倔强不锈钢:星舰

作者:老和山下的小学僧

本文转载自:老和山下的小学僧

今天咱们聊一个口水四溅的话题,其口水含量堪比中医、转基因、美国登月等老牌争议话题,这便是口水界的新人:SpaceX星舰。

口水战之前,先说点不那么科普的内容。很多人以为苹果手机刚出道时,妥妥的技术创新,但实际上,苹果更像是商业模式创新,乔布斯整合了全世界的优秀技术(当然,整合过程本身也能算技术创新),智能手机横空出世,这个男人也实现了他吹过的牛:改变世界。

那么问题来了,还有哪些行业可以这么干呢?有人尝试了电视行业,有人尝试了出租车行业,还有人尝试了房地产行业,每行每业都有人想做乔布斯,有的跑路国外,有的一地鸡毛,有的盆满钵满。

但不管怎么样,大伙都觉得航天领域是肯定不能这么玩的,诶(ěi),美国人就是不信这个邪!

真正的中美第一次科技战
美国这个国家还是很有意思的,把资本的“恶与美”演绎得淋漓尽致。NASA的伟大就不多说了,本僧在文章里从来不吝啬赞美之情。不过,牛逼也有牛逼的烦恼,那就是太烧钱了!
早些年,NASA发射卫星主要靠波音和洛马的火箭,这哥俩有多狠呢?每次发射都要坑走几亿美元,比如,德尔塔IV型中型火箭,可以把11吨货送上天(近地轨道),平均每次发射费用1.6亿美元,而中国长征三号乙,同样送11吨货,国际上的发射报价只有6000万美元左右。
列强又不缺心眼,所以,就出大事了!
1992年,美国休斯公司为澳大利亚制造的通信卫星,正是通过中国的长征二号火箭打上去的。这在当年可是大事情,专门发了邮票纪念,大伙纷纷以为长征火箭从此走出国门,往后不但不花国家钱,还能帮着赚外汇,只要卯足劲搞生产,凭着价廉物美,包下全球送货业务指日可待啊 ~
倔强不锈钢:星舰
美国人哪能看着你走上人生巅峰啊,于是,就找了个理由,禁止中国火箭发射任何带有美国零件的卫星。那年月,美帝正是如日中天,谁家能不用美国零件呢?没办法,逼得中国只能搞一条龙,卫星制造、发射、运行、维护全套服务。可毕竟是90年代嘛,咱们火箭才刚开始利索,卫星就寒碜多了,很多客户只能咬牙买美国货,所以长征在国际火箭发射市场的占有率就很低。算起来,这应该是真正的中美第一次科技战。
后来,资本的恶愈加赤裸裸,波音和洛马开始联手坑爹,价格逐年上升,大中型火箭的平均报价超过了4亿美元,坑得NASA直拍大腿!正是在这种背景下,美国资本又表现出了可爱的一面。
败也资本,成也资本
2008年NASA为了教训俩亲儿子,决定收几个干儿子,于是,推出了“商业运输服务”项目招标,就是给国际空间站送货,当时来了不少人竞标。
其实,美国很多富豪都热衷于送人上天,成立的航天公司多如牛毛,比如,亚马逊CEO贝索斯创办的蓝色起源公司,英国传奇富豪布兰森在美国创办的维珍银河公司,谷歌创始人佩奇和施密特创办的行星资源公司,马斯克在创办SpaceX之前,也是一个富豪。
既然是神仙打架,大家都是富豪,那就各凭本事吧!最终,轨道ATK公司和SpaceX公司顺利拿下订单。NASA最初要求两家分别送20吨货,ATK公司需要射8次,19亿美元,SpaceX公司需要射12次,16亿美元。这一看,NASA觉得干儿子比亲儿子厚道太多了,于是,又续签了几次。
可惜,ATK公司火箭做得不错,但PPT做得不行,资金很快出了问题,2018年被军火巨头诺格收购。而SpaceX却混得风生水起,可重复使用的猎鹰火箭光彩夺目,资本家排着队一轮一轮来送钱。
倔强不锈钢:星舰

