繁体中文  
 
世界商讯
 · 九阳全新免清洗型豆浆机 全美最低
 首页 |
 
版主:黑木崖
 · 九阳全新免清洗型豆浆机 全美最低
 
SpaceX凭啥能跟中美俄这样的航天大国比? zt
送交者:  2023年03月17日22:28:39 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

SpaceX凭啥能跟中美俄这样的航天大国比?


为了写这篇文章,上周末去航天院找我以前的小伙伴聊了下,他已经干到了高工,担任系统工程师,对火箭理解得非常深。不过正经事没聊明白,有件事倒是很有启发。

相信大家和我一样,对SpaceX的实力感觉很魔幻,一个公司,怎么就突然间和中美俄这样的国家一样,成了航天巨头。

我那个小伙伴没直接回答,给我看了下他和他13岁儿子最近在干的事,他俩在家组装了一个火箭模型。那个火箭尽管是个模型,不过正经火箭的那些部件一应俱全,什么涡轮机,燃料罐,冷却室,燃烧室,矢量喷口、通信单元等等,可编程可遥控。唯一的毛病是没有燃料,不然真能飞起来。

这让我很惊讶,因为在我印象里,这些东西只有大学实验室才有,我第一反应是他把航天院那些废弃的东西拿回家给他儿子玩了。

他看出了我的疑惑,说他玩的那些零件,没有一样是从航天院拿回去的,事实上也不可能。

他说国内的某宝已经发展到可以买到所有的配件了,当然了,那些东西并不是给火箭用的,只是他们逻辑一样,可以通用。然后把那些零件组合了一下,打磨了下接口,组装在一起,就成了。关键是非常便宜,攒那些零件没花几个钱,还有不少是他在咸鱼上淘到的,更便宜了。他还说,他的同事和自己的儿子从某宝上买了各种配件,竟然拼了一架无人机(这个并不难,B站上就有相关视频)。

他感慨地说,其实马斯克做的事,跟现在他做的事差不多。

我的小伙伴在中国市场上能低价淘到火箭模型的部件,巴基斯坦人却不行;

马斯克能在美国市场上淘到低价的真火箭部件,其他国家的公司却不行。

马斯克最大的优势,就是美国那边火箭零件和材料随处可以买到,而且那些零件非常成熟,故障率极低,还便宜,这种优势在其他国家是没法复制的。也正是因为有这种土壤,他那样的天才才有发挥空间。

带着这个理解,咱们再过一下SpaceX走过的历程,不吹不黑,相信大家看完会有更深的体会。



1


很多人说起马斯克,第一反应就是他是“商业航天”的领军人物,甚至不少人以为他是第一个这么干的。当然不是了,在马斯克之前,已经有不少人在干商业航天了,只是普遍做得不咋地。

马斯克从事火箭事业非常晚,大概在2001年,他卖掉PayPal前后那段时间,成了个没啥事干的亿万富翁,闲得没事干,去参加了一个民间组织“火星社团”,从那时候开始和航天结缘。

本来每次这类聚会都差不多,大家聚在一起畅想下未来,讨论下行业动态,一起合影留念,各自开车回家。马斯克加入之后,说是要去火星搞个温室种菜,大家觉得没啥新意,几十年前就有人这么想了。出乎大家意料的是,他说要去俄罗斯买两个火箭回来,下次火星离地球近的时候就发射(火星离地球近的时候5500万公里,远的时候4亿公里),然后就去了俄罗斯。大家才发现他竟然在玩真的。

那趟旅程后来没谈成,据马斯克后来说是俄国人没诚意,看不起他,不想卖。而俄国人说恰好相反,马斯克灵魂砍价,人家800万美元一个火箭,他上来就说800万两个行不行,俄国人立刻不想聊了,觉得这人就是个混子,跑到莫斯科玩来了。

有个广为流传的说法是,从俄罗斯回美国的飞机上,马斯克做了个Excel表格,把火箭每个零件都单列出来,然后标上价格,最后一算,发现火箭的原材料只有售价的3%。原来马斯克竟然自学了《火箭推进原理》和《天体动力学基础》。

其实对航天那个行业稍微有点了解,就知道这都是后来胡编的,科学和工程是两码事,工程和市场又完全是两个世界。有点像一个大学教通信的教授,他通信技术原理知道的再熟,他也不一定知道具体那些通信设备卖多少钱。

