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巴彦淖尔塑料挤出设备 物理学没说不成以:马斯克如何改写东说念主类史?
发布日期:2026-06-14 04:04:21 点击次数:76
塑料挤出机

同道们,重发篇旧文,蹭蹭热门。原文是 24 年 10 月发的,正文如下:

把 SpaceX 的猎鹰 9 号回收火箭比作支铅笔,那么从辐照到复返的时间难度,极端于让铅笔飞过 453 米的帝国大厦头顶,然后落到只须鞋盒大小的着陆点上。

接替猎鹰 9 号的重型运送系统星舰,提议了个限的指标:用双筷子紧紧夹住这根小小的铅笔。

如若机械臂稳稳接住进器,就能减少火箭部件着陆时的毁伤,火箭在简便崇拜和补充燃料后,不错速即复返职责岗亭,提辐照率。

2023 年运行星舰试飞后,SpaceX 的前三次试飞以两次爆炸次失联收尾。本年 6 月的四次试飞,星舰遨游小时后在海面终了"软着陆"。

本年 7 月的采访中,马斯克就信心都备地预言五次试飞有很大契机得胜,因为"咱们并莫得抵抗物理学"。

物理学答复了马斯克。10 月 13 日,星舰的五次试飞中,纷乱的机械臂得胜夹住了火箭的助器 Super Heavy ——度为 69 米,直径为 9 米,空重 200 吨,满载重 3600 吨。自此,东说念主类的史进入了新的章节,"天外公交车"不再是猴年马月的天夜谭。

2023 年全年,SpaceX 得胜完成了 98 次火箭辐照,占全世界总辐照次数的 44;这 98 次任务辐照了 1984 颗星链卫星、将 1600 吨有载荷奉上了既定轨说念,占各人有载荷的 80。

按照彭博的说法,2024 年 SpaceX 有望在火箭辐照和星链业务上获取 90 亿好意思元收入。

对于 SpaceX 的愿景和终了旅途,显现记录在 2011 年 5 月马斯克发表的封名为《The facts about SpaceX Costs》的公开信中 [ 2 ] ,13 年往常,大多数内容依旧有:

·可复用的运送器是产业的耐久指标,在终了指标前,SpaceX 不会得志于现时的逾越。

·各人界限内,只须 SpaceX 将辐照用度公开在网站上。SpaceX 的订价不是为了占市集份额,也不是用廉价"教化"市集后提价,而是通过转换驯顺国外的廉价劳能源。

·跟着时候的移,SpaceX 的弘扬会越来越好,价钱会越来越低,这是系数科技门类的发展限定。

好的部件是莫得部件

辐照大要由两个部分构成:运送火箭和送进天外的遨游器(卫星、空间站、空千里镜等)。

运送火箭是遨游器逃离地球的能源起首。在东说念主类不算长的天外探索历史中,运送火箭直是次铺张品。完成运送任务后,它会跌入大气层毁。

类比民航业,就像架把乘客运到方针地后,坐窝原地坠毁的飞机。

有去回的运送火箭会占据辐照本钱的 50 以上 [ 6 ] ,莫得任何生意机构能承担这样的本钱。因此,天外辐照只可由政府财政买单,交由特定的承包商承担辐照任务。

马斯克的想路其实很简便:让火箭不错重射,同期将火箭作念的尽可能大,次运送有余多的东西,每公斤的运送本钱就能大摊薄。

这个想路的个产物不是星舰,而是 NASA 的"飞机规画"。飞机的假想初志亦然为了终了辐照系统复用,但想路是依靠空气能源学——这即是为什么它长得像飞机。

但在飞机良晌的人命周期里,其安全直饱受质疑。挑战者号和哥伦比亚号都阅历弱点使惨事,屡次事故后,保守意志在 NASA 昂首,毕竟没东说念主但愿看到宇航员的人命和征税东说念主的钱在半空中炸成碎屑。

上图:挑战者号升起 73 秒后在空中爆炸

下图:哥伦比亚号复返大气层时解体。两次事故变成 14 名机组东说念主员沿途受难

另外,飞机天然终明显"可复用",但并莫得处治本钱问题。

飞机技俩领有过 650 个设施,120 多万台征战,雇用了 5000 多名职工。除此除外,全好意思有 1200 多供应商为该技俩服务。

如斯纷乱的插足后,飞机向低地球轨说念运送的增量本钱依然达 4.09 亿好意思元;按照测算,送往空间站的每公斤货品,运脚达 27 万好意思元。

作为对比,SpaceX 每公斤运脚约为 1410 好意思元,其他生意公司愚顽达到 5000 好意思元。

马斯克赞同火箭复用的构想,但他以为,既然空气能源学的想路如故被历史证伪,SpaceX 就要从压根上改革,种被以为天夜谭的火箭回收式摆上台面:能源垂直回收。

顾名想义,能源垂直回收不依赖机翼滑翔,而是发动机屡次焚烧减慢鼎力出古迹。这种损着陆式在月球、火星等空探索里如故用过,但很少有东说念主想把它用在地球上。

地球不仅有大的重力、剧烈的大气摩擦,还有繁密的人命活动区域与复杂的国界地形巴彦淖尔塑料挤出设备,这致能源垂直回收在地球大的应用场景是科幻电影,马斯克是个试图复现科幻电影的东说念主。

2021 年 NASA 的火星探伤车"顽强号"得胜着陆

当今,SpaceX 的猎鹰 9 号是世界上唯终了大限制近似使用的火箭,其回收时间如故极端纯属。但马斯克以为猎鹰 9 号的起落架耸峙降落案本钱如故太,干脆平直用筷子夹住助器。

