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马斯克,算你狠

人类从未停止脚步。

文 | 华商韬略 李凤桃

“星舰准备发射!”

“火箭发动机点火只要0.1秒。”

从4月6日开始,作为无所不在的临时公关,马斯克就不断在推特上广播。

拥有1.3亿粉丝的他,要让一个摩天大楼大小的“铁皮桶”飞向宇宙的更尽头,要让人类可以带着电脑、冰箱和换洗的袜子跟着它旅行,甚至定居火星。

这个“铁皮桶”,就是星际火箭“星舰”。

它皮实耐用、便宜,用完后还能自己返航。在马斯克的设想里,它将在某一天,变身为朴实无华的宇宙交通工具。

在4月20日,这一天又近了一步。

【巨兽出没】

“我个人迈出一小步,人类迈出一大步”。

54年前阿姆斯特朗的回声,正在重演。

美国德克萨斯州南部博卡奇卡的星舰基地,巨兽“星舰”矗立在发射塔上,等待美国联邦航空管理局(FAA)下达环境许可的最后一道批文。原计划4月10日的计划因为批文推迟到17日,但在发射的最后准备时间,气动阀冻住无法工作,提前开启的全球直播被迫中止。

4月20日美国中部时间21点35分,终于万事俱备了。

“星舰”的主人,SpaceX创始人、CEO埃隆·马斯克和工程师们坐在发射台的任务控制中心,监控燃料系统和各部件的状态,做项目清单的最后检查,通过耳机和话筒完成确认。

10、9、8……0,在倒计时的呼喊中,哥斯拉般的巨型发射架松开爪子,星舰底部燃起熊熊火焰,在巨大的白色烟雾中离开地面,飞向苍穹。

作为SpaceX的“新一代太空运载系统”,它的使命是,抵达月球轨道,最终载人、载物到达火星,建设火星城市。

这是一头真正的“巨兽”。

美国宇航局局长比尔·纳尔逊曾炫耀,宇航局的“太空发射系统”(SLS)是世界上最强大的火箭。SLS高98米,超过了纽约自由女神像。

但是在120米高的星舰面前,SLS只能算老二。

作为运载火箭,星舰分为两级,一级为超重助推器,二级为星际飞船,加在一起的星舰,不仅高大,还拥有9米的外径,相当于一栋单层面积64平方米的40层摩天大楼。

相比人类已发射的最大火箭土星五号,星舰高出3层楼;相比中国最大火箭长征五号,星舰是它的2倍高;如果横放在客机巨无霸A380旁边,星舰多出一架客机波音737的长度。

巨大的体积,带来了巨大的重量。

星舰在注满燃料后,总重量超过5200吨,相当于650只成年非洲象,170台压路机,80台重型坦克,或是一艘真正的巡洋舰。

把这样一个庞然巨物送上36万公里外的月球轨道,靠的是39台燃烧液氧甲烷的猛禽-2发动机。

“猛禽”发动机分成地面型和真空型两种,前者高3.1米,喷管出口直径1.3米,内部可供三位工程师同时作业;而更大的真空型,体积更是地面型的4倍多。

二级的星际飞船,安装了3台地面型和3台真空型发动机,干“苦活”的超重助推器安装33台地面型发动机。它们并列排布,如同一个巨大的钢铁蜂巢,起飞时产生7590吨推力,是土星五号的2倍多。

凭借如此推力,星舰成为了有史以来最强大的运载火箭。根据SpaceX在官网上的介绍,该型火箭除了可以把100-150吨货物送上近地轨道,还可以执行载人登陆月球、火星等任务。

相比之下,宇航局2022年11月发射的SLS,只有95吨的近地轨道负载能力。

更重要的是,SLS在把有效载荷送入轨道后将坠毁于大海,无法再利用。而星际飞船是可回收火箭,能重复使用!

