星舰创造历史!马斯克凭啥带领SpaceX成为地球最强

发煌说历史 2024-03-15 09:14:25

壹 俄罗斯人

2002年2月的一天,莫斯科市中心附近的一幢大楼里,跑到俄罗斯买火箭的马斯克,差点在谈判现场跟俄国人掀了桌子。

当时的马斯克刚过而立之年,还有点愣头青,但已经是一名声名鹊起的亿万富翁。自1995年开始,他在互联网领域先后创办了三家公司,身价超过一亿美元,成为硅谷打工人的创业偶像。但接下来他决定离开互联网行业,出人意料地选择了进军太空领域。

马斯克对太空的执念,可以一直追溯到童年时代。他的家族有着非凡的冒险基因,外祖父约书亚·海德曼,上世纪50年代就经常开着飞机满世界探险,有时候甚至还会带上孩子。当时报纸上报道过,他是唯一驾驶单引擎飞机从非洲飞到澳大利亚的私人飞行员。马斯克将这位外祖父视为偶像,认为自己非同寻常的冒险精神便来源于此。

小时候马斯克嗜书如命,八九岁时接触到了对他的人生影响最大的一本科幻小说《银河系漫游指南》,从此对太空痴迷不已。12岁时,他还用BASIC语言编程设计了一款叫Blastar的电子游戏,灵感便来源于科幻小说中的太空场景,他把这款游戏卖给了南非一家电脑杂志,赚了500美元。

马斯克的第一次“创业”

这种自学成才的编程能力,还使马斯克获得了人生第一桶金。1995年,马斯克本打算在斯坦福大学读博士,然后他看到了互联网的潜力,在入学第二天辍学创业。他与弟弟金巴尔一起创办了网络软件公司Zip2,1999年又创建了在线银行X.com,也就是后来的PayPal(支付宝的模仿对象),这两次创业使他刚30岁时就成了亿万富翁。现在,他觉得自己终于有了实现儿时梦想的资本。

不过,理想很丰满,现实很骨感。

作为航天领域的门外汉,马斯克调研了一圈,然后发现制造业和互联网根本就是天差地远的两回事,而航天领域门槛尤其高,即使他手握一亿美元现金,扔进去还是连个水花都看不到。算来算去,还是直接从俄罗斯买火箭最划算。苏联解体后,俄罗斯承接了大量前苏联军工遗产,很多导弹被俄国人从仓库搬出来大甩卖。马斯克打算以2000万美元的价格购买三枚弹道导弹,改装之后用作运载火箭。

年轻气盛的马斯克跟俄国人很不对付。最后一次交锋,借着伏特加的酒劲,他开门见山地问对方导弹价格,对方回答每枚800万美元,马斯克直接还价800万美元两枚。俄国人像看白痴一样看着马斯克,脸上挂满嘲讽的表情:“别闹了,小伙子,没钱就别玩火箭了”。

与俄罗斯人

最后当然是谈崩了,马斯克愤然离席,同行好友都觉得这书呆子遭此挫折也好,免得继续浪费钱。谁知在去机场的路上,马斯克默默在电脑上拉了个电子表格,算了下制造一枚火箭的基本成本,然后扭头对朋友说:“我觉得,我们可以自己造火箭”。

当马斯克说出这句话时,人类的航天活动大致是这样的局面:冷战时期美苏太空竞赛、技术突破你追我赶的盛景早已是过眼云烟,人类对太空的探索已经原地踏步多年。俄罗斯用于前往国际空间站的“联盟”号载人飞船,还在使用几十年前的旧设备,上面的机械旋钮和电脑屏幕,自1966年首飞以来就没更换过。至于美国,迈向宇宙的纪录依然停留在六七十年代的阿波罗计划,停留在“土星5号”火箭。

