“猎鹰”9 号带来的启示
太空探索公司旗下有这样几个航天产品：“猎鹰”系列火箭、“龙”飞船和自研的发动机。公司创始人马斯克是一个有长远规划和宏大理想的人，他的梦想是登月及登陆火星。他曾经说过豪言：地球不配埋葬他，他愿意长眠在火星。但是怎么去火星呢？必须有运载能力足够大的火箭，或者多个火箭加起来运载能力足够大，才能够去火星。所以在太空探索公司的规划中还有“猎鹰”重型运载及超重型“猎鹰”火箭。
“猎鹰”9号火箭的先进之处
最近引起大家广泛关注的是“猎鹰”9号火箭一子级成功回收的试验。“猎鹰”9号火箭一子级用了9台梅林发动机，梅林发动机是美国阿波罗登月时代的遗产。上世纪60年代美国阿波罗登月计划，给美国航天留下了丰富的财富，包括“梅林”发动机。美国载人航天计划目前分成两个部分，一是维持它近地轨道国际空间站运营，另一方面转向载人深空探索，它的近地轨道空间站及地月轨道探索都交给私营航天公司去做，美国航宇局（NASA）代表国家和政府主要的研究方向都在月球以远的载人深空探索这个方向上，除了拉动美国科学技术的跨越式进步外，更重要的是占领航天技术的战略制高点，从而保持美国的领先地位。
那么美国私营航天公司发展所需要的核心技术和产品是从哪儿来的？并不是从零起步的。如果没有美国政府之前持续投资发展起来的航天技术基础和积累的话，我想今天的太空探索公司成长也会很艰难。在N A S A给予技术和产品援助的基础上，太空探索公司制造了“龙”飞船用的发动机。值得称道的是，太空探索公司把现代的先进制造技术融入航天制造，采用3D打印技术制造复杂发动机曲面部件。
“猎鹰”9号火箭是两级火箭，猎鹰火箭到底先进在哪儿？
第一看发动机。“梅林”-1D发动机的地面比冲为282秒，俄罗斯卖给美国的RD-180发动机地面比冲是311秒。我国航天科技集团公司六院自研的YF-100发动机地面比冲是300秒。比冲是什么？比冲是发动机的效率，比值越高效率越高。随着长征六号火箭的成功，YF-100发动机的使用性能还是得到了很好的验证，后续要首飞的长征五号火箭也要使用YF-100液氧煤油发动机。从“猎鹰”9的发动机来看，并不具备优势。
第二看“猎鹰”9的箭体结构材料和制造技术。“猎鹰”9箭体结构用的是2195高强度铝锂合金，采用了搅拌摩擦焊技术。在中国新一代长征系列运载火箭上已采用搅拌摩擦焊和2195铝锂合金这两项技术。“猎鹰”9号箭体直径只有3.72米，长征五号箭体直径为5米。看来这也不是“猎鹰”9的长处。
第三看“猎鹰”9号的着陆缓冲支架。在“猎鹰”火箭整个产品设计当中有一个理念，就是要把火箭做成可回收和重复使用的。那么可回收和重复使用是什么？“猎鹰”9号火箭要把芯一级回收，以后的“猎鹰”重型火箭，还要把两个助推器回收。回收通常有三种回收方式：第一种像航天飞机这样的，可以水平飞回来；第二种，做成垂直起降的，用反推发动机加着陆支架回收，类似于月球着陆；第三种，用降落伞回收，类似于我国的神舟飞船。“猎鹰”9号采用嫦娥三号在月球上着陆同样的方式，用反推发动机制动，再加上它的着陆支架缓冲。
那么“猎鹰”火箭到底先进在什么地方呢？实际上，“猎鹰”9火箭一子级是个细长体，姿态控制是个难点。看它飞行过程示意图，一子级要飞到约60千米左右的高度，速度大概是1.5千米/秒左右，它的推进剂燃料不能耗尽，因为在它再飞回来的过程中也是要消耗推进剂的，它采用了什么技术呢？就是芯级和助推级火箭的推进剂交叉供应技术。推进剂的交叉供应是什么？就是先把助推级推进剂烧光抛掉，然后再烧芯级，把燃料留在芯级里供返回用。长征五号火箭也将采用推进剂交叉供应技术。
那它的难点在哪里？就在它飞回的过程中，要保证它的姿态稳定和着陆点精度。在前几次的试飞过程中，有 4 次都失败了，失败的原因就是它的姿态控制能力不足。用于箭体调姿的主要就是栅格翼和喷气控制发动机，说白了就是栅格翼+气瓶+姿态控制发动机。它前几次失败主要是因为姿推能力不足，通过修改设计，加大姿态控制能力，按照控制系统的指令，能把箭体姿态调整回来，这是它的成功之处，也是难点所在。这次试验不仅姿态能够高精度控制，而且落点的精度也很高。在着陆的时候，还采用了液压缓冲的着陆支架技术，我国登陆月球的探测器也用了这个技术。
“梅林”发动机
RD-180发动机
YF-100发动机
“猎鹰”9号