如果是不考虑重复使用的消耗性发射,星舰的最大载荷可以达到250吨。

这样一艘前无古人的航天器,甚至让科学家们也坐不住了。

在《今日物理学》杂志上,美国三位天文学家和物理学家曾经发表文章,盛赞马斯克的大玩具:

“如果星际飞船发射成功了,它将极大增强我们的太空能力,从质的角度改变天体物理学任务的构建方式。太空天体物理学任务一直受到发射器能力的严格限制,这在20年里没有发生实质性变化。”

【拨动宇宙游戏的天平】

马斯克“手眼通天”的星舰,是那么强大,又是那么平民。

一张SpaceX火箭制造现场的图片显示,工人们正焊接着不锈钢板,几个铁皮桶形状的箭体竖立地面,场地另一侧还暴露着大片泥土。让人分不清,这到底是建筑工地,还是火箭发射场?

在网上流传的一条视频里,甚至有一个姑娘,骑着马经过星舰的发射场。

整个发射场,没有园区,没有铁丝网,甚至连个栅栏也没有。

马斯克追求的,就是这样既强大、又平民的效果。

航天是个烧钱的游戏,比如美国宇航局的SLS火箭,即使对于富豪,也实在是太贵了。

自2006年该项目启动以来,它的开发成本已达500亿美元。这枚火箭最初计划在2016年发射,但足足推迟了6年,才在2022年完成首次试飞。

SLS的每次发射成本都超过40亿美元,每次发射都要重新建造一枚火箭,即便是世界上最有钱的富豪伯纳德·阿诺特,他2110亿美元的身家,也只够宇航局折腾52次。

很多年前,马斯克就对这个状况不满意。

2016年9月,马斯克在墨西哥举办的宇航大会上公布了“火星登陆计划”,预计通过飞船把人类送上火星。

几天后,他又宣布了星际运输系统的概念,并在2017年公布其修正版,即大猎鹰火箭,这正是“星舰”的前身。

马斯克敢于撂下豪言的,是一个大胆的思路。

他曾经公开表示,过去50年里,太空产业没有真正进步,每一枚火箭都造得像法拉利一样又贵又好,但有时候便宜一点的本田雅阁就能搞定。

于是,朴实无华的不锈钢替代了碳纤维,不仅耐高温而且便宜,成本只有碳纤维的1/300。

早年的火箭都是横着造的,马斯克的猎鹰9号也是如此。但马斯克又一次表示了不同看法:火箭发射都是直的,整个流程也是直的,我们为什么要费力不讨好地横着造火箭。

“不要把地心引力当作敌人,去利用它!”

这让星舰建造变成了搭积木——一层层往上搭的方式,解决了火箭结构因为地心引力而变形的问题。

而高频试验、快速迭代的方式一改航天业的“高精尖”和“一次性”,让航天器可以快速升级和重复利用,成本大大降低。一枚重型火箭不再需要几十亿美元。

生产火箭如同生产一辆汽车那么快捷。2022年SpaceX星舰简报会曾计划,未来每三天生产一艘星舰。

这个计划虽然过于乐观,但实际结果仍然不差。最重要的猛禽-2发动机从2021年末开始不到一年便产出200台,足够供应5枚星舰。

目前,还无法对星际飞船的成本进行准确估计,但马斯克此前曾表示,在未来几年时间内,它的每次发射成本可能会低于1000万美元。

这意味着,它每年都可能发射上几十次。

更重要的是,和SpaceX过去的猎鹰9号相比,星舰可以把太空运输的成本降到更低。

在猎鹰9号之前,人类送一公斤货物上太空,大概需要2万美元左右,猎鹰9号把成本降到了2000美元。星舰则更胜一筹,如果它成功,最终的理想情况可能是每公斤100美元!

