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睡前消息453期：高流说航天（三 完）火箭型号超俄赶美 中国航天不改不行
2022年7月3日睡前消息文字版第453期
睡前消息453期文稿：火箭型号超俄赶美 中国航天不改不行 高流说航天（三 完）
大家好，2022年7月3日星期日，欢迎收看第453期睡前消息。
本期内容继续之前的航天话题，请静静同学向高流同学提问。
高流，你之前两期谈航天话题，认为中国航天需要同时加强行政管理和市场化规则。你认为哪些数据最能体现改革的必要性？
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最好的例子，就是中国的中型火箭型号太多了，远远超过美俄两国之和。
上一期介绍苏联历史的时候提到，60年代后期，勃列日涅夫在苏联工业领域推进联合公司改革，想激发各企业横向协作的活力。而中国的航天工业是苏联人帮助建起来的，当时还处于照搬苏联经验的阶段。所以尽管这时候中苏决裂，中国还是仿照苏联进行了改革。
1967年聂荣臻建议按照苏联科研生产联合体的模式，为每个军工科技研究院配一个主要的试制厂，组成生产研究一体化的联合体。中国民用航天国家队航天科技公司，现在有八大研究院，就是按照苏联60年代经验组建的八个科研生产联合体。
https://m.fx361.com/news/2021/0817/8753971.html
但是，苏联搞联合体的前提，是已经组建了有一定统筹能力的通用机械部，也就是航天部，针对不同专业成立了十几个技术管理局，能对下属联合体企业做一点技术管理。
而中国的七机部只是现在航天科技、航天科工两个集团的前身，在部一级只有行政安排，没有技术统筹能力，实际上把确定型号和制定生产标准的任务都甩给了下面的联合体企业，埋下了失控的隐患。90年代，中国航天搞市场化改革，对企业放权，虽然激发了企业的活力，但因为没有国家级统筹，新型号立项都完全由各大联合体主导。这导致航天联合体企业基于小团队利益，大搞重复建设。
比如说，中国的长征二号系列火箭和长征四号系列，都是在东风5型导弹基础上开发的，航天一院做长征二号，八院搞长征四号。最近几年，八院在长四基础上开发的火箭，反而命名为长二丁，靠上了航天一院的编号。这是因为八院的火箭总体性能与一院的长二丙重合，构型几乎一致，近地轨道运载能力都是4吨。硬要找差别，就是执行太阳同步轨道任务的时候，一个更适合500公里高度，一个更适合700公里，完全可以合并成一个型号。
航天工业的特征是成本高，产业升级快。理想的状态应该是现役型号要尽量标准化，搞流水线生产；而正在研制的型号要大胆尝试，探索新技术。中国航天在两方面都跑偏了，现役有11种中型火箭型号，而美、俄加起来才6种，这导致中国的火箭只能半手工化生产；而新开发的这么多型号，又没有淘汰掉旧产品，相当于进一步分散了航天资源，拉低了总发射能力的增速。这就是政府统筹不足，企业主导型号的后果。
https://www.bilibili.com/read/cv11377586/
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开发这么多火箭型号，对国家来说是额外负担，对航天联合体企业有什么好处？
刚才我说八大航天联合体企业，是学苏联经验建起来的，有明确的垂直分工，三大总体院负责火箭与航天器型号研制，四院负责固体发动机，六院负责液体发动机，七院九院负责系统配套，十一院负责测试平台。
但这一套分工，并不是公开竞争发挥比较优势的结果，而是行政切块的结果。在垂直切割体系下，每个联合体都有自己的完整配套体系，有下属工厂，有研究所，甚至还像计划经济时代一样留着自己的医院和学校。
每个联合体都追求完整配套，内部的子公司必然生产结构单一，靠联合体本身的订单吃饭。而且必然会有一些子公司并没有比较优势，公开竞争拿不到订单。为了保证子公司都能正常运行，让技术水平相对落后的部门也能有订单，每个联合体都希望尽可能保持现役火箭型号，哪怕只造个位数的火箭，只要型号不被放弃，各子公司部门就能有稳定的订单、有利润。
反过来说，这种内部闭合的全面配套，也给整个航天工业修了一道围墙，外边的企业就算有能力供应零部件，也找不到门路；联合体一旦遇到子公司供应紧张的情况，也不知道怎样引入外部企业帮忙。