航天业还有个麻烦,那些业务都是B2B的,也就是公司卖给公司,价格什么的不会发到网上,不是业内人,很难知道报价。

后来有SpaceX非常早期的离职员工说,那个表格是马斯克在一个航天发烧友的博客上下载的,那人以前是轨道科技公司的科学家,干过采购,离职后一直在博客上给大家普及航天知识。

那个博客的核心思想,就是告诉大家航天业看着是个超级工程,其实和造汽车没啥差别。甚至比汽车容易得多,因为零件少得多,而且那些零件绝大部分都是现成的,你只要买回来,组装在一起就可以了。NASA为啥干那么差?因为NASA官僚主义人浮于事,几十年屁事不干,成天在那里A4纸上雕花。

现在来看,这人多多少少启发了马斯克。

说这些,并不是想否认马斯克的牛逼,恰好相反,其实大家混江湖时间长了,就能发现“方法”,“理论”,“思想”什么的都不值钱,很多一事无成的人谈起道理来也头头是道。

关键是敢选中一个方案,然后承担风险,投资资金和时间一直走下去。马斯克最离谱的地方,就在于他看见什么东西,就敢大胆地去做,一边做一边学,总能在匪夷所思的地方闯出一条路。

从俄罗斯回来厚,马斯克很快找到了对后来SpaceX起到最关键作用的一个人,也就是汤姆·米勒(Tom Mueller)。

这人是技术天才,从小迷恋火箭,大学毕业后进入了TRW公司,在公司负责火箭引擎的研发。他自己在自家车库里搞了一个80磅的火箭推进器,可以产生1.3万磅的推力,被誉为世界上最大的由业余爱好者制造的液体燃料火箭推进器。

马斯克很快通过圈里人找到米勒,跟他深入沟通后,证实了之前的想法,米勒既了解火箭,又了解拼火箭的零件所需要的价格,最后一拍即合。

马斯克当时套现退出了PayPal,有两亿美元现金,他出钱,米勒负责组团。依赖美国成熟的商业航天产业,很快就招聘到了对业务很熟的工程师,这些人知道火箭需要什么配件,也知道去哪买。2002年6月,SpaceX在洛杉矶上线了。



2


对于一个刚成立的小破公司如何在俄罗斯、波音、洛马那样的巨头当中活下来,这事其实体现了马斯克的真正洞见。

马斯克在内部有过一个演讲,他认为现在的那些超级公司,火箭运力是极度过剩的。

有点像现在市场上外卖小哥都开着卡车送货一样,每次都能送10吨以上的外卖,可是消费者望而却步,因为他们只能支付得起半个烧饼钱的快递费,来得到一份麻辣烫。

这就需要有人开发一种非常廉价的交通工具,小很多,单次配送便宜很多,每次送不了多少,但是非常灵活。你说那不就是个电驴嘛。

对,马斯克开发的就是太空电驴。

国际上很多媒体公司,大学,甚至公益机构都想发卫星,卫星不值钱(便宜的卫星只需要五六万美元),但是火箭非常贵,这就有点像麻辣烫不值钱,配送费超级贵大家没法点餐一样。如果搞一种便宜火箭,专门接这种被超级公司筛掉的单,也可以混下去,到时候一次发几百个这种便宜卫星,也不错。

恰好马斯克又在美国,这个想法也就有了实现的可能性。也就是我们文章开头说的那件事,为啥别的国家很难想象马斯克那样的公司呢?

因为没有成熟的太空零件市场,你成立个公司,你想买零件和材料,你也买不到,如果全部自己手搓,一方面成本将会高到崩溃,另一方面零件没经过迭代,稳定性也有问题,根本没法用在火箭这样对精度和可靠性有变态要求的产品上。

恰好美国那边有极其成熟的市场,拼火箭就跟在中国拼衣柜一样,几乎所有的零件都能买到,买不到的可以找公司定做,只要把需求描述清楚,就可以做出来。尤其是可以买到大量复杂的控制系统软件,这些软件如果自己开发的话,估计得搞到下辈子。

