[時事討論] 練乙錚: 太空私企跑贏國企科技肥貓有益人類

練乙錚: 太空私企跑贏國企科技肥貓有益人類tvb now,tvbnow,bttvb% Q7 m, {6 S$ W$ I5 M
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消息指李國章出任港大校委會主席事即將刊憲。記得月前校委會否決陳文敏當副校長，理由之一是「委任陳文敏將令港大更分裂」；難道現在由李國章掌校委會，港大上上下下會更團結？筆者「冇眼睇」，連寫什麼包單也懶。來日方長，今天不論國事，只談「風月」。3 O& s' P* \/ \8 m

2001年4月28日，人類第一位商業性的太空旅客DennisA. Tito進入了外太空近地軌道（low earth orbit, LEO），繞地球飛行8天128圈並登上國際太空站之後，安全返抵地面。Tito是一位美國富翁工程師，自掏腰包付出2000萬美元的「票價」，完成了這一個世界第一。載搭他的不是美國航太總署（NASA），因為當時的總署總經理認為太空還不適合遊人擅進，但是缺錢的俄羅斯聯邦航天局（FKA）卻認為機不可失，與Tito一拍即合。TVBNOW 含有熱門話題，最新最快電視，軟體，遊戲，電影，動漫及日常生活及興趣交流等資訊。3 R+ \9 k+ E3 E8 s

太空經濟學的演變5.39.217.76( k' A& G+ U" ~$ O- Y. J5 r
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2011年，Tito接受BBC作10周年訪問的時候，依然眉飛色舞，認為那次太空之旅是他畢生幹過最幸運最開心的事，並斷言未來的太空旅客只須付出他付出的票價的5%，便可得償心願。2000萬美元的5%是100萬美元，也不是普通人付得起的價格。不過，誰知道這個未來市場的供求平衡點在哪裏？打國際長途電話，現在每分鐘的費用是20年前的1%；如果你用skype或facetime，邊際費用是0。那也是九十年代以前不可想像的。TVBNOW 含有熱門話題，最新最快電視，軟體，遊戲，電影，動漫及日常生活及興趣交流等資訊。! y( f. y: c. ^& r  d+ a
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1980年秋，筆者初進研究院念經濟，第一位老師兼adviser是Prof.John O. Ledyard，是一位「非典」學者，40出頭已經是公共經濟學權威、出名大教授，上課卻永遠穿波鞋配褪色牛仔褲嚼香口膠；後來才知道，他是太空經濟學的一個開山祖。1985年，他轉職加州理工學院，任該校社會人文學部主任，更有助他在太空經濟學方面的研究。1986年，他發表了一篇經典論文，用機制設計理論研究國際太空站的收費合約問題；當時國際太空站還在研製階段，要到1998年年底，第一部分才製造完成並升空進入穩定的LEO。

太空是公共資源，太空站也是多國合資合作的產物，在使用上會出現經濟學裏有名的「公地問題」（problem ofthecommons），可能嚴重影響資源分配效率，一如在地球上的公海及海裏繁殖的魚類都是公共財，不恰當地使用及撈捕，會導致海洋污染、生物絕種。如何在本來的「非市場」裏設計並設置類市場價格合約機制，無疑是航天界當時須要解決的問題。吾師Ledyard的論文，就是為此而寫的【註1】。大家留意到，那篇論文立論於公共財的定價問題上面，但Tito講的，卻是一個如假包換即將出現的私有財市場裏的供求關係。技術革命了，時代不同了。
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太空商業競爭出現注意！
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20年前的經濟學入門課本裏談「政府」的存在意義之一，是擔起有重大經濟價值的、但論投資額和風險都是市場無法承擔的項目，例子之一就是太空的開發。不過，時至今日，起碼在一些經濟發達、科技先進的大國裏，這個教科書觀點恐怕很快便要過時；人們談論太空開發，首先聯想到的，不是NASA或FKA的那些無可避免帶有戰略意義甚至若干敵意的國家行為，而是「充滿銅臭綠臭」的商業行為：太空旅遊、軌道太陽能發電、放射性廢料棄置、星球開礦，或者更遙遠一點的外星不動產開發……。至於利用現有太空設施而開闢的在地或近地活動有關的市場如GPS系統、衞星電話和通訊等，則早已不是新鮮事物。( S. e5 {9 U1 F8 Q2 x! F

如果大家現在看的是本文網上版，不妨先跳到維基百科的「私人航天公司列表」詞條，看一看裏面那七八十家公司的名稱、投資規模、項目和進度，也許會嚇一跳【註2】。原來，近日搶盡科技新聞鏡頭的SpaceX公司，不過是在某些方面跑先了別人半步。當然，那半步也是值得大書特書的。上周四，SpaceX成功垂直硬地回收了軌道火箭最昂貴的含主推進器的箭身第一節。不到一個月之前的11月23日，SpaceX的勁敵BlueOrigin公司同樣成功地首次回收了它的次軌道（suborbital）火箭的第一節。tvb now,tvbnow,bttvb1 \) n8 I# C" ?( c# o! `