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出现这种现象，说明我们的航天在政府统筹和市场化两方面都发育得太差，只有封建化的有限市场。各个联合体虽然是亲兄弟，但并没有做到明算账。所以供应链进了联合体就封闭内循环，就算自己做不好，也不愿意开放招标，缺乏自由技术交易。
良性的市场竞争，应该是火箭生产的每个零部件环节都开放水平市场，让联合体各子公司，以及外部的中小企业，都来平等竞争。一方面，要淘汰一些完全是拖累的子公司，保证整个联合体剩下部分高效运转；另一方面，动员更多的社会工业资源向航天供货，尽可能扩大每个零部件的供应企业数量，这样才能把航天工业从半手工发展成大规模生产。
保留老型号可以维持航天联合体内部的团体利益，所以中国的中型火箭型号很多。但是高流你也提到了，中国航天开发的大部分新火箭，还是属于中、轻型火箭，甚至不同的联合体会选择类似的保守技术方案。为什么他们不设计技术进步幅度比较大的新型号呢？
因为政府管理力度不够，不去承担突破现有技术框架的任务，企业当然也不会替政府冒风险。
现在中国航天局是一个虚设的管理机构，开发新型号的义务都扔给企业，这表面上是增加企业的自由度，实际上是让企业揣摩政府各部门的需求提出方案，避免在成本和风险方面越过红线。
由于没有一个强势部委统一领导，航天工业没法自己给自己提需求，企业每申报一个项目，都要向各部门充分解释“有啥用”。太复杂、周期太长的项目，企业的解释成本太高，就立不了项。因此，企业要生存，肯定要满足政府各部门最保守的要求。中型火箭周期短，需求明确，容易立项，所以中国开发的过剩型号特别多。
只有建设一个实体航天部，直接控制足够多的专家，政府才能做一个专业且透明的甲方。专业的航天部是技术机构，更是中央政府的一部分，它能统计全社会能投入航天部门的资源，根据资源和需求规划新型号，对进步幅度提出要求，设置企业竞争的回报。有了航天部当甲方，提供强力的政府管制，具体的承包单位才能根据明确的要求去探索新技术，根据可预期的回报去承受风险。
现代工业大生产的基础是统一标准化。因此，航天部的任务不仅仅是给航天企业发清晰的标书，引导企业投标，还要给企业提供详尽的技术规范，一方面保证企业做出来的成果符合政府要求，另一方面也保证企业之间的配合有标准接口，可以直接利用另一个企业的分项技术，让想要入围航天供应链的社会企业，知道按什么标准去开发技术。
现在中国这份责任也是由企业承担，结果就是各个企业之间的工作流程都不统一、不公开，少数能统一遵守的流程文件又实在太旧。比如说，中国的火箭型号系统研制过程，大部分还在遵循1981年的《型号研制程序暂行条例》。这也导致各个联合体只能在自己的体系内部搞技术配套，建立内部技术规范，进一步增加了技术保守性。也阻止了愿意投身航天事业的新企业来参与竞争。
每个联合体内部的小工厂都有稳定的订单，都不担心竞争，企业最关心的问题就不再是产业升级，而是避免风险。能用手工业满足小批量订单，就不会考虑用工业化生产。能用零碎但可靠的零件满足技术需求，就不会考虑用廉价的标准件去替代。
比如说，因为缺乏统一技术标准。国内航天企业要用30多万种电阻元件，很多规格每年只采购几个，既增加了管理负担，也不利于大规模生产。所以中国虽然同时使用11款中型火箭，但航天总运力增长却不快。没有任何主力型号能用流水线大生产，在大规模生产组织上还没达到苏联后期的水平，更不要说追赶现在的美国，浪费了中国作为世界第一工业大国的生产力优势。
提到SpaceX的成绩，有的人说这是因为美国投资多，有的人说这是美国人技术积累多。中国的技术积累和资金投入都和美国差很远，所以中国暂时不应该考虑追赶SpaceX。高流你怎么看？
投资规模与技术积累是宏观基础，的确需要时间去弥补。但是现在中国并不仅仅是重型火箭落后于美国，总的发射能力也在不断拉开差距，在近地轨道开发和月球探索这两个最有战略意义的航天领域，时间并不一定站在我们一边。
从技术方面看，现在中国已经有了完整自主的航天工业体系，很多技术并不比美国差，但火箭新型号的突破很慢，说明我们对航天企业的管理机制需要改进，这样才能更有效地整合基础技术。现在马斯克用不锈钢造火箭，中国不必过于神化美国在技术积累方面的优势，更应该认真研究美国激励创新的制度优势。
至于说资金，中国经历了好几次四万亿，八万亿的放水，没有哪一次是以福利方式撒钱的，都是要搞投资。中央政府和地方政府挖空心思找项目要形成资产，在人口稀少的山区硬修高速公路，在没有游客的落后省份强行造建筑奇观，撒出去的无收益投资何止几万亿人民币。而SpaceX到现在也只是消耗了几百亿人民币的投资，公司估值1000多亿美元。中国如果要给航天技术进步缓慢找理由，国家缺钱不是合适的借口。