太空探索是如此的昂贵,在这个星球上只有少数几个大国玩得转,从来没有一家私营公司能够涉足其中。所以当马斯克拿出一亿美元砸到航天事业时,朋友都觉得这家伙肯定是疯了。

贰 冰激凌、股票期权与第一性原理

从俄罗斯回来后没多久,马斯克就拉起一小队人马,在洛杉矶机场附近的一个旧仓库里,成立了太空探索公司SpaceX。一开始员工数很少,运货的卡车把电脑、办公桌运到公司,马斯克打开卷帘门,自己动手卸载设备。

SpaceX成立

当时美国航天产业的情形,简单概括就是:政府主导,巨头瓜分。波音、洛克希德·马丁等少数老牌公司瓜分了市场,两家合营的公司“联合发射联盟(ULA)”基本垄断了NASA的火箭发射业务,后来者很难进入。高度封闭和垄断,使这些巨头公司墨守成规,官僚作风严重,一些有进取心的工程师早就心存不满。这时候,SpaceX给了他们新的选择。

从互联网跨行来的马斯克,将硅谷创业公司的风气带到了古板的航天产业——酸奶冰激凌、股票期权、快速决策,以及扁平化的公司结构,这种互联网作风吸引了很多喜欢冒险的顶级工程师。

这里面,就有让马斯克下定决心创建SpaceX的关键人物,汤姆·穆勒。他曾在TRW公司工作15年,主持了TR-106发动机的研发。TR-106是个超大推力的液氧液氢发动机,海平面推力接近300吨,是目前世界上最顶级的同类发动机之一。加入SpaceX后,穆勒作为首席科学家为大名鼎鼎的猎鹰火箭开发出了梅林发动机。

汤姆·穆勒

SpaceX的高管中,还有曾在波音公司担任运营副总裁、管理德尔塔火箭和“大力神”号火箭生产的克里斯·汤普森,波音最优秀的火箭测试专家蒂姆·布扎等等,他们都是美国航天工业最顶级的人才。有时候,马斯克还会亲自到顶尖大学的航天学院打听,找到那些成绩最好的学生,直接邀请他们到SpaceX工作。

马斯克和其他年轻的工程师会工作到深夜,然后在电脑上玩多人射击游戏比如《雷神之锤Ⅲ竞技场》,有员工回忆:“我们会像一群疯子一样尖叫,冲对方咆哮,而埃隆就活跃在我们当中。”马斯克通常是胜利者,另一名员工说:“他在这些游戏中的表现令人震惊,他的反应快得惊人,熟悉所有诀窍,也知道如何偷袭别人。”

在SpaceX,航天工业的很多传统做法被颠覆,尤其是马斯克引入他那著名的第一性原理: 除了最基本的物理学定律,其他一切都可以被推翻,这给SpaceX带来了“质疑一切”的创新文化。“ 我们希望能够变革航天产业。如果这里的规则让你裹足不前,那么你就必须打破它。” 在SpaceX,离经叛道不是罪过,而是被鼓励的常态。

在过去,火箭零部件制造需要严格遵守军方和NASA设置的数百种规格,工程师早已把这些当做金科玉律,没有人会提出质疑。但是在SpaceX,讨论火箭燃料箱测试问题,当工程师说这是“军方标准要求”时,马斯克会坚持追问“谁起草的,为什么?”

他们进展神速,SpaceX成立一年后,2003年,马斯克飞到华盛顿,拿到了SpaceX的第一份合同,为军方发射一颗小型战术通信卫星,金额350万美元。为了提升公司影响力,马斯克还将猎鹰1号火箭带到华盛顿,在美国航空航天博物馆外搞了个公开活动,给NASA的局长留下了深刻印象,后来还专门派人跑到加州的SpaceX工厂参观考察。

SpaceX早期车间

年轻的SpaceX初生牛犊不怕虎,任何权威都敢于挑战,甚至包括NASA在内。说起来,NASA是美国航天产业的主管部门,但马斯克与NASA的官员不止一次发生冲突,开会的时候,他会不留情面地斥责在座的官员,甚至把对方的“愚蠢言论”整理出来发给对方上司, 最离谱的是还把NASA告上了法庭。