大家知道，SpaceX和Blue Origin分別是美國兩位頂級「新經濟」富豪Elon Musk和Jeff Bezos擁有的私企。44歲的Elon Musk本是搞軟件Zip2、金融服務平台PayPal出身的，身家130億美元，除了SpaceX還是電動車Tesla公司的老闆，在《福布斯》（Forbes）「世界最具影響力人士排行榜」上位列38；51歲的Jeff Bezos則是Amazon的創辦人、大老細，身家580餘億美元，在《福布斯》榜上排17（這個榜不是按個人財富多少排名，多少帶主觀性；現時排榜首的是普京，馬雲排22，李嘉誠排31）【註3】。5.39.217.76( @) ~5 m5 g  {3 \: \6 a

Falcon9 v1.1推力超越Long March 3B0 I$ T# T; s  T# d  E  j
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SpaceX於2002年創建，現時的僱員總數已超過4000；Musk的心頭高，最終目的是實現星際殖民，所以一開始就投資開發最大規模的火箭製造、發射和回收技術。本月成功發射並回收的Falcon9 v1.1型火箭，發射至LEO的有效載重（payload）是13150公斤（相當於9輛最新款豐田CamryLE的自重），不及日本2009年初次發射的H-IIB火箭的19000公斤，卻已經比中國目前使用中最大型的長征3乙型（Long March 3B）火箭的12000公斤超出10%。
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此外，處於研發最後階段、預計明年試射的Falcon Heavy，至LEO有效載重是53000公斤，比本世紀使用過的最大型火箭（美國的太空穿梭系統）高出1.2倍。Falcon 9 v1.1已經在賺錢，目前是運送物品至國際太空站的唯一美國火箭，每次運載所收費用達6120萬美元。相比，Blue Origin的火箭小得多，公司的規模按人頭算也只是SpaceX的八分一。這是因為Bezos創辦Blue Origin的第一目的是次軌道商業旅遊，不需要很強力的火箭；達成這一步，再慢慢發展更遠大的旅遊目的。Blue Origin企業口號是「循序猛進」！
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但是，這兩個火箭公司的技術突破，並不在於火箭的重量、製造和發射。關於大型火箭的各種基本技術（製造、發射、遙控、有效載體回收），其實都不是什麼高科技了，美蘇早已於上世紀六十年代便完善掌握，後來好幾個第三世界國家也學會。  q% g6 X  H4 \' G# H/ A* r/ K

上述Falcon Heavy的有效載重，也及不上美國當年用以發射探月衞星的SaturnV型火箭。SpaceX和BlueOrigin這兩所私企做到了，而世界各國憑舉國之力凡70年卻還未做到的是，火箭的第一節垂直硬地回收。這才是技術革命。為什麼那麼重要？已經停止使用的美國太空梭，不是可以回收、重複使用的嗎？5.39.217.766 I( o5 b( @4 t8 U
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美國太空梭的可回收不具經濟意義
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火箭技術在上世紀六十年代已經成熟，但是之後幾乎沒有突破；進一步的載人太空探索在美國登月之後也止步了。最重要的原因是火箭發射的成本過高。代客發射商業衞星沒有新技術依然有利可圖；但替實驗用的國際太空站不斷往來運送人員和物件，成本就無法回籠，非常吃力。
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美國為此開發的太空穿梭系統，回收和重複使用的技術的確成功了，舉世無雙，但經濟上依然不划算，使用成本甚至比一次即棄的普通火箭更高，所以美國捱到2011年，終於把穿梭系統的使用終止了。
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穿梭系統的使用成本高，因為穿梭機每次回收之後的保養維修成本是天價。穿梭機本身既是一部火箭，也是一部特別昂貴的飛機。大家知道，研製一部飛機的技術要求，比研製火箭高得多（這不奇怪，研製一部賣得錢的小汽車也比研製火箭難，此所以大陸能開發出世界級的火箭，卻造不出世界級小汽車，而且還差得遠）。

穿梭機回航的時候，自重太大而燃料有限的關係，只能作少許減速，再進入大氣層的時候的速度因而很高，純粹要靠機體與大氣之間的摩擦力把速度降至普通飛機一般的甚低速度才可安全降落，因此穿梭機體底部須要鋪上一塊一塊的特殊耐熱材料，靠這些材料的揮發性散熱。因此，穿梭機不僅造價高，每次回航之後的維修成本高，而且時間長，平均要幾個月，根本不划算；從經濟觀點看，穿梭系統的研發是失敗的。國家機構，幾十年也只是得出這個結果，不太奇怪。