更准确的说法是，中国现在航天资金的问题不是紧缺，而是钱花不出去。中国现在每年投给航天领域的资金一千多亿，大部分都用于军事采购，只有差不多200亿给民用航天项目。如果真的200亿变成2000亿，航天部门不会开心，因为他们吃不下这么多投资。
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http://www.scio.gov.cn/ztk/xwfb/jjfyr/35109/wqfbh35117/Document/1518998/1518998.htm
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http://finance.sina.com.cn/stock/hyyj/2022-03-25/doc-imcwipii0551203.shtml
中国航天企业吃不下投资，最重要的原因前面已经提到了，现役型号比美国俄国加起来都多，零部件种类多，每一批的数量少。所以大多数企业都是半手工化生产，自动化和机械化程度远远低于美国。而这些生产企业都是各个航天联合体有编制的组成部分，不能死，也不能去吞并同一个生态位的其他企业，所以只能在现有的半手工业水平上维持运营。
如果忽然给航天领域多发几百亿投资，这些半手工生产线既没有扩大生产的方案，也找不到熟练掌握手工技能的人，没法把投资转化成产能。
手工环节多，人为干扰因素就多，产品质量就不可靠。好在中国过去不在乎消耗人力，靠运动式的质量检查、复查、抽查，实现了很高的火箭安全系数。最近几年航天任务量快速增加，不仅手工生产能力饱和，负责质检的管理体系也满负荷运转，航天工作人员已经有点应付不过来了，出现整体疲惫。而在企业层面，越是任务压力大，企业越怕出错，所以更要依赖过去证明有效的生产管理经验，不敢随便改革。
别的不说，中国现在是世界钢产量最大的国家，也是全世界钢结构建筑最多的国家，按理说造发射塔一类的设备总比美国快。但实际上，每个相关部门都要推行自己的规范，每个可能参与配套的企业都坚决不妥协，而上面又没有航天部做协调，所以中国虽然发射场资源短缺，但这么多年只新建一个文昌基地，没有发挥出基建超级大国的潜力。
再看马斯克，为了回收即将发射的星舰火箭，马斯克的方案从绳网快速升级到塔架夹具，号称“机械哥斯拉”。巨型回收塔架设计从去年初提出，一年多时间基本完成建设，佛州塔架也已经开始动工，准备花两个月建完。在基建方面我们没理由做不到这个效率。
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现在中国航天系统发出的新闻，宣传的劳动模范往往是吃苦耐劳、精益求精的手工老师傅，而马斯克那边从其它行业引入新工艺造火箭，不断尝试降低零部件成本扩大生产，形成了鲜明对比。一个行业的技术迁移到另一个行业，往往能引发重大突破，中国作为世界工业中心，有大量具备技术潜力的企业，能实现航天零部件加工技术的颠覆式发展。中国航天必须加大改革力度，才有更多的投资、更多的工业产能被吸收到航天领域，发挥中国工业的体量优势。
这些逻辑都是常识，中国航天企业当然更懂，他们也很清楚自己的问题，也知道要避免搞小而全的配套，要搞扁平化管理，也知道找大量的外包企业能降低成本提高效率。所以最近几年，各个航天企业的改革口号都是“去型号化、去任务化，推进通用化、系列化、组合化。”
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《航天液体动力产品化工作管理与实践》
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https://baijiahao.baidu.com/s?id=1724486825894036222&wfr=spider&for=pc
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https://m.gmw.cn/baijia/2021-12/11/35374020.html
但是，企业只能改自己，整个行业生态的治理，不能指望企业的觉悟。如果不是所有的航天国企一起改，只是一部分联合体开放产业链，允许别的企业来承包自己的工艺，而其他的联合体不对等开放。很快先改革的企业就会觉得小团体吃亏了，重新封闭产业链。