哈佛商学院太空经济教员布伦丹·罗索因此评论道:

“它可能会从根本上改变太空经济,以及我们可以在太空中放置多少东西,以及为什么要这么放置。”

这样的效率,会让火箭基地变身为一个工厂流水线,让佛罗里达和德克萨斯的两大发射基地,成为通往太空的民用机场,人们甚至可以来场说走就走的太空旅行,或办一张火星移民签证,幸运拿到绿卡,然后在火星城市找份工作……

这样的结果,正是马斯克所希望的:火箭应该像飞机旅游一样频繁,成为每个人生活中的一部分。

目前,星舰系统拥有多个版本的设计方案,包括测试版、登月版、环月旅行版、货运版等。在登月版方案中,包含了一个1000立方米的超级客舱—按SpaceX前高管Lewis Hong的比喻,大到能把整个埃菲尔铁塔全部拆开,然后整个运上太空。

睡眠舱、餐厅、健身房、会议室和储藏室一应俱全,只能容纳几个人的狭窄太空舱已经成为历史。

这意味着,真正的载人商业航天时代,可能由马斯克开启。

2021年,维珍银河创始人布兰森乘坐团结号飞到86公里高空,将亚太空旅行的票价卖到了45万美元;

蓝色起源CEO杰夫·贝索斯乘坐“新谢泼德号”火箭越过卡门线到达106公里太空,同行座位卖到了2800万美元(折合人民币1.8亿元);

马斯克也将一名前宇航员和3名普通“太空旅客”送到575公里的宇宙深处,绕地球飞行了3天,并分别收取了三位富豪5500万美元(约合人民币3.5亿元)。

一旦星舰发射,过去的亚太空旅行将升级为豪华版的宇宙深空旅行,SpaceX将会把所有官方与民间的同道甩在身后。

在过去的21年里,SpaceX公司从猎鹰1号火箭发射屡试屡败的初创公司,到猎鹰9号时,已是全球发射火箭频次最高的航天大鳄,火箭发射入轨重量占到全球半数。

▲猎鹰9号芯一级成功返回

2022年,猎鹰9号火箭发射了61次,星舰如能在未来10年达到同等发射量,那么每年单星舰入轨重量就能达到6100吨,是2022年全球航空入轨总重量的六倍。

届时,SpaceX在世界航天业的地位将从“首屈一指”变为“唯我独尊”,而马斯克将拥有制定航天游戏规则的权力,将越来越多的商业航天公司挡在门外。

“星链”已经证实了这种可能。自2018年马斯克用猎鹰火箭将通信卫星陆续送入近地轨道,并逐渐形成了一张覆盖地球的通信网——“星链”项目。截至今年2月,星链卫星数量已经达到3822颗,覆盖范围从北美、欧洲、澳大利亚延伸至非洲、南美洲和亚洲。

未来星链卫星将达到1.2万颗,而星舰指数级增长的运力将加快星链的铺设,星链的收入也将反哺星舰开发宇宙深空,并为火星城提供通信基础设施。

这样的能力,让美国官方也坐不住了。

2021年4月17日,美国宇航局宣布,SpaceX成为美国“阿尔忒弥斯”登月计划“载人登陆系统”(即载人登月舱)的唯一承包商。

选中SpaceX的一个重要原因,正是它无以伦比的经济性。

【全世界为他让路】

美东时间2023年4月20日9时,SpaceX工程师约翰·因斯普鲁克表示,技术团队没有在忙任何事情,发射“看起来万事俱备”。

过去一年,星舰多次点火测试,确保这次飞行万无一失。

此前在4月17日,由于压力阀在最后关头出现问题,SpaceX暂停了发射计划。

3天后,它重新整装待发。

按照计划,星舰将在飞行约3分钟后与助推火箭分离,达到轨道速度。它的超重助推器预计落入墨西哥湾。航天器将继续在地标上空约150英里处向东飞行,进入被认为是外太空的高度,最后在夏威夷附近的太平洋上溅落。整个飞行预计持续90分钟。

为了这一天,马斯克和SpaceX走过了漫漫长路。

2006年猎鹰1号第一次发射失败,之后又接连失败两次。那是马斯克的至暗时刻,4年的火箭发射已将他的1亿多美金耗尽,如果第四次发射还不成功,他将一无所有。

幸运的是,2008年的第四次发射成功了,马斯克在绝望中等来了NASA(美国国家航空航天局)的合同订单,也让他痛哭流涕。

在无数次发射、失败、再发射后,猎鹰进化到9号,SpaceX开始尝试对火箭进行回收:

