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「中国性格」星际拓荒与母星班车——从猎鹰9号与长征十号乙看两种航天系统思维|鲍勇剑专栏

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文丨鲍勇剑 (博士,加拿大莱桥大学迪隆商学院终身教授,复旦大学管理学院EMBA特聘教授)

2026年7月10日,长征十号乙运载火箭完成首次飞行。火箭二级将卫星送入预定轨道,一级则垂直返回,由海上平台通过网系实施捕获。据悉,这是中国首次成功实施运载火箭一级可控回收,也是全球首次实现运载火箭网系回收。

长征十号乙的意义并不止于完成了一次新的回收试验。它所代表的,是一种与猎鹰9号颇为不同的航天系统思维。比较二者,可以帮助我们观察中美航天企业和工程体系在处理复杂大系统问题时所呈现出的两种思维特征。

漫威电影中的雷神索尔广受观众喜爱,他手中的雷神之锤源自北欧神话。

传说中,诡计之神洛基与工匠打赌,声称他们无法造出真正的神器。工匠辛德里负责锻造,他的兄弟布洛克则不断拉动风箱,维持炉火。兄弟二人发誓要打造出一柄无与伦比的雷神之锤。

为了破坏锻造,洛基化作一只飞虫,叮咬布洛克的眼皮。鲜血流入眼中,布洛克不得不暂时松开风箱,伸手驱赶飞虫。停顿虽然只有一瞬,却足以留下永久的后果:出炉的雷神之锤威力无穷,锤柄却短了一截。

这则远古神话揭示了一个极具现代意味的道理:在复杂耦合系统中,极其微小的偏差,也可能沿着相互依赖的环节被迅速放大。

航天项目正是典型的复杂耦合系统。大量任务必须在起飞前完成规划和预置,各个环节前后锁定、彼此依赖,中途几乎没有随意修改的空间,过程补救的余地也极为有限。

无论是SpaceX的猎鹰9号,还是长征十号乙,成功完成发射与回收都是了不起的工程成就。二者最直观的区别,是一个“自己站住”,一个“由网接住”。

但从系统工程的角度看,真正值得讨论的,并不只是着陆腿与拦阻网的区别,更不是哪一种方案在抽象意义上更加先进,而是工程师如何划定系统边界,如何分配功能,又如何拆解和管理复杂性。

未来,人类既要开发近地空间中的商业航线,也要走向更遥远的未知疆域。母星班车与星际拓荒,可能同时需要这两种航天系统思维。

一、不是紧耦合与松耦合,而是耦合位置不同

复杂系统的一个重要属性是耦合,即多个子系统相互依赖,动作流程彼此锁定。

如果一个系统的不同部分能够相对独立地拆解、替换和组合,通常可以称为“松耦合系统”;反之,如果各个部分在时间、顺序和功能上高度依赖,则更接近“紧耦合系统”。

不过,松耦合与紧耦合只是程度上的差异,并非非此即彼的绝对分类。

人们很容易把猎鹰9号称为“紧耦合系统”,把长征十号乙称为“松耦合系统”。这种概括便于理解,却不够准确。

按照系统工程的定义,紧耦合系统通常具有几个特征:环节之间存在很强的时间依赖,操作顺序难以改变,替代路径有限,系统内部也缺少缓冲空间。松耦合则意味着系统中存在等待、替换、隔离和局部降级运行的余地。

猎鹰9号与长征十号乙都同时包含紧耦合和松耦合环节。二者真正的不同,不在于是否存在耦合,而在于耦合发生在哪里。

猎鹰9号将回收所需的大部分功能集中在火箭本身。其一级装有九台梅林发动机、栅格舵和四条可展开的着陆腿。制导、减速、姿态控制、着陆缓冲与落地站立,主要由飞行器自主完成。

海上无人回收船虽然必须维持位置和姿态,却不需要在最后一刻主动抓住火箭。火箭与甲板之间的功能接口相对简单:火箭负责飞回来并站稳,甲板负责提供一块位置基本确定的平面。

因此,猎鹰9号的系统特征可以更准确地概括为:

箭上功能高度集成,箭地接口相对松散。

长征十号乙采取的则是另一种功能安排。

根据公开信息,长征十号乙采用5米直径两级构型,一级使用液氧煤油推进剂,二级使用液氧甲烷推进剂,重复使用状态下近地轨道运载能力约为16吨。其一级不依靠传统着陆腿独立站立,而是通过箭上挂索机构,与海上平台布设的“井”字形高强度缓冲拦阻网共同完成捕获。

这意味着,着陆支撑、冲击缓冲以及一部分落点容差,不再全部由火箭承担,而是被转移到了回收平台。火箭可以因此减少部分箭上结构,回收网则可以利用自身尺度和缓冲行程,扩大可接受的捕获窗口。

然而,在捕获发生前后的几秒钟内,火箭、船舶、网系、导航、测控和控制系统,必须在海浪、风场和平台运动的共同影响下完成实时协同。

这并不是简单意义上的“松耦合”。恰恰相反,它形成了一个高度时间敏感的动态闭环。

因此,长征十号乙的系统特征可以概括为:

功能分布于箭与地之间,但捕获过程具有极强的实时耦合。

两者的区别,不是谁存在耦合、谁不存在耦合,而是谁把耦合主要留在火箭内部,谁又把耦合延伸到了基础设施之中。

二、把复杂性带在身上,还是分布到环境中

猎鹰9号代表的是一种“机动智能”。

每一级火箭都携带自己的发动机、控制系统和着陆装置。无论返回陆地着陆场,还是降落在海上回收船上,其核心控制逻辑基本一致。大部分复杂性随着火箭移动,外部环境主要负责提供定位、通信和着陆平面。