所以，我还是想用上一期节目的比喻，中国航天事业就像一个体育项目，强力的航天部是组委会，是裁判；而企业就是运动员和教练。划赛道，定规则的时候，组委会可以征询运动员的意见，但不能把权力和责任都丢给运动员。只有强大的航天部才能准确定义行业生态。在航天领域，强大的政府管制是有效市场竞争的前提。
和我们的航天行业比，美国NASA和SpaceX的搭配，是怎么体现制度优越性的？
NASA给整个美国航天行业制定了统一的开发流程规范、统一的技术标准，形成透明化的供应商清单，还在每个生产环节培养多个企业，构成有效竞争。这样做的好处，首先当然是提高了政府采购弹性，同时也给新来的航天企业提供了清晰的发展路线。
只要你能在某个领域做出更好的产品，更好的设计，就不用担心其他环节的配套问题，直接到NASA已有的供应商清单采购招标，一定能以透明的价格买到配套物资和技术。所以创新企业可以集中精力搞自己的核心技术，其它配套都能到政府的供应链清单上直接找。SpaceX用几千人的规模就能快速开发新火箭，从研究猎鹰1号，到猎鹰9首次发射，一共只花了4.4亿美元。这就是NASA供应链管理的威力。
现在SpaceX做出来的事业已经相当于一个超级大国了，但是从工作性质和规模来看，它只相当于国内一个型号院，而且没有那么多固化的下属单位和协作单位，搞设计的时候不用考虑拖着落后的配套企业一起吃饭，所以能灵活调整方案，快速迭代工艺，随时应用其他领域的最新技术。
比如说，新型号测试过程中，很多零部件都不能定型批量生产，所以马斯克大量使用3D打印技术生产测试零部件，作为研发阶段的过渡。开发猎鹰1的时候，SpaceX用的是航空航天常用CAD软件，达索的CATIA，大型设计文件往往要花一个多小时才能打开，甚至干脆打不开，后来改用了开图更快的西门子软件NX，这款软件过去用的最多的是汽车工业。而SpaceX与特斯拉汽车厂之间还有广泛的技术协作，互相交流经验。这在中国航天系统几乎不能想象。
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https://www.geoplm.com/knowledge-base-resources/GEOPLM-Siemens-PLM-NX-SpaceX-cs-Z10.pdf
https://cliffberg.medium.com/spacexs-use-of-agile-methods-c63042178a33
2014年，猎鹰9与龙飞船有522项外包工艺流程，随着技术定型，进入大量生产阶段，到了2019年，外包工艺流程扩大到2070项，未来还会进一步扩大规模。成熟的供应链市场，让创新企业能快速实现规模化生产。这实际上是用硅谷造消费级电子产品的模式去制造火箭。所以火箭型号更新快，成本低，证明了美国政府和企业一起构造开放产业链的效果。
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https://zhuanlan.zhihu.com/p/450473569
如果中国仿照美国NASA成立强势航天部，会是一个什么样的机构呢？
首先，NASA直接向总统汇报，不需要另外和军队或者其他机构协调，可以自主制定发展规划，编制年度预算。
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其次，NASA自身的科研能力足够强，但不做具体的航天型号生产。NASA集中了美国航天的研发设计人员，建设十大航天中心，不断开发、测试各种新技术验证项目，形成了一个基本探讨过可行性的“技术货架”，把所有潜在技术组合方案摆到内部系统。一旦确定了航天任务，NASA就设计出完整的型号方案，对分包企业提出具体技术要求。
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https://www.nasa.gov/partnerships/contact.html
现在国内的开发流程是反过来的，在新型号立项之前，企业先把几个主要子系统开发到接近完成，证明不会在立项之后遇到重大障碍，然后再正式申报。这样做当然足够稳健，可以保证开发成功率。但在其他方面没有任何好处，尤其不适合要快速进步的航天产业。
