂人员”身上投入不低。虽然报告承认有些成本的增加超出了ULA的把控范围,但仍对ULA的项目执行提出批评:“归根结底是因为其工作环境中几乎没有成本控制的动力,或项目终止的威胁,导致了糟糕的项目执行。”

不幸的是,虽然空军和国会可能并不喜欢项目费用不断上涨,但当时他们并没有其他好的选项。另一个办法——不再发射新的间谍卫星——是说不过去的。

SpaceX风头正劲

在阻击ULA建立的尝试失败之后,SpaceX开始努力把自己的火箭送上天。从2006年的春天到2008年的夏天,瘦小的单引擎火箭Falcon-1号曾三次从太平洋中部的环礁升空,可惜最后都没能入轨。但2008年9月,SpaceX终于首次将一枚私人投资和研发的火箭发射入轨。

然而,SpaceX的前途依然黯淡。在Elon Musk的传记中,作者Ashlee Vance记述了这一幕,SpaceX在2008年底已经到了几乎没法给员工付薪水的境地,而就在圣诞节前两天却绝地逢生,与轨道科学公司(Orbital Sciences)一起被NASA授予了商业货运合同。其中SpaceX获得的12次飞行(货运飞船+火箭)的合同总值16亿美元。

Musk听到这个消息后喜极而泣。当时他正在和英国女演员Talulah Riley约会,而且没有为女朋友准备任何圣诞礼物。“我在博尔德(Boulder)跑遍了整条街,唯一一家开门的店里卖着些小饰品,而且都快关门了。那里最好的东西就是这些抱着椰子的塑料猴子——这些懂得‘非礼勿视,非礼勿听’的猴子。”

上世纪末本世纪初,NASA对空军放弃航天飞机转而选择自己去签署发射合同的行为并不紧张,也不喜欢为NASA的科学任务发射去选择高价的ULA发射。但眼看航天飞机即将退出历史舞台,国际空间站又有补给需求,所以NASA转向私营企业寻找替代方案。根据NASA自己的分析,与Orbital Sciences和SpaceX合作的决定为其节省了数十亿美元。

另一方面,Musk得到了他迫切需要的资金,完成了一个花销巨大且技术上充满挑战的过渡,从单发动机的Falcon-1升级到了更强大的Falcon-9运载火箭。这一次,在这款新Falcon火箭的前几次发射中都没有出现失败。到2013年底,SpaceX已经发射了七次这枚9发动机的火箭,主载荷任务无一失败。

Falcon-9火箭的运载能力与ULA的Atlas V火箭相当,也可以将军方的国家安全载荷送入所需要的轨道。彼时,Musk认为自己的公司会被允许参加投标,并有能力赢得其中一些合同,迎来发展的黄金时期。

他错了。

批量采购

2014年1月,空军和ULA签署新协议,在2020年前完成36次国家安全类发射。当时的ULA首席执行官Mike Gass高度评价这个“批量采购(Block buy)”协议,因为这将为政府节省44亿美元。他表示:“这种合同方式为我们的客户带来了巨大的利益,还能帮助ULA在巩固Atlas和Delta火箭系统的同时不断节省费用。”

SpaceX公司未被允许参与其中任何一个任务的竞标,Musk异常愤怒,同时感到不知所措。美国空军回应说,SpaceX公司不得参与竞标,因为Falcon 9火箭还没有获得执行国家安全任务的许可。

几个月之后,这一年的4月,这场颇具争议的辩论被送到了美国参议院拨款委员会。Musk和Gass都受邀出席国家安全类发射项目的听证会。他们紧挨着坐在一起。Musk在回答提问时重申,缺乏竞争正在让纳税人为军事发射不断攀升的成本买单。

“值得注意的是,从洛马和波音的(发射)业务合并到现在,也就是当他们不再互相竞争的时候开始,成本已经翻了一番,”Musk说。

然后,Musk转向了最具争议性的问题——ELC款项,即ULA将在“批量采购”协议中持续获得的收入。Musk多次将这些流入竞争对手——而SpaceX不曾享有的——资金称为“补贴”。为什么ULA需要通过政府补贴来同SpaceX竞争呢?

在这场参议院听证会上,Gass也被问到了这个问题。他重复道:“ELC款项是为了保证军方有足够的灵活度,能在需要的时候做出关键决断,这绝对不是补贴。”

听证会结束后两周,SpaceX向美国政府提起诉讼,抗议“批量采购”的竞标过程,要求国防部和ULA之间的协议被判无效,此外,SpaceX在诉状中还要求获得竞标权。这个办法奏效了。

后来,SpaceX和空军进入调解程序,军方同意加快Falcon-9号火箭的认证审批,并将一部分火箭批量采购项目进行公开招标。2017年5月1日,SpaceX公司首次发射了军方的有效载荷,并已获得了多个发射合同。

“补贴与否”之争

回到前文中提到的“谣言”上:在两位老板的推特口角发生之后,知名科技网站Ars Technica试图联系ULA总裁Bruno,求证其关于“获得政府补贴是谣言”的评论。毕竟ULA每年都会收到ELC款项,而且可以在美国总统的2018财年国防部预算要求中找到详细说明(第105页)。