剩下的买不到的零件,原材料也可以买到,可以自己弄,大家要知道,那些太空材料在其他国家非常难搞到,不过在美国却很容易。先在电脑上建模,然后用车床和铣床自己弄。

零件备齐后,再把这些零件整合在一起,反复测试性能,这才是考验工程师能力的时候。后来米勒也说当时出了无数问题,不过团队里的人都是火箭专家,一一解决了。

两年内攒了个火箭发动机这事,让国内的很多小伙伴自然而然地觉得马斯克不可能有这样的技术,肯定是NASA送的。其实如果了解美国,就知道根本不用那么麻烦,直接买就行了,以当时马斯克的体量,NASA看不上他。

可以说,马斯克以大学生攒电脑的方式攒了一台火箭发动机。不过需要注意的是,刚开始那些零件都是买的,后来SpaceX壮大后,不断优化每一个零件,自己做能省钱就自己做,完全不让中间商赚差价,如今已经干到了60%的零件自给(前几年的数据,这两年的数据没查到)。

在马斯克之前,各国生产火箭,都把火箭当成一个需要不计成本投入的东西,火箭上就应该用最好的,成本是最不需要考虑的。但是马斯克不一样,能用的前提下,能省就省,最招牌的就是把很多部件的太空金属换成了不锈钢,能不省钱嘛。

最夸张的是,他们把火箭的计算机控制系统直接从1000万美元干到了1万美元,最后还通过了NASA的验收。这事听起来像段子,不过确实是SpaceX的高级项目总监戴维斯自己说的。

马斯克有个观点,他认为,相同的零件,如果一个是车上的,另一个是火箭上的,肯定是前者稳定性和可靠性强,因为前者是经历过无数消费者测试的,后者仅在极少数火箭上测试过。正是因为后者没经历过大量测试,所以才会堆叠大量的冗余,导致价格高得离谱。让他选,他就选前边的。如果不是他确实这么干了,并且干成了,估计所有人都觉得他脑子有问题。

计划中这台“电驴版”火箭发动机起名叫“猎鹰”,来自《星球大战》里的“千年隼(Millennium Falcon)”,隼(这个字读“笋”)和猎鹰一码事,在英文里都是Falcon。下图就是猎鹰发动机:

20230317094221390.png

2004年左右,马斯克找到了他的第一个客户,也就是美国国防部想发一个小型卫星,其他公司的火箭都贵得离谱,于是找到了报价最便宜的马斯克。马斯克的火箭组装得也差不多了,正在做最后的调试,于是欣然接单。

2006年3月24日,SpaceX开始第一次发射,不过这次发射很快成了个悲剧,火箭升空25秒之后就掉了下来,唯一的一枚火箭发动机也摔了个稀烂,好在国防部的卫星没摔坏。用了一年才重新组装了一枚,这枚表现非常好,一直上升,大家慢慢放下心来,然后又炸了。

这时候公司的钱只够发射两次了,如果再炸两次,马斯克的后半生倒没啥问题,只是SpaceX肯定完蛋了。

重新组装后,在大家望眼欲穿的关切中,火箭缓缓升空,然后又炸了。

SpaceX的员工怀着“明天就散伙”的心态又组装了一枚,当时的资金只够做最后一次发射。2008年9月28日,SpaceX最后一次尝试发射,如果这次失败的话大家就去投简历找工作。没想到竟然成功了。

公司成立六年后,终于开张了。



3


不知道从啥时候开始,马斯克有两个大胆的假设,只要能攒出来一台火箭发动机,就可以攒九个,然后并联在一起装在一台火箭上。一台发动机的叫“猎鹰一号”,九台的叫“猎鹰九号”。只要今后工业化生产猎鹰发动机就可以了,这样可以不断提高可靠性,降低成本。需要大推力,就一直堆发动机,现在最大的猎鹰重型火箭,堆了29个火箭发动机。长下图这样:

20230317094221100.png

把一堆发动机放一起,产生巨大的推力,这个解决方案好像明摆着的道理,可事实上火箭发动机并联是一个世界级的难题。前苏联和美国曾经多次实验,被炸到怀疑人生。太容易出问题了,毕竟十套发动机并联,就像让你连续十次投篮全中一样非常难,随便一个发动机出点问题,整个火箭就炸了。

所以那时候的方案是尽量不适用并联,为了增加推力,就得把发动机不断往大做,大力出奇迹,巅峰状态就是土星五号那样的巨无霸,接近40层楼那么高,把人送上了月球。苏联也研发出了类似的N1火箭。这个火箭测试过4次,都炸了,本来想用这个火箭把人送到月球,最后也没成功。

