月球上没有网兜
7月10日,长征十号乙把卫星送入轨道。大约六分钟后,一子级返回海面,被“领航者”号回收船上的井字形网系接住。
这是中国第一次完成运载火箭一级可控回收,也是全球第一次海上网系回收。
我看完视频,第一个反应当然是兴奋。几十米长的火箭从高空返回,重新点火,调整姿态,最后落进海上的一张网。这件事很难,做成它的工程师值得尊敬。
可当“全球首创”四个字铺满屏幕,我看到的还有另一件事。
为了让火箭更容易被接住,我们没有继续把最后几米的控制精度全部压在火箭身上,而是在海上造了一艘巨轮,再用一套能够移动和缓冲的网系放大捕获窗口。
这是一种聪明的工程取舍。它可能更快实现低成本回收,也可能让中国商业航天少走几年弯路。
我担心的恰好是它太快成功。
一条捷径一旦接住第一枚火箭,预算、团队、设备和供应链就会沿着它生长。几年后,我们投入最多的能力,可能不再是让飞行器摆脱外部接应,而是让这套接应系统越来越庞大、越来越精密、越来越无法放弃。
火箭被接住了。被暂时绕开的控制精度问题,却不会因此消失。
火箭少了四条腿,海面多出了一座工厂
网系回收的理由并不荒唐。
着陆腿很重,还要承受火箭触地时的冲击。把缓冲和支撑交给地面,箭上只保留挂索机构,可以减轻重量;井字形网系还能移动,接住有一定落点偏差的火箭。
问题出在另一张账上。
“领航者”号长144米、宽50米,满载排水量2.5万吨。船上要有动力定位、网架、钢缆、缓冲、火箭固定和运输设备。每次任务之前,它要驶向预定海域;海况不对,船和箭都要重新安排;火箭接住以后,还要运回港口检查。
火箭确实少了四条腿。只是那部分重量和复杂度没有消失,它们变成了一艘船、一张网、一支船员队伍、一套港口保障和一串等待公开的运营费用。
短期内,它完全可能更便宜。这正是这条路线最有吸引力的地方。
工程上最容易骗人的减法,就是只称被删掉的零件,不称为了删掉它新添了多少设备、人员和时间。
可工程上的成本不只写在本次任务的报价单里。今天少攻克一点控制精度,明天就要多建设一点外部接应;接应越庞大,后续资金越会投入船、网、港口和协同系统。等到需要更精确、更自主的飞行器时,原来省下来的时间未必还在。
判断网系回收是否划算,不能只看火箭减重多少。至少要把回收船每次出航的成本、海况造成的任务延误、箭体运输、回收后的检查维修,以及同一枚一级多久能够再次飞行,一起摆在桌面上。还要再加一笔更难计算的账:这条路线把下一代工程师训练成了什么,他们最擅长解决的究竟是飞行器本身的问题,还是如何让一张网继续工作。
这张表不出来,“全球首创”只是新闻事实,还不是商业结论。
一条捷径怎样变得尾大不掉
失败的项目会被追问。成功的项目会得到掌声、预算和下一批人。
网一旦接住火箭,网下面很快就会形成自己的世界:有人继续改钢缆,有人扩大捕获窗口,有人研究海浪补偿,有人建造下一艘回收船。每一项工作都有用,每一笔经费都有理由。
几年以后,原来的问题可能悄悄换了。
开始时,我们想知道怎样降低火箭复用成本。后来,所有人都在研究怎样让网接得更准。
一个方案做得越成功,依附于它的人、设备和合同越多,掉头就越贵。到那时,即使另一条路线已经更好,放弃这张网也不再只是改一张图纸。船要处置,团队要调整,已经承诺的项目要解释。
这就是技术路线自己的历史周期。
第一阶段,它靠工程取巧迅速解决眼前问题。第二阶段,阶段性成功为它赢得更多资金和人才。第三阶段,围绕路线形成的设备、部门和供应商开始证明这条路线不可替代。第四阶段,继续投入不再是因为它最接近问题,而是因为已经投入太多。