2004年的时候,NASA未经竞标过程就将一份价值2.27亿美元的合同给了SpaceX的竞争对手、另一家私营火箭公司。马斯克在NASA任职的好友跟他解释,NASA之所以这么干,是因为那家公司财务状况不太好,NASA不想让它倒闭,算是拉一把,但保证后面会有其他项目给SpaceX。

马斯克不理会NASA的解释,威胁要起诉NASA的不公平待遇。当时SpaceX所有高管都劝马斯克,这么干可能会让公司永远失去与NASA合作的机会。SpaceX最终在这场纠纷中获胜,NASA被要求将该项目开放竞标,SpaceX也拿到了其中很大一部分订单。

不过,正如有句话说,历史总是螺旋形地前进,SpaceX的命运也是如此,这个朝气蓬勃、气势如虹的团队,很快就将遇到最严重的生存危机。

叁 只能救一个

2007年,漫威筹拍电影《钢铁侠》,主演小罗伯特·唐尼想在现实生活中找点灵感,来到了SpaceX的总部,在马斯克的陪同下参观了一圈。唐尼感叹:“我不是一个会被轻易撼动的人,但是这家伙和这地方让我大开眼界。” 在他看来,影片中的钢铁侠和马斯克是同一类人。

不过生活不是电影。

《钢铁侠》第一部上映后票房大卖,漫威电影宇宙自此开启,一直辉煌了十多年。而现实中的马斯克,2008年却像碰上了水逆,倒霉事儿接二连三:公司濒临破产,出生不久的儿子意外死亡,跟第一任妻子的离婚闹得满城风雨;电视上,他景仰的登月第一人阿姆斯特朗,公然怒批SpaceX不靠谱。

当时SpaceX连续试射了3次火箭,但无一例外均以失败告终。尤其是第三次试射,马斯克全力以赴,抱着必胜的信念赌了一把,让火箭携带了一颗昂贵的美国空军卫星,以及两颗来自NASA的小号卫星,还有《星际迷航》中扮科特扮演者的骨灰。结果,火箭又一次炸毁。

2005年,夸贾林礁,寒酸的发射场地

马斯克与汤姆·穆勒在控制室

公司资金面临枯竭,马斯克手里的钱已经不够第四次发射,他卖了自己的迈凯轮跑车和一些其他财产,但无济于事。雪上加霜的是,他的另一家公司特斯拉,当时也快要破产了,马斯克算来算去,发现手里的钱最多只能选择救一个。

马斯克向来以超强的抗压力著称,但2008年那次,一连串的危机几乎达到他所能承受的极限,他的第二任妻子莱莉回忆,马斯克经常半夜做噩梦并尖叫着惊醒,“他会在睡着的情况下,爬到我的身上开始尖叫。”

他到处借钱,弟弟金巴尔把多年持有的苹果股票卖掉给他筹钱,就连特斯拉的普通员工有的也给他签了支票。最后救了SpaceX的,是他互联网创业时的伙伴,他们给马斯克注资2000万美元,把公司从死亡边缘拉了回来。

2008年9月28日,猎鹰1号第四次发射成功,创造了历史,成为第一个由私人制造的、从地面进入预定轨道的火箭。马斯克的团队只有500名员工(波音公司的同类部门有50000人),他们从头开始设计整个系统,自己完成所有建造工作。

这次成功的发射挽救了私营太空事业的未来。

2008年12月,NASA的航天主管打来电话:SpaceX将获得一份价值16亿美元的合同,在空间站和地球之间进行12次往返运输。马斯克高兴坏了,在电话里嚷嚷:“我爱NASA,你们真棒!”连他的电脑登录密码都改成了“ilovenasa”。

肆 把五角大楼告上法庭?

