两年前，已故的星际迷航演员詹姆斯·“斯科蒂”·杜汉在太空探索技术公司（Space Exploration Technologies Corporation）的帮助下，获得了最后一次冒险机会。SpaceX是一家总部位于加利福尼亚州霍桑市的私人公司，成立于2002年，其使命是前往初创公司从未去过的地方：地球轨道。2008年8月，SpaceX将杜汉的骨灰装载到其猎鹰1号的第三次试飞中，这是一枚以液氧和煤油为燃料的火箭，目标是进入轨道。然而，在飞行大约两分钟后，杜汉的最后一次航程过早结束，当时火箭的第一级在分离过程中撞到了第二级。这是SpaceX三次尝试中的第三次失败。
嗯，你还期望什么呢？老NASA的工作人员、航空航天主管以及许多其他坚持传统观念的人嗤之以鼻，他们认为，安全地将有效载荷，特别是人员送至地球上方数百公里的高度，这项工作至少需要由庞大的工程师、技术人员和管理人员团队来完成，并由数十亿美元的资金和长达数十年的开发周期提供支持。毕竟，太空是艰难的。一家小型私人机构或许能够像企业家兼工程师伯特·鲁坦在2004年为赢得X大奖所做的那样，将一艘小型特技飞船摇摇晃晃地送上数十公里的高度。但这与NASA多年来使用航天飞机和国际空间站进行的各类操作相比，简直是小巫见大巫。当你要进入轨道时，100公里只不过是车道的长度，在车道的尽头，你最好加速前进，达到每秒7公里的速度，才能使有效载荷保持在地球上方300公里的轨道上绕地球运行。
那么，奥巴马政府今年二月宣布NASA基本上应该退出载人飞船业务，并将其交给私营企业时，他们到底在想什么呢？根据该计划，NASA将注销迄今为止在“星座”计划中投入的大部分90亿美元资金，“星座”计划旨在开发航天飞机的替代飞行器，该飞行器能够将宇航员和补给品运送到空间站，并最终运送到月球。相反，该机构将为SpaceX等初创公司提供种子资金，然后同意购买他们火箭上的空间站票。
支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
这是一项幼稚而鲁莽的计划，一大群声音指责道。其中最响亮的声音来自前宇航员和太空偶像尼尔·阿姆斯特朗，他很快就嘲笑了私营部门已准备好接替NASA的想法。“达到必要的安全和可靠性水平将需要多年和大量投资，”他表示。阿姆斯特朗和其他人坚持认为，将轨道运输交给私营公司充其量是让载人航天探索倒退。如果私营企业掉链子，甚至灾难性地掉链子，正如许多人认为的那样，那么整个人类进入太空的宏伟事业可能会长期甚至永久停止。一旦NASA庞大的载人航天机器被拆除，重建它可能需要比任何人愿意花费的时间和金钱都多得多。然而，尽管存在这些担忧，国会今年秋天还是勉强同意了该计划。
但这仅仅因为它是一项风险很大的豪赌，并不意味着它是一项糟糕的赌注。我们有理由相信，私营公司可以迅速胜任将人类送入轨道的任务——并且比任何大型NASA运营的项目都更廉价、更可靠地完成这项任务。反过来，这可能会为一项奖品打开大门，这项奖品由于人类太空探索停滞了近三十年，大多数人几乎已经停止梦想：地球上空的热烈欢迎，不仅是为了少数宇航员，也是为了大批科学家、工程师，甚至是我们这些仅仅想在太空度过几天或几周的人。更妙的是，太空访客的浪潮可能会启动一个自我维持的轨道经济，这个经济将比“星座”计划或任何传统的太空计划更牢固地确立人类在太空中的地位，包括火星及更远的地方。
放手
当然，依靠商业部门建造航天器并不是什么新鲜事。一直以来，将NASA宇航员送入太空的非凡飞行器都是由公司开发和建造的。根据该计划，变化的是NASA与私营公司合作的方式。与五角大楼一样，NASA以“成本加成”的方式聘请承包商，这意味着NASA报销他们花费的任何费用，然后再额外加上保证利润。
