普通人的“登天”梦想史

　　自尤里·加加林以来，人类进入太空已经60年。长久以来，载人航天由国家负责，只有极少数人可以完成太空之旅。但是，人们一直在为普通人“登天”而不懈努力。当载人航天逐渐从国家垄断走向商业运营，这样的梦想正越来越近。

“前传时代”

　　无论是载人还是载物、不管研制发射机构是政府还是公司，航天的基础都是火箭。如今人们可以遨游太空，要感谢罗伯特·戈达德将近100年前的发明。

　　戈达德是美国马萨诸塞州人，从小醉心于《星球大战》《从地球到月球》等科幻小说，立志实现人类的“登天”梦想。1911年，他在克拉克大学取得博士学位后留校任教。在此期间，他认识到液氢和液氧是理想的火箭推进剂；随后的几年里，他进一步确信用他的方法一定会把人送入太空。

　　他在实验室里第一次证明了在真空中可存在推力，并首先从数学上探讨包括液氧和液氢在内的各种燃料的能量和推力与其重量的比值。戈达德并不只停留在理论研究上，他还最先研制出使用液态燃料的火箭发动机，当时他选用的是液氧和汽油。

　　1926年3月16日，戈达德在马萨诸塞州奥本的一片冰雪覆盖的草原上，发射了人类历史上第一枚液体火箭。火箭长约3.4米，发射时重量为4.6公斤，空重为2.6公斤。飞行延续了约2.5秒，最大高度为12.5米，飞行距离为56米。从今天的眼光看，这次飞行的数据似乎微不足道，但这是人类航天史上的伟大开创。

　　戈达德不断改进他的发明，于1935年发射的一枚液体火箭第一次超过了音速；此外，他还获得火箭变轨装置和用多级火箭增大发射高度的专利，并研制了火箭发动机燃料泵、自冷式火箭发动机和其他部件。他设计的小推力火箭发动机是现代登月小火箭的原型，曾成功上升到约2公里的高度。

　　戈达德总共获得过214项专利，其中多级火箭和液体火箭是航天飞行的两个重要里程碑。他于1919年发表的论文《达到极端高度的方法》被认为是20世纪火箭科学的经典著作之一，他被誉为“现代火箭技术之父”。

　　虽然戈达德在火箭研制上做出了如此之多的创举，但直到他去世时，这些理论和实践并未引起美国政府的重视和支持。然而，德国人对此视若珍宝。吸取了戈达德的成就后，沃纳·冯·布劳恩团队研制出了V2火箭，在二战中被纳粹德国用做攻击武器。V2火箭于1942年10月3日首次发射成功、1944年9月正式投入使用，是世界上首个大型火箭，也是世界上最早投入实战使用的弹道导弹。

　　V2是单级液体火箭，全长14米、重13吨、直径1.65米、最大射程320公里、射高96公里、弹头重1吨。尽管一度给英国、荷兰等造成严重伤亡，但它没有改变纳粹德国战败的命运。

　　二战结束后，美国情报单位实行了“回形针”行动，赶在苏联之前将大量V2火箭以及相关设备抢运一空，并接受布劳恩及其团队成员的投降，将他们带往美国，为此后美国航天工业的腾飞积累了关键的人才与技术储备。

　　从这样的历史沿革可以看出，现代航天与政府、军队等官方机构紧密相连由来已久。不过，这样的情况从20世纪60年代初期已经开始松动。

　　1961年12月12日，世界上第一颗非政府研制的卫星在美国发射成功，进入近地轨道。这颗卫星叫“OSCAR一号”，它的名字并不是简单的“奥斯卡”，而是Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio（携带业余无线电的轨道卫星）的缩写。这颗卫星由一群加利福尼亚的业余无线电爱好者建造，个头很小，可以由一个成年人轻松抱在怀里，当时价值约60美元。奥斯卡一号在轨20天，向地面发送简单的“Hi”信号，被地面上28个不同的国家成功接收。