NASA自己有技术储备，企业也需要技术支持。在管理上，NASA坚持政企分开，有清晰的管理边界；在知识产权方面，NASA也严格划出政府和企业的边界，制定了严格的技术转让流程。没有上纲上线的政治限制，也没有无条件的保密，而是通过法律把技术明确分层，任何企业都可以知道哪些技术可以在什么条件下转让，需要花多少钱，办什么手续。
NASA总部有专门的监察长办公室负责向局长汇报技术转移工作，编制技术转移计划，有总法律顾问办公室负责技术转移的知识产权法务工作。所以美国航天技术能高效转移到民用市场，通过合理的价格成为其他企业发展的台阶，或者转让到其他工业领域，变成消费产品。
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比如阿波罗登月计划一共产生3000多项专利技术，其中1000多项用于民用，投资产出比达到1：14。开发月面采样无线电钻的企业Black&Decker，和NASA合作开发了电池与电机技术，在79年推出了无线吸尘器。给宇航员净水用的反渗透膜技术，先是被用到潜艇和航母上，现在是净水器常见配置。1967年阿波罗计划地面测试出现火灾，导致3名宇航员死亡，为此NASA开始用聚合物织物聚苯并咪唑制作防火服，1971年，NASA与国际消防员协会合作开展了FIRES项目，把防火服应用范围扩大到全世界消防员。登月座舱减震的隔垫变成了记忆床垫；宇航员穿的登月鞋变成了泡棉球鞋。宇航员操作登月车的手柄变成了游戏手柄。NASA开发集成电路的投资，快速培养了一系列硅谷企业。
有清晰的的技术转让规则支持，分包企业可以从航天订单之外获得利润，不会因为NASA经费缩水就大面积破产。冷战之后，美国压缩航天计划，大幅度削减政府预算，NASA雇员从3万多砍到1万多，但航天产业链和相关企业都维护的很完整，就是因为政企有清晰边界。而苏联一旦解体，靠政府垂直管理的航天企业就跟着塌方，下一代火箭和航天器也都没指望了。
在美国航天部门看来，保密也许很重要，但更重要的是每个关键环节上的企业都有活力，能持续开发最新的技术。没有哪项技术能靠保密一直领先，但只要产业链本身有活力，有利润，总能开发出下一代独门技术。
https://www.bbc.com/ukchina/simp/48857965
https://tech.sina.com.cn/d/s/2019-07-17/doc-ihytcerm4213829.shtml
https://www.businessweekly.com.tw/careers/blog/19327
http://www.stdaily.com/guoji/shidian/2019-07/05/content_776042.shtml
上面说的改革方向，或者是要重建基本组织方式，或者是改变政府和企业的合作规则，可能需要根据中国特色再研究方案，但有一件事，中国的航天管理部门无论如何都可以先做起来，就是给中国制定一部《航天法》。全世界的航天大国，只有中国没有《航天法》了。
法律是行业标准的基础。航天管理部门约束企业，无论是国企还是私企乃至外企，靠的都是统一技术标准与统一市场法规。
目前全世界航空航天工业有几十万个标准，上百个标准化组织，其中最主要的是美国航空航天工业协会（AIA），美国航空航天学会（AIAA），以及美国国际汽车工程学会（SAE）。仅国际汽车工程学会一家，就在航天零部件加工细节方面制定了3.79万个标准。
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90年代后期，NASA为了提高项目可靠性与安全性，成立了标准化工程办公室，从十大航天中心汇总技术经验，编制成NASA标准体系，采购优先选择符合标准的供应商。
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除了技术细节，在管理方面NASA也推进了标准化，把整个项目拆分成17个通用流程，给每个流程环节都编制详细管理文件。NASA为了给内部员工跨部门科普复杂项目的管理过程，专门编写了系统工程手册，甚至详细到对不同类型的设计团队，给出不同的房间布置建议。
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中国航天长期靠各企业内部规章来约束工作，没有国家制度。直到2015年，国家标准委与国防科工局才联合发布了第一版中国航天标准体系，但只是个框架。目前国内制定航天标准的主要是全国宇航技术及其应用标准化技术委员会，已经完成编制的规范只有144个，计划编制197个，标准化建设还在起步阶段。