专家一致认为，成本加成合同推高了成本和复杂性，因为随着越来越多的功能被添加到项目中，承包商赚更多的钱，而该机构降低了未来面临因吝啬而损害任务的指控的风险。许多人说，这就是NASA的载人飞行努力最终陷入低地球轨道近三十年的原因，每次飞行的航天飞机耗资超过10亿美元，而且由于高昂的成本严重限制了飞行次数，因此成果远不足以证明其合理性。批评人士警告说，对于“星座”计划，我们可以预期会看到更多同样的浪费。
位于弗吉尼亚州亚历山大市的太空和国防顾问公司Tauri Group的高级分析师保罗·格思里指出，新的按产品付费模式并非没有先例。格思里指出，自二战以来，美国政府一直致力于大力投资于具有不确定性但可能具有巨大商业回报的工业科学和技术，而这些投资为生物技术、计算机和在线产业等铺平了道路。正如今天的轨道飞行业务一样，这些行业在其孕育阶段面临着艰巨的技术和商业挑战，但由于政府计划以与新的NASA计划非常相似的方式运作，它们克服了这些挑战：通过向公司提供开发资金，并在行业改进其产品并发展规模经济的同时，充当有保障的客户。例如，在1970年代初期，美国国防部是许多微芯片制造商的主要资助者和客户，直到摩尔定律和日益激烈的竞争带来了芯片性能和价格的惊人改进。
没有人知道太空旅行是否存在摩尔定律，但肯定没有任何法律要求它永远保持昂贵。在奥巴马计划下竞争业务的公司将被迫寻找省钱的方法。如果他们超出预算，差额将从他们的口袋里掏出；如果他们低于预算，他们可以保留差额。换句话说，节省一分钱就等于赚一分钱，而不是少花一分政府的钱并将其添加到“加成”中。
SpaceX是目前新太空产业的明显领导者，它已经在这个机会上努力工作。它通过自行加工，将阳极氧化铝螺栓的价格从15美元降至30美分。它通过提出自己的材料配方，绕过该行业唯一的供应商，大幅降低了热屏蔽中使用的碳基热材料的成本。航天飞机使用定制成型的锥形直径管来产生无湍流的火箭发动机排气管，SpaceX为此开发了一种设计，使用廉价的恒定直径管弯曲成螺旋形状来平滑排气流，从而消除了为此花费巨额资金的需要。
为了鼓励这种类型的创新，NASA必须放手。该机构总是确切地告诉其承包商它希望如何建造其航天器，但在新计划下，NASA只会说明它希望一个完成的系统能够做什么，例如安全地将一定重量的货物运送到轨道。负责项目分析的NASA团队成员菲尔·麦卡利斯特说：“我们不会过度规定我们期望承包商如何满足我们的要求，我们只会列出高层次的目标，并给予他们最大的灵活性来满足这些目标。”“然后在特定的里程碑，我们将验证是否已满足要求，并且我们将提供必要的监督以确保万无一失。”为了帮助公司尽可能保持车辆的简单和高效，新的NASA计划还放弃了“星座”计划的要求，即轨道渡轮必须能够继续前往月球。相反，任务只是安全且廉价地将人员和货物运送到空间站并返回。
取消登月任务引起了一些批评，但这些任务实际上只是长期探索计划的真正目标的预演：将人类送上火星。尽管新计划的一些反对者向公众暗示了这一点，但该计划并没有要求NASA减少在太空上的支出或放弃其更长期的载人航天探索计划。相反，该计划隐含地认识到，前往火星的往返旅行将需要远远超出“星座”计划可能提供的重大技术进步，并且通过将NASA从必须将其所有资金和专业知识用于轨道运输中解放出来，该计划为该机构提供了喘息的空间，使其能够提出这些和其他进步。“该计划代表着降低成本，更好地管理NASA的近地轨道业务，以便它可以专注于研究和开发、地球科学和空间科学，”太空和国防咨询公司Astroconsulting International总裁、科罗拉多斯普林斯分公司总裁，以及美国空军学院艾森豪威尔太空与国防研究中心的研究员埃利加尔·萨德赫说。事实上，该计划要求在未来几年内增加NASA的预算。在许多方面，该计划旨在通过使NASA重新成为真正的研发机构，将近地轨道的成熟工作外包给民用承包商，从而使其重返1960年代的辉煌时期。它将使火星成为新的月球。
启动