很多人都说SpaceX的技术都是NASA给的,马斯克老马不过是捡了个便宜,这话也对也不对。

按理说,NASA是甲方,出钱就行,技术和产品是承包商的事情,但实际上,NASA是深度参与过程的。很多时候NASA签约的并不是一项成熟技术,而是个半成品,还得继续烧钱研发,这个钱经常是NASA给的。这么看,NASA也算是一个风险投资机构。

2006年,NASA看完老马的PPT就拿出了3.96亿美元,啥也别说了,先打两发试试(两次试验飞船的发射费用)。后来火箭三连炸,直到2008年第四次才成功。NASA一看,可以了,别折腾了,来签合同吧,于是就签了16亿的送货合同。

然后,2008年签的合同,2012年才第一次给空间站送货,那这四年在干嘛呢?当然还在搞研发嘛,NASA根据SpaceX的研发进展,不断把钱拨给老马,直至技术成熟为止。如果中间你掉链子了,那就淘汰出局,没钱拿了。

要这么的话,SpaceX妥妥捡了NASA的便宜啊!别急,NASA撒钱可不止撒一家,这是个习惯性动作。

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包括波音这种巨头,也会从NASA薅一点研发经费,而NASA的钱来自国会,所以这事儿可以理解为国家补贴,这个词咱们就不陌生了。

但是光从NASA薅钱,加上老马自己砸的2个亿,显然不够火箭烧的。于是,有趣的美国资本就开始发酵了。

老马一方面利用NASA的合同大肆向社会融资,你们想想,连NASA都认了,还有啥不放心的呢?所以钱哗哗就来了。另一方面,拿着钱到处挖人,这谁扛得住啊,其中有不少NASA研发人员蹭蹭就跳槽了,承载技术的终究还是人嘛,人一到技术不就到了嘛,所以老马的技术呼呼就涨了。

这一切,在外界看来,NASA就等于给老马送钱送人送技术了,遂戏称SpaceX是NASA的私生子。其实这么说还是有失公允的,首先NASA的钱是雨露均沾,众干儿子都拿了,其次,人才流动是正常现象,美国的太空公司有一大摞,进进出出是难免的。

SpaceX的崛起离不开NASA扶持,这话不假,但更多的原因是,资本敢于押宝,而老马擅长让资本押宝。这和当年爱迪生忽悠资本家押宝电灯颇有几分类似,很多人不知道,爱迪生并不是第一个发明电灯的人,他的工作是改良电灯使之商品化,而在整个改良过程中,爱迪生最大的贡献,甚至可以说唯一的贡献,就是弄钱。

当然,资本家可不傻,押宝的背后,是老马走了一条截然不同的航天路线。
本僧以前评价SpaceX时说过这么一句话:把航天如此专业的领域大众化娱乐化,并消耗民间资本去押宝尚不成熟的技术,究竟利弊几何,或许过个二十年会更明朗。如果押宝成功,可以参考乔布斯,如果最终无法盈利,可以参考咱们假老板。
显然,这是低估了老马,才过三年,已经足够我们再做一轮小结,至少他吹的牛不能再等闲视之了。

技术的边界

SpaceX早期的玩法和苹果类似:整合全世界的优秀技术,完成一项前所未有的壮举。这涉及到另一个话题,如果不惜代价,目前的人类科技可以做到什么程度?
通常,这类问题是没啥意义的,因为风险高、代价大的破事,除了美苏争霸脑袋发热时会干,平时资本是不会光顾的,无论是国家资本还是民营资本。如果没钱,不管啥想法都只能凉拌,所以,问题的关键是弄钱,诶(ěi),老马就是有这本事。

弄钱是个商业话题,不在本僧业务范围内,反正老马就是弄到钱了。

行了,既然有钱了,那就开始嚯嚯呗!比如,历来要求精益求精的宇宙飞船,也许用厨房里的304不锈钢就能搞定,老马说:这项目我投了,钱拿去,谁还有梦想?!