根据文件,美国空军需要支付ELC费用的75%,NRO负责剩余部分。2016年,ULA共收到7.02亿美元该款项,而这一数字在2017年涨到了9.83亿美元,预计2018年还会继续上升,达到12.2亿美元。目前还不清楚为何预计的ELC费用会呈连年上涨态势,特别是当ULA为了与SpaceX相竞争而进行裁员之时(有传言称ULA的两家母公司正在将其利润转出,而非加大投入为未来做准备)。

Bruno坚称这些费用并不应该理解为补贴,而是涵盖了ULA为政府所做的整个工作。他说道:“谣言称ELC是一项‘补贴’,暗示这是某种礼物或者聘用费,接收这笔款也无需完成任何具体工作。”

Bruno表示,与SpaceX精挑细选的任务模式不同,ULA必须要达到政府所有的发射要求。每一发火箭都是根据卫星需求定制的,而且ELC款项可以让ULA公司有灵活应变的能力,以应对卫星建造拖期的情况。

“这是一套极其复杂的状态配置,计划经常要调整,运输也会受到影响,”Bruno说道,“我们已经对卫星工期滞后或者卫星发射顺序调换感到习以为常了,而这要归功于空军创新的批量采购合同。事实证明,这是一个必不可少的元素,有助于避免可能出现的能力差距。救了命了。”

SpaceX认为ELC款项就是一种“补贴”。“当政府每年都给你一笔钱,而不在乎你是发射了30枚火箭、2枚火箭,或者干脆一枚火箭都没发射,我们认为这就是补贴。”SpaceX公司的发言人John Taylor告诉Ars Technica。

不管是不是补贴,可以说这笔钱就是ULA在为国家安全类型发射中获得的独家优势。在2015年的一次众议院军事委员会会议中,John Hyten将军(译者注:现任美国战略司令部司令,彼时为美国空军航天司令部司令)回应了这一问题:“说实话,议员先生,我认为存在那种合同的情况下,你不可能指望公平竞争。必须得改变了。”

改变来临

据估算,自2006年ULA创建以来,其通过ELC共获得了130-150亿美元。但是,可能受到了Musk和国会内部不同声音的影响,ELC时代面临终结。对Atlas系列火箭的拨款将在2019年9月停止,而Delta火箭则会多维持一年。

很难预测在这之后会发生什么。ULA一直在游说议会和军方停止使用成本高昂的Delta系列火箭,将精力集中于使用廉价俄制发动机的Atlas V火箭。但是,若失去了Delta IV重型火箭,军方就没有办法将它的那些重型载荷送入更高的高轨。此外,洛马和波音正在悄悄寻找合适的机会卖掉ULA,或者和ULA进行切割。截至目前,潜在买家都对其高昂的要价敬而远之。

在不确定因素中,Bruno和ULA已经开始研制一款叫做Vulcan的新型火箭,它将满足军方的所有要求,使用美制发动机,还有望在与SpaceX的较量中展现出性价比更高的特点。但关键问题是,在研制Vulcan火箭的过程中,ULA会获得多少来自联邦政府的帮助呢?

2016年,ULA的Vulcan火箭项目向前迈进了一步,美国空军授出了两个独立的发动机合同,均可供Vulcan火箭使用。最终两家发动机制造商成为赢家,分别是生产BE-4发动机的蓝色起源公司(Blue Origin)和研制AR1发动机的洛克达因公司(Aerojet Rocketdyne)。空军为两家发动机研制商提供了资金支持:4580万美元用于将BE-4发动机集成进Vulcan火箭中,5.36亿美元用于研制AR-1发动机。两款发动机均为美国制造,并能实现美国空军长久以来替换俄制RD-180发动机的目标。

与此同时,SpaceX也从空军方面分得一块蛋糕,获得3360万美元用于研制另一款火箭上面级所需的Raptor发动机。轨道ATK公司(Orbital ATK)也为其推进系统获得了一些资助。

到此,为满足本世纪20到30年代空军发射需求的“火箭推进系统”合同之争的第一回合较量宣告结束。因为还有至少20亿美元的研发资金有待第二回合的“火箭推进系统”合同来分配。最终,空军会确定两款火箭,而且很有可能其中一家公司会获得60%的军方发射合同,另一家获得剩余的40%。

因此,不论ULA,还是SpaceX都不仅仅是在争夺研发经费,而是在为未来的军方发射任务卡位。除了这两家,Orbital ATK和Jeff Bezos的Blue Origin也对这块大蛋糕虎视眈眈。除了有望为ULA火箭提供发动机之外,Blue Origin自己也有一款重型火箭——New Glenn。

“火箭战争”还会继续。十几年前仅有一家美国发射商参与竞争,SpaceX的出现改变了这一格局。在技术、勤奋和勇气的支撑之下,Musk居然取代了“在位”的ULA,将其价格拉低,并迫使美国政府结束了ELC时代。

Musk应该很开心。在2014年的那次听证会上,坐在Gass身旁的Musk说道:“对美国来说,我们有一个共同的观点——竞争是好事,垄断是坏事。”如果以此来定义竞争,那对于久等的各位来说,好事来了。

感谢“航天长城”的精彩编译!

来源:未来探秘者

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