　　紧随其后的1962年，时任美国总统约翰·肯尼迪签署了《1962年通信卫星法案》，为私营公司拥有和运营卫星提供了最初的法律基础和监管框架。

“三强争霸”

　　航天载荷开始非官方化之后，火箭的商业化历程也缓缓开启。

　　1982年，美国一家名为Space Services的公司发射了第一枚私人出资的火箭。这枚名为“康尼斯多加一号”的运载火箭是从一枚“民兵”洲际弹道导弹改装而来。这次飞行只是一次试验，有效载荷用40磅水替代，并没有运载任何真实的仪器以及人员。

　　两年后，时任美国总统里根签署了《1984年商业太空发射法案》（Commercial Space Launch Act of 1984），认可了私营航天技术的商业价值和增长前景，要求持续鼓励私营航天事业。该法案允许私营企业有偿为政府提供地外货运发射服务，打破了NASA（美国国家航空航天局）的垄断地位，为后续更多的私营航天活动扫清了障碍。随后，美国政府陆续出台了一系列鼓励发展卫星应用、载人航天的相关法律法规以及资助计划，扶持商业航天的发展。

　　1990年，轨道科学公司（Oribital Science）自主研发的一种小型空中发射火箭“飞马座”成功试射，成为第一枚没有政府资助开发成功并进入近地轨道的火箭。

　　卫星、火箭之后，就该是载人飞船了。21世纪的头几年，美国进一步向私人公司开放航天领域，如今世界上最有影响力的几家商业航天公司先后成立。

　　2000年，亚马逊公司创始人杰夫·贝索斯创建了“蓝色起源”（Blue Origin）；2002年，“硅谷钢铁侠”埃隆·马斯克开启了他的“太空探索”（Space X）；又过了两年，英国维珍集团创始人理查·布兰森创办了“维珍银河”（Virgin Galactic）。

　　虽然三者的目标都包括商业载人航天，但他们的风格以及实现路径并不一致。贝索斯和布兰森的目标直接地定在“商业航天旅游”上，因此他们首先专注于实现距离地面20公里-100公里高度的亚轨道飞行。游客们能冲出大气层的边缘体验一下几分钟的失重感、看一看地球在太空中的部分弧线，这种体验确实已经能吸引不少人来买“船票”了。

　　当然，他们也有长期梦想。例如，蓝色起源也发布了登月概念车、计划于2021年首飞的重型可回收火箭“新格伦”；他们在研制大型模块化登月飞船“蓝月亮”，计划“在2024年之前让宇航员重返月球”。

　　相比之下，马斯克的Space X就要“硬核”不少。它一开始就是朝着近地轨道飞行的目标而去的，并且未来的目标是登陆月球、火星，拓展载人航天的边界。并且，它的不少计划已经实现，最具里程碑意义的就是在2020年成功实现了人类历史上首次商业载人航天，用载人“龙”飞船把航天员送入了国际空间站。

　　但三者相同的一点是，要商业化就要减少运营成本，最关键的是让火箭和飞船可以重复利用。美国官方之前拥有的可以实现如此功能的航天飞机已经在2011年全部退役，也没有另外的飞船可用。他们必须要支持商业载人航天，不然就得花高昂的费用购买俄罗斯的飞船座位，这个金额近年来已经达到一张“船票”8000万美元；而Space X已做到一次将多人发射入轨，单次成本控制在6000万美元左右。

　　三家公司最初的探索都充满失败。尤其是2008年全球金融危机爆发，三家公司都跌入谷底、濒临倒闭。幸运的是，2008年9月28日，Space X的猎鹰1号火箭第四次发射终于成功，留住了NASA的信任，也延续了自身的存在；其他两家公司也靠自身集团的支持挺了过来。

　　2010年，NASA开始执行新的商业载人航天项目，Space X的载人“龙”飞船以及波音公司“CST-100星际客机”获得支持。NASA出钱出航天员，两家公司负责各自研制一款商业载人飞船。例如，2014年，NASA给两家公司的合同资金就达68亿美元，Space X得到了其中的26亿美元。