多说一句,很多小伙伴说那时候计算机和人工智能那么弱,美国是怎么做到在月球降落的,也不复杂,那时候没有人工智能,可是有人啊,飞行员开着飞行器起降,经验丰富的飞行员比啥芯片都好使。有点像日本的“回天”鱼雷打得特别准,因为鱼雷里塞了个人自杀式导航。

马斯克的思路也很简单,加了大量的检测芯片上去,又设计了复杂的算法,一旦检测到哪个发动机故障就把它停了,测试了几次之后,基本已经成熟了。

此外还有那个火箭回收。

这似乎是明摆着的事,毕竟咱们出去上班,不会去一趟扔一辆车。可火箭重复使用在航天工程上却是一件非常非常难的事,涉及回收中导航、姿态控制、热防护、推力调整、高空横向推进等技术难点,随便点问题都可能导致火箭坠毁。

多说一句,为了让火箭保持垂直下落,spaceX使用了栅格翼,前苏联研发的,咱们国家也在用,能增加飞行器的稳定性。也就是说,马斯克不仅吸收美国的经验,还广泛吸收了全世界的经验,下图这个:

20230317094221901.png

SpaceX从2012年开始验证火箭回收的可行性,实验了4年,摔了6次火箭,终于成功了。

由于不断地降成本,SpaceX的猎鹰九号火箭单次发射成本约为6200万美元(马斯克私下表示还能赚30%),而其他航天公司的同类产品则需要1.5亿到3.5亿美元的发射费用。问题是SpaceX的成本还在急剧下降,重复发射次数越多费用越低,在火箭领域也是价格屠夫。

说到这里,就有个问题,马斯克这些招牌小妙招,包括发动机反复使用和多发动机并联,似乎是明摆着的事,初中生都能想得到,为啥在马斯克之前,那些公司都不去做呢?

其实并不是想不到,也不是不想做,而是成本和风险,尤其是风险,会压垮所有官僚组织的创新意愿。

大家干过研发就知道,任何创新都是反复试出来的,火箭更麻烦,炸出来的。马斯克的公司炸了四次他们要崩溃了,炸五次就要倒闭了。如果在一个官僚化的组织里,炸三次领导就别干了。

所以以前那几个大公司,比如波音和洛马一起成立了一个ULA,还有欧洲的ILR,这些体系里每个领导都支持创新,都支持锐意进取,可是任何创新都需要支付大量的成本,还有可能失败,失败了就得追责。领导又不傻,好不容易爬上来,眼看就要安稳高位退休了,为啥要去做高风险操作?

所以欧美航天也进入了“老头政治”状态,整体处于半停滞状态,计算机和半导体这些年大爆发之后,那些老头们却极度抗拒把这些新技术应用到火箭上去,他们只接受自己年轻时候的东西,所有新东西他们都抵制,再说了,万一自己批准的这些项目出了事怎么办?

所以巨头坚决不研发新型发动机,上世纪90年代最后一台RS-86之后,美国就没有新型发动机了,可以看作是整个航天业都进入了老年状态。洛马的明星产品“宇宙神V”和轨道科技的金牛座火箭,使用的都是俄罗斯的火箭发动机RD-180,没啥原因,就是便宜而且稳定,不会出问题,官僚系统最怕出事,每次出事就会有人掉乌纱帽。

大家都这么想,大家一起不进步,一起心安理得骗NASA的经费。

所以很多人说SpaceX是NASA亲儿子,其实不是,波音和洛马合作搞出来的那个ULA才是,只是NASA对这个亲儿子越来越失望,也没办法。所以SpaceX以极低价格给国防部发了一颗小卫星后,NASA开始注意到这个小公司,并且一直在暗中观察。

到了2008年12月,马斯克因为现金流耗尽,彻底山穷水尽,天天在那里纠结应该关闭特斯拉还是SpaceX。NASA送来了16亿美元的大单,今后由SpaceX负责向国际空间站送物资,从此以后SpaceX彻底活了。