等到瓶颈出现,组织很难再退回原点补课。原来被绕开的核心能力,需要在庞大的旧系统上继续打补丁。与此同时,另一条更接近第一性原理的路线,一直在提高飞行器自身的感知、判断和控制能力。
最后做掉旧路线的,往往不是更宏大的系统,而是一个终于把核心问题解决掉的东西。
所以我反对的不是这次试验。我反对的是把阶段性成功当成路线正确,把“今天接住了”提前写成“未来会领先”。
首飞成功以后,最该保留的不是兴奋,而是淘汰它的权利。
SpaceX的筷子不能替任何一边作证
有人拿网系回收与SpaceX的“筷子夹火箭”比较。
这个比较能说明一件事:把着陆腿拿掉、让外部设施承担最后的捕获,并不天然落后。SpaceX也在做,而且它的发射塔同样庞大、昂贵、不能搬去月球。
它也说明不了网系回收已经更好。
区别在顺序。
SpaceX先让猎鹰9号一级带着着陆腿,在陆地和无人船上反复降落。返回、定位、末端点火和垂直着陆已经在一次次飞行中被逼到足够精确。到了更大的“超级重型”助推器,它才把着陆腿删掉,让火箭返回发射塔,由机械臂接住。这样做除了减重,还想省去海上运输,并让助推器更快回到下一次发射的位置。
长十乙选择的是另一套账:让火箭飞向数百公里外的海面,用可移动的回收船换取更大的捕获范围,再把一级运回来。
两边都把一部分能力放到了地面。但一个是在控制精度已经反复验证以后删除着陆腿,另一个从第一次入轨回收开始,就用能够移动的网系放宽最后的捕获条件。
这不等于中国一定走错了。它意味着我们必须盯住一个问题:网系是在帮助控制技术继续前进,还是正在替控制技术遮住差距?
该比较的也不只是“网”和“筷子”谁看起来更神奇。要看谁能让同一枚火箭更快、更便宜、更少维修地飞第二次、第三次、第二十次,还要看离开这套捕获设施以后,飞行器自身留下了多少能力。
回收只是复用的开头。接住一枚火箭不难写进新闻,难的是把它变成一件用完检查、加注、再飞的产品。
今年年底,长十乙计划让这次回收的一子级再次飞行。那次任务比这次更值得看。第二次升空,才会开始回答第一次回收究竟省下了什么。
月球上没有网兜
地球上的一级回收,与月球着陆不是同一道题。
网系回收服务的是地球附近的商业发射。月球着陆器不会因为长十乙用了网,就突然失去自主降落能力。把两件事直接绑在一起,并不严谨。
但“月球上没有网兜”仍然是一个有用的提醒。
一项技术带来的东西有两种。一种只能留在原地:专用船、网架、港口和保障队伍。另一种能够装进下一代飞行器:导航、感知、发动机调节、故障处置,以及在陌生环境里独立完成任务的能力。
前一种不是没有价值。它甚至可能为今天省下大量时间和金钱。可一个准备走向深空的国家,不能只计算今天省下多少箭上重量,还要看每一次试验究竟把什么能力留下来了。
这也是我对网系回收的保留意见。
先让它飞起来,接住它,再让它复飞。把每次出航花了多少钱、修了多久、换了哪些部件、推迟了几次任务,尽可能摊开来。拿这些数字与着陆腿、固定塔架和其他方案继续比较。
若它一边降低回收成本,一边继续逼近飞行器的控制极限,就继续用。
若它开始用更大的船、更复杂的网和更多的协同,长期代替本该长在飞行器身上的能力,就应该尽早掉头。不要等船、团队、合同和荣誉全部绑在一起以后,才承认最初绕开的那道题仍然等在那里。
火箭已经被网接住了。我们的判断不必也被接住。
资料说明:本文关于长征十号乙任务、网系回收原理及“领航者”号参数,参考国家航天局、中国航天科技集团、国防部及公开报道;关于SpaceX助推器捕获流程,参考SpaceX公开任务资料。具体成本、翻修周期和长期复用数据尚未公开,本文不据此断言网系方案的最终经济性。