如果公司最终未能交付像“星座”计划可能生产的那种安全可靠的轨道飞行器，那么事后看来，承包商的激励措施、更宽松的控制和由此产生的NASA节省的资金似乎并不那么明智，尽管“星座”计划的成本可能要高得多。私营部门能成功吗？虽然现在说还为时过早，但已经出现了一些积极的迹象。在2008年9月——就在搭载着詹姆斯·杜汉遗骸的发射失败的一个月后——SpaceX的猎鹰1号成为第一枚成功进入轨道的私营液燃料火箭。不到一年后，更强大的猎鹰9号也进入了轨道，猎鹰9号旨在有一天运载载人飞行器。
SpaceX成功的火箭测试令人鼓舞，但这确实是迄今为止私营企业可能成功的唯一硬证据。目前，另一家准备生产轨道飞行器的新玩家是位于弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司，尽管目前该公司几乎没有什么可以展示的。两家公司都在聘请太空行业最受尊敬的一些经理和工程师，但我们无法知道这两家公司最终是否能够在预算减少的情况下，并且在没有大批NASA工程师提供详细设计规范的情况下，提出一款优秀的飞行器。
不过，乔治·华盛顿大学空间政策研究所前所长约翰·M·洛格斯顿表示，没有什么能说明他们不能做到，如果给他们一个机会，他们可能会做到。洛格斯顿补充说，这项努力产生的飞行器最终可能会比在“星座”计划下产生的飞行器成本更低，尽管它们不一定更可靠或更高效——至少在未来5到10年内生产的飞行器是这样。“由于政府的监督减少，第一轮可能会有一些成本降低，”他说。“但在下一轮中，我们将看到其他几家新玩家，这可能是真正创新的来源。”据说正在准备竞争合同的初创但可能实力雄厚的太空公司包括亚马逊创始人杰夫·贝佐斯创立的蓝色起源公司；软件巨头约翰·卡马克创立的阿玛迪洛宇航公司；以及由几位火箭行业资深人士创立的Xcor宇航公司。
而且该行业将不仅仅局限于轨道渡轮制造商。如果较低的运输成本将更多的人带入轨道，他们不太可能都在空间站找到泊位，这个问题急需解决：位于内华达州北拉斯维加斯的毕格罗宇航公司已经生产了充气舱，其模块化组件可以运输到太空，然后组装并充气，成为轨道居住舱。其他公司可能会涌现出来，提供太空栖息地、实验室、存储和建造设施。来自世界各地政府的更多竞争将加入新的太空竞赛。日本和印度已经凭借轨道发射能力加入了这场竞争。
传统的航空航天承包商也可能会在奥巴马计划下竞争业务。这些巨型公司显然可以建造可用的航天器；唯一的问题是他们是否可以在固定价格规则和成本削减压力下建造它们。波音公司和洛克希德·马丁公司的合资企业联合发射联盟（ULA）已经以1亿美元的价格将有效载荷发射到轨道——与NASA的发射相比，这很便宜。尽管是SpaceX想要收取的费用的四倍，但ULA的可靠性记录可以证明这一点。“当我们在固定成本下工作，并且没有客户在我们身后审查我们做的每一件小事时，我们也可以精简运营，”波音公司太空探索业务发展副总裁杰恩·施纳尔斯说。
轨道经济
奥巴马计划的最大潜在回报是，有机会将轨道飞行成本降至足够低的水平，从而创造一个良性循环：随着价格下降，更多的人将飞行，随着更多的人飞行，规模经济和日益激烈的竞争将导致价格下降，依此类推。当足够多的人飞行以证明在轨道上创建更多基础设施是合理的时，这个循环将被加强——也就是说，更多居住和活动场所——这将吸引更多的人，并导致更多的基础设施。瞧：我们将拥有一个轨道经济。
是否会有足够多的人排队购买机票以使渡轮盈利并推动竞争、成本削减和创新？如果没有明确的盈利途径，而不仅仅是NASA将支付的费用，那么私营部门在太空领域就无利可图。“太空有可能成为下一个互联网，为美国提供长期的经济增长源泉，”Tauri Group的格思里说。“但笼罩一切的问题是这些市场将如何发展。”
可以肯定的是，一个市场已经存在——航天飞机一直在服务于这个市场。美国和许多其他国家将继续渴望派遣科学家和技术人员前往空间站，进行零重力健康、生物或化学研究，或调整部署用于观察地球或太空的设备。（作为奥巴马计划的一部分，空间站的寿命已从2015年延长至2020年。）如果一个新近具有竞争力的太空产业可以将前往轨道的出租车成本降至500万美元左右，那么将有更多的国家派遣更多的研究人员。尽管如此，对于大多数资助机构来说，这个大幅降低的价格可能仍然过高。虽然每年可能有数十名接受者，但不会有数百名。