比较搞笑的是,马斯克这人非常难相处,跟他相处过的人大部分极度讨厌这人,他的前妻、同事,绝大部分对他没啥好感,大家记得前文说的SpaceX最早期的元老米勒吧?后来也跟他分道扬镳,特斯拉的创始人也被他赶了出去(马斯克是投资人,后来成了CEO)。挽救SpaceX的美国新任航天局局长,曾经差点成为了SpaceX的联合创始人,买卖不成仁义不在,也跟马斯克关系非常差。

局长本来想看着SpaceX进坟墓,不过后来NASA官僚们一起进言,说SpaceX如果真死了,今后就只剩ULA一个傻儿子了,这个傻儿子自己不研发,一直在买俄罗斯的火箭发动机,没救了。局长反复权衡后,最后选择了给马斯克订单。



4


 尾声

很多人一直在探讨中国和spaceX到底有没有差距。

这个其实没啥可说的,确实有差距,而且不小。这一点大家可以看看咱们国家的一些院士们的说法,还是挺清楚的。

上文也说了,SpaceX看着是个民营公司,其实背后是美国积累几十年航天工业的土壤。我们发展的时间太短了,而且经费投入也没法比。

NASA大约有40年是躺着的状态,但是航天相关的那些领域,比如控制、材料、化学、通信等领域的发展并没有停滞,反而依赖全世界人才流入,发展的特别快。

有点像诺基亚和苹果的关系。在诺基亚停滞那些年,制造一台iPhone的技术已经全部成熟,是乔布斯把那些技术放到了一台手机里。马斯克也是一样的,技术一直在前进,但是NASA和其他科技巨头都停滞不前,马斯克把最新技术重新整合了一下,塞进了火箭,经历了一段时间低谷后迅速打垮了那些停滞不前的前辈。

其实大家去问问航天领域的人,就发现他们普遍对马斯克并没有多少恶感,普遍的看法是,马斯克让这个领域重新年轻了起来,又回到了美苏冷战那时候,每隔一段时间就有点新进展。

此外还有更实际的考虑,迫于SpaceX的压力,国内是不是需要上马新项目,有新项目就会提拔新人,增加经费就会给大家涨工资。可以说,特斯拉是汽车领域的鲶鱼,SpaceX是太空领域的鲶鱼。

此外还有不少人在争论“民营航天”应不应该搞,争论这个一点道理都没。大家想想,如果我是个亿万富翁,有个航天梦,想招募几个牛人去搞点研发,替国家分担下科研压力,解决一些高薪就业,就算成不了,也不用花纳税人的钱,做成了成果是社会的,没做成成本是我自己的,钱赔完我自己倒闭,我就问你,有啥道理不支持?

开放民营,某种意义上讲就是让民间有想法的大神用自己的方法去试试,国家啥也不用做,只需要把他需要的东西卖给他就行了,多赢。

这一点上国家想得很清楚,2014年已经开放了准入门槛,已经有民营企业开始搞了,今后我们也是两条腿走路,政府和民营一起发力。

所以说吧,也不用成天担心马斯克比咱们强,没必要,他试过的路径我们也可以走,而且宇宙很大,不至于他进去了咱们就没机会了。

而且咱们国家的航天事业一直发展得非常稳,只是前期投入不足,还有些官僚主义,人才也跑了一些,今后投入跟上了,充分尊重人才,很快就能做得非常好。


0%(0)
0%(0)
标 题 (必选项):
内 容 (选填项):
实用资讯
北美最大最全的折扣机票网站
美国名厂保健品一级代理,花旗参,维他命,鱼油,卵磷脂,30天退货保证.买百免邮.


一周点击热帖 更多>>
一周回复热帖
历史上的今天:回复热帖
2022: 坏土豆:从俄乌战争,读懂美元霸权的真
2022: 战事第21天 数读俄罗斯特别军事行动:俄
2021: 中国驻欧盟使团团长:若有人执意对抗 中
2021: 下个经济计划又来了?拜登准备对富人和
2020: 习大大最好的朋友又发推了 - 中国人病毒
2020: 800万只口罩驰援意大利,中企与意政府达
2019: FBI:受中美貿易戰衝擊 仿製品流入美
2019: 纽约州联邦参议员陆天娜正式宣布角逐20
2018: 特朗普不顾中方反对签署台湾旅行法
2018: 银正雄》台湾绝不是民进党的
 
Jobs. Contact us. Privacy Policy. Copyright (C) 1998-2023. CyberMedia. All Rights Reserved.