这种设计的优势,是自主性强、外部接口少、部署相对灵活。

系统不必等待另一套高度复杂的设备,在最后时刻与飞行中的火箭完成机械对接。即使更换回收地点,只要能够提供足够准确的定位、稳定的通信和面积合适的着陆面,火箭主体设计通常不需要发生根本变化。

代价同样明显。

着陆腿、相关承力结构及其控制系统,必须在每次飞行中被加速、运输并带回。为了让火箭独立承担着陆冲击和站立稳定性,箭体必须付出相应的质量、结构复杂度与维护成本。

长征十号乙代表的,则是一种“基础设施智能”。

它把部分回收功能从飞行器转移到海上平台,使火箭与环境共同完成任务。箭上系统有机会实现相对轻量化,柔性网系也可能为位置和速度偏差提供更大的吸收空间。

对于任务频繁、航线稳定、落区可以规划的运输活动而言,基础设施的前期投资可以在多次任务中反复使用,并随着运行频次提高而逐渐摊薄。

但分布式架构并不意味着风险会自动下降。风险不会凭空消失,只会改变位置和形态。

猎鹰9号主要把回收风险集中在单枚火箭内部。发动机、控制系统或着陆装置出现问题,影响的首先是这一级火箭自身。

长征十号乙则把部分风险转移到了火箭与公共回收设施之间的接口上。一旦形成高频运行体系,海上平台、测控链路和捕获装置就可能成为多个任务共同依赖的关键节点。

前者是把回收能力内部化到单枚火箭中;后者是建设分布式关键基础设施,由箭地协同完成回收。

一种方案让每一枚火箭都带着完整的回收能力出发;另一种方案则让火箭进入一个预先建设好的回收网络。

三、两种系统,也需要两种学习方式

猎鹰9号的成熟,离不开高频飞行所形成的统计学习和工程反馈。

SpaceX在官方用户手册中明确表示,回收一级火箭使工程团队能够检查经历真实飞行环境后的硬件,评估设计与材料表现,并据此持续改进火箭。

九台发动机的批量制造和反复飞行,也在不断积累有关发动机一致性、部件寿命和故障模式的数据。

这是一种以飞行器为中心的学习方式:

制造、发射、回收、检查、修改,然后再次飞行。

由于核心系统边界相对集中,软件、发动机、结构和生产工艺可以在同一组织内部形成快速反馈闭环。火箭既是运输工具,也是不断产生数据的实验平台。

长征十号乙所展示的,则更接近一种由接口驱动的系统学习方式。

其发展过程包括七机并联系留点火、返回程序验证、低空演示飞行、海上受控溅落,以及完整入轨任务与网系捕获。

这些试验并非简单重复,而是在逐步分离不同类型的不确定性:先验证动力系统,再验证返回控制,最后验证火箭与海上平台之间的动态协同。

这并不是说SpaceX只依靠试错,也不是说中国航天只依靠仿真。任何现代运载火箭的发展,都离不开理论模型、地面试验、飞行验证和真实数据。

区别更多体现在学习重心上。

猎鹰9号更强调同一类飞行器的连续复飞和实体反馈;长征十号乙还必须学习跨越火箭、船舶、测控系统和捕获设备的接口行为。

前者主要积累的是:

一枚火箭经历多次飞行之后会发生什么?”

后者还要回答:

多个独立运动的子系统,如何在同一个时刻组合成一个完整系统?”

前一种学习更多发生在产品内部,后一种学习则大量发生在系统边界之上。

四、开拓未知与经营航线

这种架构差异,还可以帮助我们理解两种更广泛的空间发展模式。

在陌生且缺乏基础设施的环境中,一个系统越能够自带生存、移动、导航和着陆能力,对外部条件的依赖就越小。它通过收紧自身边界,把未知环境尽可能隔离在核心控制回路之外。这可以称为“开拓者模式”。

开拓者必须携带工具、补给和独立行动能力,因为前方没有港口,也没有人能够保证道路已经铺好。

在路线已经明确、任务能够重复、交通密度持续上升的环境中,建设专用基础设施则可能产生显著的规模收益。运输工具不必重复携带全部功能,而可以与港口、补给站、导航网、维护基地和回收节点共同构成运输体系。这可以称为“基础设施模式”。

前者像一艘携带完整设备、驶向未知海域的探险船;后者则更像一班依托港口、航路和调度网络运行的母星班车。

因此,如果只讨论架构逻辑,而不讨论具体型号的既定用途,猎鹰9号式的自持设计更接近前沿开拓者,长征十号乙式的箭地协同则更接近基础设施建设者。

必须强调的是,这只是一种系统类比。

猎鹰9号本身并不是火星着陆器,长征十号乙也并不注定只能服务于近地轨道。真正值得比较的,是两种系统面对环境时的基本态度:一种尽可能屏蔽环境干扰,把关键能力掌握在飞行器内部;另一种则主动改造环境,把基础设施建设为系统的一部分。

前沿探索者需要带着工具出发,规模化航线则需要港口、铁路和枢纽。

人类进入太空,最终很可能两者都需要。

英国控制论学者威廉·罗斯·阿什比提出过“必要多样性定律”:一个调节系统要控制外部扰动,就必须拥有足以应对这些扰动的响应多样性。阿什比将其概括为:只有多样性才能消解多样性。”

宇宙可能是人类所面对的、拥有最多未知状态的环境。猎鹰9号和长征十号乙是人类应对太空复杂性与多样性的两种控制手段。探索宇宙,人类既需要能够驶向未知的拓荒船,也需要往返于成熟航线的母星班车。

(【中国性格】是鲍勇剑教授在界面新闻开设的专栏,聚焦全球秩序重构背景下,中国企业应该如何推进具有“中国性格”的再全球化战略。文章仅代表作者观点。)

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