2018年实验14次,失败2次;2019年实验16次,失败1次;2020年实验25次,失败2次;2021年实验31次,失败1次。

2022年,猎鹰9号试验回收60次,失败0次——从此成为了一枚可回收的商业火箭。

而作为更大的巨型火箭,星舰面临的挑战也更大。

2020年2月,飞船原型SN1在液氮压力测试中爆炸;12月,进化到SN8的飞船挑战12.5千米高空试飞时燃料罐爆炸;

▲星舰SN8落地时爆炸第二年3月,进化到SN10的飞船高空试飞第三次爆炸;

▲星舰SN10“神龙摆尾”成功落地,几分钟后原地爆炸

▲星舰SN11当空解体

但在次次爆炸后,却很难观察到马斯克是否沮丧。他甚至还在一次爆炸后立即发布推文:

“我们已经拿到所有所需数据,恭喜SpaceX团队!”

2021年,当SN20飞船和Booster4火箭合体时,马斯克兴奋地开启星舰整体试飞计划,却等不来FAA的环境批文——他们担心发射会给德克萨斯州博卡奇卡发射基地周边环境带来影响,于是,马斯克在佛罗里达州肯尼迪航天中心开始建设第二生产和发射基地。

2022年,首飞火箭再次迭代为“SN24+Booster7”,成为了今天的最新一代星舰。

9点27分,在完成燃料系统和各部件状态的监控、项目清单的最后检查后,星舰进入了5分钟的发射倒计时,发射场内,响起了所有员工的鼓掌欢呼。

9时33分许,倒计时进入了最后40秒,人群继续爆发出持续的欢呼和掌声,随着厚重的烟雾与火焰,星舰拔地而起,发射成功。

发射后,火箭看起来一切正常,它的最高时速一度达到2000公里。

但在发射后3分48秒左右,异常出现了,应当分离的超重助推器,未能分离成功。

于是,在38000米的高空,火箭开始旋转下坠并最终爆炸。

尽管发射未能成功,但在整个互联网上,仍然有来自全世界的无数观众,表达了自己的敬意与祝贺。

SpaceX的工作人员同样集体振臂欢呼,因为早在星舰发射之前,员工们就经常开玩笑——只要不在发射台上爆炸,都算成功。

20分钟后,马斯克缓过来了,他用大家熟悉的调调发了条推文:“祝贺SpaceX团队完成激动人心的星舰首飞测试,为几个月后的再次发射学到了很多。”他的推特首页公告,也随之改为了:“nothing”。

此外,SpaceX也在Twitter回应,“好像首飞还不够精彩,团队将继续审查数据,并努力进行下一次试飞。”

这是一次失败吗?从结果上看,似乎是,但对于马斯克,对于人类航天事业的未来而言,并不一定。

2014年9月,特斯拉总部办公室里,张一鸣、傅盛、黎万强、周航、余晨等一群中国创业者,向马斯克提了个问题:

“你决定做特斯拉时电动车还不火,哪些因素让你觉得它是个机会?”

马斯克回答道:

“我从来没觉得它是个好机会,反而,我一直觉得做特斯拉的失败率比成功率大得多。”

他顿了顿,又补了一句:

“我只是觉得,这是应该要去做的事情,我不想苦等别人来实现。”

如同传记作家阿什利·万斯所说,马斯克投身的三大产业中,太阳城用太阳能发电,特斯拉使用电能,确保地球能源在某一天不被人类榨干,而作为地球B计划的SpaceX,是为了防止地球毁灭,延续人类文明。

在SpaceX的官网上,写着马斯克的一段话:

“你想要早上醒来睁开眼睛时,希望我们的未来会更好——这就是作为一个太空文明的意义所在。相信未来,认为未来会比过去更好。我想不出还有什么比去宇宙中,在那里和星辰在一起更令人兴奋的了。”

【参考资料】

[1]《就在4月,航天的“ChatGPT时刻”即将上演》黔财有话说

[2]《星舰“颠覆”传统火箭,马斯克变革人类航天?》星球电台

[3]《硅谷钢铁侠:埃隆·马斯克的冒险人生》阿什利·万斯

——END——

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