　　在“三强”之外，商业载人航天领域还有一些不可小觑的公司。例如成立于1998年的“毕格罗宇航”，创始人是美国廉价连锁酒店老板，它的研发方向是民用空间站，或者可以说是“太空酒店”。该公司已经成功发射两枚空间站组件，目前都在轨运行。再如总部位于美国加州、成立于2006年的“火箭实验室” （Rocket Lab），它在新西兰拥有自己的发射基地。该公司开发的轻型火箭“电子号” 可将最高150公斤载荷发射到最高500公里的轨道，已经执行过多次商业发射任务。

中国探索

　　Space X不仅在把人送上太空，还在搭建它的“星链”。这个卫星互联网项目计划将1.2万颗通信卫星发射到轨道，其中1584颗部署在距地球约550公里处的近地轨道。业界普遍认为：“星链”涉及卫星数量极多，且轨道高度过低、补网容易，如果任由其大量发射，将极大挤占其他国家航天器在近地轨道的运行空间。

　　受到影响的自然包括中国。运行空间已经开始被他人挤占的情况下，中国是否也能尽快出现自己的Space X？

　　我国民营航天的发展起源于2014年。当时，国家及各地方政府频繁推出利好商业航天发展的政策，鼓励民间资本健康有序进入。从2015年开始，中国开始诞生了一批民营航天企业，这一年被称为“中国商业航天元年”。

　　与此同时，国内的投资机构开始逐渐关注商业航天领域。据统计，目前我国商业航天企业数量超过160家。企业主要布局在火箭制造、包括卫星在内的各种航天载荷制造。

　　其中，“星际荣耀”于2018年4月5日成功发射了自研商业探空火箭“双曲线一号S”，执行亚轨道飞行，这是国内第一枚真正意义上的民营火箭，也是美国以外第一枚取得飞行成功的民营火箭。

　　之后的2019年7月25日，该公司研发的“双曲线一号遥一”运载火箭成功发射，成为中国民营航天史上首枚将卫星成功送入近地轨道的火箭，这也标志着中国成为继美国后第二个具备民营航天卫星发射服务能力的国家。

　　此外，国内民营航天企业“蓝箭航天”凭借自身的火箭研制能力，在2019年4月拿到了英国Open Cosmos、意大利D-Orbit的订单，并于2019年12月与长沙天仪空间科技研究院有限公司签署“朱雀二号”火箭首个国内搭载发射服务合同。

　　短短几年时间，我国民营航天企业已完成从卫星设计研制、火箭研制发射到卫星在轨运营及商业化应用“从0到1”的突破。但是，目前具备入轨能力的只有星际荣耀这一家公司。当下它只能送卫星入轨，离商业载人航天尚有较大距离。

　　现实情况是：我国民营航天企业大多处于前期投入状态，部分公司对外部融资依赖较大。与Space X背后强有力的国家资本支持相比，我国民营航天企业虽有资本注入，但相对逊色很多。毕竟商业航天前期投入巨大且研制周期过长、存在高投资高风险的属性；而社会资本通常要求快速变现，民营企业难以获得持续资金补充。

　　同时，载人航天需要长期而稳定的航天专业人才队伍；而目前中国民营航天企业的大部分科研力量来自体制内，自身的人才队伍建设还不够成熟。因此，短期内中国民营企业在载人航天领域还无法具备与“国家队”相当的实力。

　　当然，中国民营航天也有自己的优势所在。例如：初创公司研发周期短，成本低效率高，对市场需求反应灵敏，是补充国家产品型号空白并开拓增量市场的重要力量。

　　与此同时，政策的大力加持，无疑是中国商业航天发展过程中的强力“催化剂”。2020年4月20日，国家相关部门明确表示：以卫星互联网、5G、物联网、工业互联网为代表的通信网络基础设施属于“新基建”的范围。这为国内民营航天公司提供了充足的市场空间。

　　道阻且长，但中国商业载人航天的梦想是要一直有的。坚持的意义正如“现代火箭技术之父”戈达德所说：“昨日的梦确实是今天的希望，也将是明天的现实。”（撰稿 菲尼克斯）