如果零重力制造看起来可以盈利，那么蓬勃发展的轨道经济的前景将大大提高。然而，今天，迹象并不令人鼓舞。几乎没有重力——嗯，重力很大，但轨道上的物体处于自由落体状态，并且“感觉不到”它——这使得生产异常大而纯净的晶体、完美的滚珠轴承和其他球形产品以及完全不均匀的化学混合物成为可能。无论这些不寻常的产品和物质可能获得多少溢价，在太空中建立和运营工厂以及将补给品运送到太空并将成品运回地球的成本，至少对于迄今为止发现的任何东西来说，都会将溢价抵消数千倍。“即使附近某处有一颗由钻石构成的小行星，前往那里、开采它并将碎片带回来的成本也可能不值得作为一项业务，”XM卫星广播公司联合创始人兼华盛顿特区风险投资基金SkySevenVentures总裁Lon Levin说，该基金投资于太空相关和其他初创公司。
仅仅是可能存在一些只能在微重力下制造的极其有价值的药物或纳米材料等待被发现，就应该保证一些轨道出租车行程将提供给寻找这些应用的工业研究人员。“前往轨道的惊人成本一直是限制该实验领域的原因，”波音公司的施纳尔斯说。“随着成本下降，这方面的实验将越来越多，如果实验足够多，那么更有可能找到一个成功的实验。”格思里指出，可能只需要这样一项发现，就能带来一个足够大的制造业务，为轨道经济提供真正的推动力。
尽管如此，大多数观察家都认为，近期潜在增长市场的最佳赌注是太空旅游。自2001年以来，俄罗斯已通过联盟号向空间站输送了七名游客——其中一名游客飞行了两次——价格在3000万美元至5000万美元之间。如果价格大幅降低，接受者的数量将会攀升。“我们有一个也是唯一一个市场事实，那就是游客前往空间站的市场需求并非为零，”莱文说。“我们知道有一部分人愿意支付1000万美元到2000万美元才能到达那里。如果价格降至100万美元左右，是否会有数百人购买机票？这是有可能的，这可能会使其成为一项真正的业务。”以抽奖方式出售部分座位——例如，100美元购买万分之一的赢得乘坐机会——可以进一步增加销量。
莱文和其他观察家还指出，一个更黑暗的轮盘赌正在发挥作用：新兴的轨道旅游业有可能在某个时候遭受事故，并导致一名或多名客户死亡。投资咨询公司Technology Ventures的首席执行官谢尔曼·麦考克尔断言，如果发生这种情况，太空旅游业务将立即蒸发，该公司位于阿尔伯克基，距新墨西哥州正在建造一个耗资3亿美元的“太空港”以期待繁荣的太空飞行业的北部仅150英里。“如果第七次前往轨道的游客飞行失败，那么在很多很多年内，很可能不会有第八次飞行，”麦考克尔说。“企业家习惯于通过在问题出现后坚持不懈地解决问题来应对失败，但这在太空旅游中行不通，就像在卫星通信中行得通那样。”
另一方面，科罗拉多大学电子空间创业中心创始人斯科特·蒂比特斯认为，风险和灾难都不会阻止潜在市场中的很大一部分。“社会对探险旅游的风险持积极态度，”蒂比特斯说。“1996年有8人在攀登珠穆朗玛峰时丧生后，公众对珠穆朗玛峰探险的销量猛增。当跳伞运动员丧生时，没有人谈论关闭跳伞业务。对太空风险的容忍度将会提高，尤其是在价格降至每座位100万美元至500万美元之间时。在这些价格下，可能会有很多人想尽快飞行，只要公司能够发射他们。”
除非很快出现其他替代方案，否则旅游业很可能成为轨道经济的支柱——至少在未来几年内，这可能会进展缓慢。“在可预见的未来，这显然是一个有限的市场，”洛格斯顿说。为数百万富翁提供的探险旅游可能看起来像是一个肤浅且变化无常的支柱，我们梦想的太空探索就悬挂在这个支柱上，但这有一定的道理。资本主义是人类迄今为止设计出的最强大的工具；超越我们地球家园的驱动力是我们最雄心勃勃的项目。实现一个目标的最佳方式可能是搭上另一个目标的顺风车。