要注意的是，穿梭系統的主要技術（散熱技術和飛機技術），也是上世紀六十年代已有的。NASA不敢研發理論上最經濟的火箭垂直硬地回收技術，因為所需技術是全新的，風險大。大家可以想像：研製和發射最簡單的「火箭」，小孩子也會——把黑火藥和引線包在厚厚的紙捲裏，插上一條幼長的竹簽，放到瓶子裏，把引線燃點，「火箭」就嗖的一聲射出去了，容易得很；但是要把「火箭」回收，而且要原原本本地回收到竹簽掉在瓶子裏，卻是難似登天的。
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先前以為，國家機構可以承擔更高的成本和研發風險，事實上證明並不如此。像NASA這樣的國家機構，試驗成功還是失敗，不僅有成本風險，還有機構領導人要面對的政治風險。但是像SpaceX或Blue Origin這類私企，卻沒有什麼政治風險；更由於還不是上市公司，試驗就算是失敗了，連股價壓力也沒有，因為只要老闆肯為追求個人夢想而燒錢，是可以心安理得地燒很多錢的。

然而，市場規律是，高風險、高回報。據Musk自己說：發射一次火箭的燃料成本30萬美元，相比只是每支火箭造價6000萬美元的0.5%，故如果後者可以回收並以低成本、短時間維修後就可再用，那麼，將來發射火箭的單次成本有可能減省到現時的百分之一；那就可能意味着非常高的回報率了【註4】。5.39.217.769 s5 @- x0 Z9 _7 R& i" L% m

如此，像Musk和Bezos那樣的高科技資本家的個人私企，不鍥而不捨地追求火箭回收，反倒是很奇怪了。

所有技術大國的火箭國企幾十年也沒搞出的垂直硬地回收技術，成立了僅僅13年的SpaceX和15年的Blue Origin，幾乎同一時間試驗成功了。兩家採用的技術概念其實很相似，就是當火箭升空達到某一高度（約100公里，即所謂的「馮卡門高度」）、其餘部分可以準備進入軌道之時，第一節便和其餘部分分離，之後翻一個180度的觔斗，讓火箭本來的尾部反指向前方，以這個姿勢開始進入大氣層向下重返；此時，火箭再次發動，噴射氣流便向着火箭前進/下墮的方向噴出，產生強大減速作用。火箭速度因此而大幅下降，與大氣之間的摩擦不大，於是就不必在箭體外壁裝上散熱用的塗料。據Bezos講，Blue Origin的New Shepard 火箭回收着地的時候，速度控制在4.4mph左右，即小汽車在停車場裏的標準速度而已。5.39.217.76+ g7 e' f" E1 ~8 q1 ~1 X& d
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競爭令高科技私企進步神速
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Musk和Bezos之間，有沒有競爭意識、瑜亮情結呢？肯定是有的，而且似乎很有趣。從試驗成功的先後次序而言，BlueOrigin的確贏了SpaceX一個馬鼻。不過，就操控火箭回收的技術而言，SpaceX所嘗試的，無疑比Blue Origin困難。Blue Origin的New Shepard是一支次軌道火箭。所謂次軌道火箭，就是差不多直上直落的火箭，其最高速度比SpaceX的Falcon 9 v1.1軌道火箭低得多；而且，到達100公里左右的高度要回落的時候，次軌道火箭的速度是零，但軌道火箭此時的速度，卻是其第一節所達到的最高速度；因此，後者的掉頭和減速動作，要比前者難控制得多。
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Musk後發後至，宣布成功之後，Bezos發了一條推特說：「歡迎加入俱樂部！」可說有點尖酸的味道。不過，那只是「報仇」而已。Bezos的New Shepard成功着地之後，Musk發的一條推特說：「要分清楚嘛，『太空』不一定是『軌道』！」, G- Y9 T: h' A* d, B# H
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市場經濟縱有諸多不是，但最有利科學發展。過去透過接近一世紀與國家主義或社會主義經濟的比併，這方面的高下已經十分明顯；這次SpaceX和Blue Origin的表現，贏了NASA、FKA等國有體制裏頭的龐大機構，則更是明證。
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註1：Prof. John O. Ledyard題為Incentive Compatible Space Station Pricing的論文見《美國經濟評論》（AER）1986年5月號；免費下載連結在：http://people.hss.caltech.edu/~jledyard/John's%20Papers/jl25.pdf。
註2：見英文維基網頁：https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_private_spaceflight_companies。
註3：《福布斯》「世界最具影響力人士排行榜」在：http://www.forbes.com/sites/davi ... werful-people-2015/。tvb now,tvbnow,bttvb$ L$ M( g+ B+ f8 l- _# P8 @
註4：見Musk今年10月在北京清華大學的講座上接受公開訪問的記錄：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... lUc6kDs3kEXDAK%23rd；這個訪問非常精采，對高科技和高科技企業有興趣的讀者不可放過。公仔箱論壇$ B; N; O- O0 E9 w' V& A& ^; a- k; [1 x! N

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