所以，剖析“猎鹰”一子级火箭的回收技术，无非这几个亮点：“梅林”发动机、姿态控制技术、推进剂的交叉供应和液压缓冲着陆支架，这些单项技术和中国航天现在已有技术相比，并没有绝对优势。但是为什么人家单项技术组合起来系统是最优的，性能指标是先进的，这个是需要我们去深度反思的。
总之从工程师的眼里来看，我比较欣赏的是太空探索公司在火箭系统设计方面的能力，基于充分试验和测试数据后优秀的总体设计能力。不论是火箭技术、卫星技术，还是月球探测器着陆器技术，都可以集成在一起，为我所用，达到系统最优和指标先进。
对中国载人航天的五点启示
本人一直关注太空探索公司的成长，对其快速崛起感慨颇多，在分析其成长历程和成功经验之余，也不忘反思自身的工作，总结起来有五个方面的观点。
“猎鹰”9采用着陆支架缓冲模式
美国当前航天运载工具和远景目标
一、坐而论道不如不停地测试。
太空探索公司的工程师们可以不停地测试，再测试。它的工程师说，我们没时间去论来论去，我们要干活，我们要往前走。但是反过来看我们自己，很多想干的事情我们论得太久了，真正用来干的时间太少了。包括载人航天工程当年的立项论证，也是争论了很久，总是定不下来。一旦定下来要真干后，交给研制部门和工程师们的时间又不多了，大家不得不加班加点抢进度地去干。当前载人航天三步走战略规划已经进入了第三步，那么到2020年前后这个三步走战略规划执行完了之后该怎么办呢？建议国家尽早制定顶层规划，把坐而论道的时间用来给工程师们试验和测试。
二、务实创新实现系统最优。
很多人说美国人的思维是跳跃式思维，我不敢苟同，你看太空探索公司就非常务实。有人说阿波罗登月完了就没用了，是冷战时期大国的对抗。如果深扒技术往下看，“土星”5号和登月飞船的发动机、结构和材料、计算机和元器件等各个方面的技术，后续都陆续用在航天飞机和空间站等项目上，包括今天转给私营航天公司的技术和产品，还都受益于上个世纪60年代的国家行为。马斯克非常务实，他清楚认识到：要充分利用和借鉴美国政府可以提供的技术和产品，然后引入先进的制造技术、测试技术，在产品的系统设计和任务规划上再创新，突破瓶颈，才能达到系统指标最优。在“龙”飞船的研制上，他既考虑了国际空间站需要7人的载人运输任务，也考虑了将来登陆火星和登月的时候，需要三到四人的载人运输需求，还把传统的火箭逃逸系统都去掉，变成飞船的自逃逸，从而增加了飞船的可用载荷和推进剂的系统冗余，处处展现了设计理念创新带来的突破。
三、创新需要宽容失败。
为什么创新要宽容失败？太空探索公司从“蚱蜢”验证器回收测试到现在，经历4次失败，包括“龙”飞船在给国际空间站补给任务中也经历了失败，但是太空探索公司一直投入，进度不停，政府也没有进行追责和取消订单。中国这么多优秀的高端人才集中在航天领域，本人认为，中国航天不是不能创新，还需要营造有利于创新的文化氛围。如果只能成功，不许失败，创新的事情自然就提不到主要日程上来。
四、加大基础瓶颈技术的研究力度。
我本人主要从事载人深空探测领域的研究，载人深空探测任务包括四个方面，一是让人怎么到目标星球；二是怎么着陆目标星球并且安全地返回地球；三是人到达目标星球后，如何保证居住环境条件和健康；四是人如何执行探测和作业任务。围绕着这四个方面，我们有推进技术、能源和热管理技术、轨道动力学和控制技术、结构材料和制造技术、载人居住环境和乘员健康、地外天体基地构建技术、载人机动和作业技术、原位资源利用技术八个方面的基础问题需要解决，还有空间生命科学、航天医学等基础学科问题需要攻关。希望国家能加大基础瓶颈技术的投资，号召有识之士，集智攻关解决这些基础瓶颈问题。
五、注重军民技术的交叉融合。
太空探索公司的技术和产品，尽量借鉴成熟的经过验证的产品，同时电子产品较多采用了民用等级元器件，这是它成本较低的原因。目前美国R5机器人已经完成了测试，后续它可以辅助航天员去登陆火星、登陆月球。像机器人及人工智能等交叉技术的发展，都会影响到载人航天后续的发展路线。一些民用技术往往发展更快，因此，航天工业部门应该向太空探索公司多学习，保持开放融合的心态，不管是谁的技术，只要是好的技术、能解决问题的技术，就可以拿来应用，从而达到系统最优，产品指标先进。
为了保证回收成功，“猎鹰”9第一子级顶端安装了4片栅格翼
美国R5机器人已经完成了测试
“龙”飞船返回时利用降落伞减速