一位长者曾经说过:一个人的命运呐,要依靠自我奋斗,但也要考虑历史的进程。在谈及SpaceX的狂飙突进,有必要说几句美国商业航天发展的历史背景。

早在1980年代,美国就开始有意改变过去政府和军方主导的航天发展策略,通过了对后来影响深远的《空间商业发射法案》,将火箭发射业务外放给商业公司。不过,限于当时种种条件制约,商业航天的春天并没有因此到来,真正的转机一直要等到21世纪后,连续三届美国政府开始大刀阔斧改革航天。

奥巴马时期通过了《关于促进私营航天竞争力、推进创业的法案》和《商业航天发射竞争法案》,要求原本啥都要管的NASA聚焦在深空探测和科学研究上,把最赚钱的近地空间业务放开给私营航天公司。

比如2009年启动的“商业乘员开发”(CCDev)计划,NASA为企业提供需求和部分资金,企业则负责航天器的开发和制造。这是一个具有划时代意义的改变,美国的商业航天企业大都是那时诞生的。相应的,大量技术也允许转移,人才也鼓励流动,给原本一潭死水的航天领域带来了新的活力——SpaceX也成为这股潮流中的受益者。

与奥巴马在卡纳维拉尔角

举个最典型的例子:国际空间站两大合同,2008年的商业货运服务和2010年的商业载人项目,两个合同加一起超过百亿美元,它们都要求只能交给商业公司。当时SpaceX三射三炸,眼看就要破产倒闭,NASA的资金支持,使SpaceX得以度过那段艰难时刻,起死回生。

至于技术上,SpaceX的货运和载人飞船,都得到了NASA全程指导和技术转移;而新一代的猛禽发动机,有美国空军参与研发。虽然如此,SpaceX对旧体制的抗争也从未停止。

第一次飞向国际空间站的龙飞船

2014年的时候,五角大楼准备向联合发射联盟(ULA)提供一大批高达110亿美金的合同,这家公司是波音和洛马的亲儿子。但另一边,SpaceX连发射火箭所必需的空军认证资格都拿不到,直接被排除在外。

马斯克非常不满,一面威胁提起诉讼,一面在舆论场上大发牢骚:ULA的发射费用是SpaceX的四倍,他们的发动机都是俄罗斯人的,而SpaceX的是自己造的。这么一番拉扯下来,双方最终和解,结果是SpaceX拿到了26亿美元的将宇航员送入国际空间站的合同,波音是42亿。在航天军工领域,像这样的抗争一直伴随着SpaceX的成长史。

不过事实证明,NASA和军方对SpaceX这样的私人航天的宽容与扶持,最后也收到了丰厚的回报。

2011年,美国最后一架航天飞机“亚特兰蒂斯号”退役,自此之后,美国就没有了将航天业送往太空的能力,NASA不得不找俄罗斯合作,搭乘俄罗斯的“联盟号”飞船进入国际空间站。至于价格,俄罗斯当然是毫不客气的:一个座位2000万美元,爱买不买,简直比马斯克买导弹还要坑。但NASA没什么好办法,转头看看波音、洛马等传统航天巨头,一个比一个不思进取,实在指望不上。

直到2020年5月31日,SpaceX的一枚猎鹰9号火箭,使用自家开发的龙飞船,将两名NASA宇航员送往国际空间站,美国再次获得了将宇航员送往太空的能力,这是全球历史上第一次商业载人航天,美国总统特朗普和副总统彭斯亲自到现场观看发射。

“没人比我更懂火箭”

从那之后,美国再也没向俄罗斯购买过联盟号飞船的服务。不仅如此,SpaceX还让NASA第一次进入廉价航天时代。

传统航天时代,每次发射成本高达数亿美元,而现在SpaceX 的猎鹰 9 号火箭发射一次的价格为 6000 万美元,甚至比俄罗斯都要低。SpaceX的猛禽发动机,现在一个星期就能生产7台,每台成本只有百万美元,连以前的十分之一都不到。2021年欧美国家发射了 84 次火箭,超过 70% 靠 SpaceX。

在航天产业,便宜、快速、可靠曾是不可能三角,但这个不可能三角被SpaceX打破,他们几乎将火箭做出了消费电子产品的节奏。

问题是,SpaceX是怎么做到的?