所以,SpaceX公司有不少类似“用不锈钢造飞船”这种匪夷所思的项目,争议自然就难免了。这事儿见仁见智,咱也不多嘴了,还是说说不锈钢吧。

其实,不锈钢是很好的东西:耐高温,强度高,易加工,价格还不贵,就是有点重(这对上天来说,确实是个大麻烦)。就因为太重,导致这么优秀的不锈钢很少用在航空航天领域。

不过,也有例外。

无人不晓的米格25,就是用不锈钢打造的一段传奇。当年,美苏卯足劲飙飞机,但因为空气摩擦温度太高,速度上不去,毛子一拍大腿,用不锈钢造了一堆米格25。虽然米格25空重过大,干不了什么正经活,但速度可以轻松甩开同时代的导弹,一度把美帝吓得不轻。

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这至少说明不锈钢在天上并非一无是处,三哥很快就领悟了真谛,立志向毛哥学习。于是,印度GSLV.MK3大型运载火箭,采用了大量不锈钢来提高火箭强度,省得去研发又轻又坚固的复合材料,至于有效载荷,少一点又如何呢,大不了多射几枚嘛。

还别说,三哥的大火箭表现真不错,射了几次稳稳的,未来还打算用在载人飞行上。

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不锈钢飞机有了,不锈钢火箭有了,再有人整出一个不锈钢飞船,也就没那么奇怪了。

SN1到SN20

SpaceX已经有了帅到掉渣的可重复使用火箭,而且技术日趋成熟,颠覆了很多人对航天领域的认知。

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如果上面再配一个可重复使用的星舰飞船,那么整套下来,上天就和坐大巴一样便捷了,加完油就能跑,人类航天事业由此进入快车道。有了这等功绩,日后到地下才有底气找乔布斯唠嗑。

说干就干,星舰飞船延续了老马一贯的风格:低成本+帅气。

帅气的事情不归本僧解读,至于低成本嘛,用不锈钢是没跑了,就是厨房里刀叉锅瓢用的那种最普通的304不锈钢,这点成本在航天领域几乎可以忽略不计。

不锈钢星舰上天的思路也不复杂,大力出奇迹嘛,多按几台发动机,管你有多重,照样送上天。SpaceX只有一款小巧玲珑的发动机,但发动机并联技术实在让人咋舌,中型火箭就用9台,重型火箭就用27台,还不够的话,就再加2台。送星舰上天的火箭,最终装上了29台发动机。

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上天的事情解决了,回来的思路就复杂了。简单来说,前半段和以前的航天飞机类似,趴着往下飘,这样可以增加空气阻力,节省燃料。到了最后一段距离,飞船转为竖直方向,发动机点火减速,缓慢落地。这需要很高超的飞行控制系统,靠4片小翅膀和底下3台矢量发动机共同完成。注意看,发动机点火后,前面小翅膀立马伸直了。

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也就是说,你只要保证并联发动机不歇菜,随时停车,随时启动,再保证飞控系统能从容调整飞行姿态,那么,把不锈钢送上天就没啥不可能的。