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就算是目前国内已经推出的标准，细节方面也非常粗糙。《航天项目管理》只有26页，去掉名词解释这些备注，核心内容只有十几页，只有一个简单的流程图。
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这些标准，是航天企业相互竞争的赛道，是决定航天企业是否犯规的比赛规则，更是新企业加入航天事业的指导手册，是外部企业产品通过验收的依据，如果我们不围绕《航天法》写上几千份使用标准，中国永远也不会有SpaceX那样的企业。
美国通过几十年积累出完善的航天标准体系，中国是不是也可以花几十年慢慢积累技术资产？
SpaceX开启了新航天时代，中国等不起几十年时间了。
现在星链已经挤占了近地巨型通信星座的市场生态位。而近地轨道容量是有限的。近地空间最大容量也就6到10万颗。本来国际电信联盟ITU应该组织各国统一分配轨道资源，但美国凭借航天霸权操作游戏规则，让ITU默许先占先得，最大限度发挥美国航天优势。现在SpaceX公司发动航天运力革命，把过去被忽视的近地空间变成了富矿，很快就要用卫星占满轨道资源了。到那时，美国肯定又会主张ITU出台国际治理规则，划定近地空间卫星数量上限，锁定跑马圈地后的太空领土。
中国也知道情况很紧急，在2020年也向ITU提交了1.3万颗巨型星座的计划，但因为发射能力不够，计划仍然停留在纸面上。短期内，中国可以靠贸易壁垒抵制美国产品，培养国内企业，但如果美国企业把近地空间开发成新的基础设施平台，推出新一代天地融合消费品的国际标准，中国作为最大工业出口国，也不可能一直抵制不用。
冷战期间航天是烧钱的产业，所以进步曲线是一条直线，投多少进步多少。现在航天即将成为赚钱的产业，进步曲线可能就要变成指数曲线，给整个行业带来源源不断的投入。开发近地轨道只是美国新航天的第一步，但如果美国在这一步赚到了钱，还阻止其他人赚钱，其它国家航天工业的发展空间就被锁死了。
所以我说，留给中国航天的时间不多了，中国必须尽快建成超越NASA的政府统筹机构，用技术标准制定竞争规则，激发航天企业的积极性，发挥中国工业规模优势快速赶超。技术上暂时落后美国不可怕，可怕的是制度上也落后，在行政干预和市场活力两方面都比不上现在的美国，不改革一切赶超问题都无从谈起。
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回到上一期画的漫画，最理想的航天机构，在坐标系的右上角，用中国现在流行的句式说，就是“既要强政府管制，又要市场活力”。大多数情况下，“既要……又要”意味着官员胡乱刷政绩，不是合理要求。但在航天这个高度依赖政府管理的行业，“既要强政府管制，又要市场活力”不仅是合理要求，更是快速发展的必要前提。没有强大的管理机构，根本就不会有市场活力；而没有市场活力，政府再强，也不能通过包办项目实现创新。
最后总结一下，我们需要现有的企业把型号设计和行业统筹任务交出来，组建强大的航天部来负责这方面工作。同时，新航天部应该建立法规，制定行业标准，规范现有企业的竞争，也让现有体系之外的企业知道怎样来拿航天订单。这样中国航天领域才能容纳更多的资金，中国的工业产能优势和工程师红利才能转化为航天发射能力。
其实美国人也知道中国工业体系完整，投资能力强，是唯一有潜力挑战美国航天的对手。前面我们提到，马斯克搞航天，就是用硅谷造电子消费品的模式来造火箭，而中国最善于发挥这一套模式的效率。
十几年前，国内造手机普遍还是华强北山寨机的水平。苹果进入大陆市场后，考察上下游企业，搭建了完整的供应链体系，赚了全世界的钱。但国内的一大批普通企业顺着苹果的供应链，很快就学会了用硅谷模式搞开发，几年就形成一大批有国际竞争力的手机品牌。这说明先进的企业管理制度并不神秘，关键在于平台的建设水平。
马斯克知道中国搞产业化竞争的潜力大，所以Space X几乎不注册火箭专利，防止中国人根据专利体系快速摸清楚关键技术架构，开发出竞品。马斯克最怕的事情，就是中国应该做的事情。所以我用了三期节目分析航天体制，希望能给中国航天体制改革做一点微不足道的贡献。
453期睡前消息到此结束，喜欢航天尤其是技术话题的观众，可以单独关注一下高流同学。
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