伍 成本杀手

众所周知,不管是造汽车还是造火箭,马斯克都有个外号“成本杀手”。与波音、洛克希德·马丁这些传统巨头相比,SpaceX一开始并没有技术上的优势,但在成本控制上却足以把巨头们按在地下摩擦。

首先是垂直整合策略。联合发射联盟(ULA)有1200多家供应商,连发动机都从俄罗斯买,反正最后有政府部门兜底,花起钱来毫不心疼。而SpaceX,创业之初最大的特点就是穷,80%以上的零件都是自己开发、制造,然后工程师们发现,可以削减的成本简直匪夷所思。

马斯克自己搞出了个概念,叫“白痴指数”,指某个零件的价格与其基本材料成本的比值。如果一个产品的“白痴指数”很高,那就一定可以通过规划设计出更有效的制造技术来大幅降低它的成本。

比如飞船上的无线电设备,其他公司使用的工业级设备需要花5万~10万美元,而SpaceX将其降到了5000美元;最离谱的是火箭的主体计算机系统,其他公司造价通常超过1000万美元,而马斯克希望造价不超过1万美元,而最后他们差不多真就用这么少的钱造了出来。1000万到1万,怎么听着都像是段子,但这是SpaceX高管在采访中亲口所说。

其次,SpaceX采用了快速迭代的方法。老牌巨头们的传统做法是“不求有功,但求无过”,花数年时间和大量资金完善设计方案,尽可能避免爆炸,而SpaceX的风格是不断试错,快速迭代。迅速制成火箭和发动机原型,进行测试,炸毁,修改,再次尝试,直到最后做出能用的东西。

看SpaceX早期发展历程的话,基本就是炸炸炸,隔三岔五炸火箭。猎鹰 9 号成功回收前,发射过 20 次火箭;而 Starship 测试发射前,SpaceX 至少测了 10 艘不同的 Starship,炸毁 8 艘。

最后,SpaceX还有降低火箭发射成本的最大利器:火箭回收。这又是一个曾被嘲讽“不可能”、“没必要”的项目,但最终被SpaceX证明是商业航天的未来。

猎鹰重型火箭着陆

这一切都有一个前提:与其他公司CEO不同,马斯克自己就是个工程师。他虽然不是学航天出身,但自学能力惊人,有SpaceX员工回忆:“他对火箭的物理原理了如指掌,没有人能胜过他。我见识过的他的心算能力,简直不可思议。他可以同时参与两个讨论,一个关于发射卫星,另一个关于我们能否将“龙”飞船送入正确的轨道,然后即时在脑子里解开所有的方程。

龙飞船,只花了4年时间开发设计。最初就是马斯克带着几个年轻工程师开展起来,他们借鉴了过去的宇宙飞船,阅读“双子座”和“阿波罗”号宇宙飞船的所有论文。“龙”飞船的总成本是3亿美元,其他公司的宇宙飞船项目成本比它高10~30倍。

汤姆·穆勒与马斯克并肩奋战了近20年,他在采访中说,SpaceX刚成立时,马斯克对火箭发动机了解的不多,但现在,他可以说已经成了这方面的专家。这也是为什么,马斯克能够快速做出决定,失败后快速改进、迭代。

陆 永无止境

如果马斯克的目标创建一家火箭公司来赚钱,那么2018年他就可以卸甲归田了。

当时的SpaceX,开发出了可重复使用的猎鹰9号火箭,开发出了一套自己的通信卫星Starlink,SpaceX业务不断涌来,再也不用为钱发愁。但马斯克的目标不仅是成为太空企业家,他的目标是将人类送往火星。

这就是为什么他在2017年9月宣布,SpaceX将开发一枚更大的、可重复使用的运载火箭,它将是有史以来个头最高、推力最强的火箭。这款火箭,后来被命名为“星舰” (Starship)。

这个人类有史以来最强大的发射系统,配置33台“猛禽”发动机,有40层楼高,推力超过阿波罗登月使用的土星5号,能够将150吨载荷送往近地轨道。更重要的是,由于火箭可回收复用,载人航天将第一次有望实现白菜价。