思路有了,那就开干吧。

和不锈钢造飞船一样让人咋舌的,是星舰的研发速度和研发手段:大棚焊接,露天安装,大胆设计,敞开了随便炸。

倔强不锈钢:星舰
倔强不锈钢:星舰

星舰的原型机SN系列,计划从SN1到SN20,炸20次搞定。

2020年2月28日,SN1,地面压力测试,爆炸。

2020年3月9日,SN2,通过压力测试。

2020年4月3日,SN3,低温强度测试,解体。

2020年4月27日,SN4,通过低温耐压测试;5月30日,静态点火试验,爆炸。

2020年8月4日,SN5,完成150米跳跃飞行。

2020年9月3日,SN6,再次完成150米跳跃飞行。

2020年9月22日,SN7,破坏性测试。

2020年11月10日,SN8,完成12.5公里高空飞行,落地时爆炸。

2021年2月2日,SN9,再次高空飞行,落地时爆炸。

2021年3月3日,SN10,再次高空飞行,成功落地,但几分钟后爆炸。

2021年3月30日,SN11,浓雾中起飞,下降时爆炸。

这一口气废了11个,老马觉得已经有心得了,没必要飞SN12-SN14,直接上SN15。

2021年5月5日,SN15,完成10公里高空飞行,并成功着陆。

好了,老马觉得,这事儿已经成了,没必要飞SN16-SN19这种只能蹦十几公里的大铁桶,直接上SN20,一步到位蹦太空。
于是,人类史上最高的火箭来了。
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70米的火箭,50米的星舰,加一块有120米高,号称有效载荷超过100吨,甚至有可能刷新土星五号的世界记录。
不到2年时间,星舰从呆萌小巧的圆桶,一路成长为高大雄壮的世界之最,不得不说,老牌工业强国的底蕴不容小觑。
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起初,只是在地面测试的铁桶。
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然后,可以蹦十几公里高,并且平安落地。
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现在,打算直接上太空,动真格了。
因为星舰是趴着下来的,所以肚子温度比较高,装了隔热瓦,背面就没必要浪费了,不锈钢耐高温可不是开玩笑的,真是省钱省到家了。
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SN20的发射时间一拖再拖,说是年底前肯定能上天。不管最后成功与否,确实是很了不起的事情,而且照现在这架势看,老马还有钱可以继续炸,未来还是挺值得期待的。

行业屠夫?

SpaceX的猎鹰火箭已经把德尔塔4中型火箭给挤下岗了,2019年8月22日,德尔塔4中型火箭为美国空军发射了一颗第三代全球导航卫星02星,作为谢幕之作,从此退出历史舞台。

猎鹰中型火箭在国际上抢订单抢得非常凶残,即便咱们这么实惠的价格,也屡屡中枪。要是不锈钢星舰的路子再走通了,那别人家的重型火箭也要没活路了。

当年登月的土星五号近地载荷是118吨,也就是说,你要是能把118吨的货一次性送到太空,就能实现登月,但土星五号这种玩法实在过于烧钱,与登月收益完全不成正比,最后的结局和郑和下西洋一样,被砍了。星舰很有可能会超过土星五号的载荷,而现在的登月装备一定更轻更小,再加上低到令人发指的价格,那登月的意义可就不同了。

不过,连SN20都还没上天呢,现在讨论登月是不是太早了?只要钱到位了,星舰一定会不停迭代,照现在SpaceX三班倒不停工的架势,星舰蹦上太空后,很可能就开始蹦月球了,蹦的次数多了,可就不好说了。

那么,钱能及时到位供老马继续炸不锈钢桶吗?一定会的,因为NASA已经把登月合同独家给了星舰,整整29亿美元。这事儿把蓝色起源公司惹毛了,公司创始人兼亚马逊CEO世界首富贝索斯,直接把NASA告到了法庭。

如果29亿不够烧,也没问题。只要这钱能撑到星舰稳稳上天就够了,即便落地还不稳,星舰一定会开始对外接活。就像以前的猎鹰火箭,上天送货赚钱,回来就当练习回收技术,一边干活一边研发,惬意得很。

退一步讲,就算星舰接不到活,老马一定还有办法搞到钱。再退一步讲,就算老马搞不到钱,路都趟成这样了,底子还在,总会有人接盘继续烧钱的。

SpaceX的另类做法带给航天领域很多思考,这方面的讨论有很多了。不过,我们把眼光再放大一点,如果人类有办法把那些浪费的资源(钱)集中起来,去尝试一些仰望星空之类的浮夸行为,想必也是一件很浪漫的事情。

最后,转一则推特上的“假”消息:相比于新火箭,客户更加愿意相信老马的二手火箭,于是,SpaceX不得不为一枚新火箭喷漆做旧。

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