人类最强大的火箭系列

这时候的SpaceX已经不像刚成立时摸索前行,无论降成本还是快速迭代,都已轻车熟路。

传统火箭的主体都用碳纤维复合材料制造,因为碳纤维不光足够强,还足够轻,可以有效降低火箭自身重量,唯一的问题是,太贵,市场价每公斤 130 美元。

马斯克再次发挥他出色的工程师直觉,建议使用不锈钢,一开始几乎所有人都反对,因为不锈钢实在太重了,但它却足够便宜,每公斤只要4美元。而且不锈钢耐高温,只有一部分与大气层有接触的外壳部分需要加隔热罩,其他地方不用。这么一通操作下来,一艘星舰能省掉 400多 万美元。

内部元件也一样。传统上,航天公司会采购专门为高辐射环境研发的计算机设备,成本极高。而SpaceX 量产的猎鹰 9 号火箭上,直接安装了三台双核 x86 的计算机,飞行全程,只要三台计算机有一台能正常工作,就不会出问题。

每生产一枚火箭,SpaceX 就会迭代流水线,提高效率、缩短制造时间。2019 年,SpaceX 的工程师和技术人员制造第一艘星舰的原型用了 8 个月。半年后,SpaceX 只用 1 个月的时间,就能造一艘。

星舰

2023年4月,星舰第一次发射,升空4 分钟后炸毁,但爆炸后,SpaceX 总部大楼传出了欢呼声,还有人开了一瓶香槟——因为他们成功实现了预期目标,一如公司的口号: Fail fast, but learn faster(失败的快,但学习的更快)。

一年后,2024年3月14日,星舰创造历史,人类迈入航天新时代。

柒 暗淡蓝点

1990年2月14日,当“旅行者1号”飞船完成首要任务之际,美国天文学家卡尔·萨根说服美国国家航空航天局,让控制中心发出指令,让飞船调转方向,拍摄它所探访过的行星。NASA最终从这个动作中编译出60帧照片,编辑成了一幅太阳系全家福,当中一张照片刚好把地球摄于镜内。地球在这张从40亿英里外(64亿公里外)拍摄的照片中,只是在照片里一个渺小的“暗淡蓝点”。

暗淡蓝点

卡尔·萨根后来写下了那段著名的文字:

“再来看一眼这个小点。就在这里。这就是家。这就是我们。在这个小点上,每一个你爱的人,每一个你认识的人,每一个你听说过的人,每一个人,无论是谁,都在此度过一生……每一个猎人或征服者,每一位勇士或懦夫,每一位君王或农夫,每一对陷入爱河的年轻伴侣,每一位为人父母者,每一个所谓的‘超级巨星’,每一个所谓的‘至高领袖’,每一位我们人类史上的圣人或罪人……我们的一切一切,全部都存在于这样一粒悬浮在一束阳光中的尘埃上。

“旅行者号”发射于1977年,当时美苏太空竞赛,两个超级大国你追我赶,从50年代开始竞相发射人造卫星,探测金星、月球,迈向宇宙深处。

肯尼迪1961年向国会宣布登月计划,投入250亿美元(相当于今天的 1500 亿美元),数千名科学家、超过40万名工人,在当时没有强大的计算机的情况下,仅仅历时8年,1969年就实现了首次登月。《阿波罗是如何飞到月球的》一书中评价,阿波罗计划是用 20 世纪的技术实现 21 世纪探险的典范,它提前了两代人的时间。

1968年库布里克拍出大名鼎鼎的《2001太空漫游》——站在当时那个年代,人类在21世纪似乎理所当然能够畅游太空,然而这些并没有发生,《麻省理工科技评论》有一期封面文字:You Promised Me Mars Colonies. Instead, I Got Facebook. (你承诺予我火星殖民,然而,最终我只是得到了 Facebook。)

“旅行者1号”离开地球40年后,马斯克在参加TED大会时说“1969 年,人类去了月球。然后我们有了航天飞机,只能把人送到低轨道……人们有个错误的观念:技术自己就会前进。技术是不会自动前进,甚至经常退化,只有很多人一起努力才能让它变好。”

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