星舰系统配备了 33 个助器发动机,大约将过 100 吨的有载荷送入预定轨说念,这数字是猎鹰 9 号的 5 倍。马斯克以为,终有天,它将带着 100 名乘客赶赴火星。

物理学没说不成以

为了在插足有限的情况下达到梦想指标,马斯克将消费电子家具的分娩想路大限制带进了壁垒分明的天外产业,其中枢是快速试错,快速迭代。

2024 年 7 月,SpaceX 公布了服务于星舰的三代猛禽发动机(Raptor 3),比的梅林发动机坚强、复杂,聘请甲烷(种在火星上易得的资源)+ 液氧的燃料组。莫得排气管,响应产生的系数气体都保抓在发动机里面,可在海平面产生 230 吨的力。

马斯克露出:只须天主本东说念主才调在结分子面比猛禽燃室作念得好 [ 3 ] 。

星舰的三代猛禽引擎

和前两代对比,猛禽三代的外在变得极端干净,以致是工整。分娩经由和时间化迭代后,无数管线被金属 3D 印时间整到了引擎里面,于是保护管线的特地隔热罩也被断念了。

三代引擎是 SpaceX 研发玄学的个侧写:伊始不需要,过程中要有针对的改进,终通向个粗略、显现、的将来。

在火箭辐照上,SpaceX 相同聘请"炸了就炸了"的假想式,即速即制成火箭和发动机原型,进行测试,炸毁,修改,再次尝试,直到作念出能用的东西。

SpaceX 的进部门时间官穆勒回来说:"你不需要隘回避几许问题,要道是能多快找出问题,然后处治它 [ 4 ] 。"

和 NASA 跟魂不守舍的求稳想维相背,马斯克力向工程师传达个理念,件事情只须莫得抵抗物理学定律,那就有终了的可能。

这种想路相同用于特斯拉的汽车分娩。

2018 年,马斯克不测发现辆 Model S 的玩物车模的车底被压铸成了整块金属,以致还有套吊挂系统。本日的会议上,马斯克提议特斯拉也不错这样作念,但工程师露出反对,因为汽车底盘要大得多。

马斯克反问:"不即是搞台大的锻造机吗?又不是破物理学定律 [ 5 ] 。"

之后,他和管给六锻造公司了电话,只须名叫意德拉的公司给与了这项挑战。后者提供的 GigaPress 将传统车架中的需要加工再拼装 70 个件,焊合 1000 至 1500 次的复杂分娩过程,变成次简便压铸加工,让焊合两小时变成压铸两分钟,为 Model Y 省下了 20 的分娩本钱。

猎鹰 9 号火箭

在"需"的信念下,SpaceX 处治许多工程学问题时胆子都很大,有种乱拳死淳厚傅的好意思感。

为了向 NASA 解说本身的正确,SpaceX 会同期用业界范例征战和我方假想的征战进行辐照测试。旦 SpaceX 的假想能等同或于业界范例,它就会成为公司的新范例。

按照端正,好意思国系数遨游器辐照都须驯顺联邦航空管制局 ( FAA ) 的准则。2020 年次重型助器(星舰早期版块)东说念主辐照测试里,FAA 的搜检员以为空风要求并不得志辐照要求,但 SpaceX 的天气模子暗示不错辐照,工程师看向马斯克,异型材设备他肃静点了个头,火箭升空了。

龙飞船为空间站奉行载东说念主任务

2022 年,牛津大学三位学者分析了 NASA 和 SpaceX 揣度 203 次天外任务,发现后者的火箭研发本钱只须 NASA 的十分之,研发速率却快了两倍 [ 16 ] 。

NASA 每年获取的拨款过 200 亿好意思元,SpaceX 建筑 21 年,所有只筹集了百亿好意思元傍边的资金。用着 NASA 半年的预算,SpaceX 连接开发了猎鹰号、猎鹰九号、猎鹰重型和星舰,还有梅林和猛禽两款火箭发动机。

猎鹰 9 号火箭从张白纸到次辐照,只用了四年半的时候,耗资平均在 3 亿好意思元傍边。作为对比,NASA 主研发的飞机,每架都耗资过 20 亿好意思元。

龙飞船上的浴室门把手

批 SpaceX 职工入职时,被见告公司指标是作念"天外行业里的西南航空公司(好意思国版春秋航空)"。

天然看上去比巴彦淖尔塑料挤出设备,但 SpaceX 的火箭本体上聘请了无数廉价的消费家具 [ 11 ] :

猎鹰火箭用 5000 好意思元的平凡电脑,取代了 100 万好意思元的电脑;火箭捞雇的是平凡的生意捞公司;龙飞船的门把手是工程师们用浴室件拼装的,本钱只需 30 好意思元,而 NASA 的同款门闩造价 1500 好意思元。

猎鹰 9 号的载重舱的空气冷却系统要价 300 多万好意思元,但自后被换成了稍经改进的商用空调征战。得知猛禽发动机里面有压根钱 2 万好意思元的管子,马斯克露出"恨不得戳瞎我方的眼睛",并要求发动机本钱在 12 个月内,从 200 万好意思元降到 20 万好意思元。

除了物理学,马斯克信得过保重的东西似乎只须本钱。SpaceX 信得过的创始是改革了器的分娩经由,用分娩汽车的式分娩火箭。

马斯克提议过个名为"傻子指数"的办法,即工业品分娩本钱与原材料本钱的比值。比如个部件的总本钱为 1000 好意思元,而原材料铝的本钱只须 100 元,那么傻子指数就达 10,意味着分娩方法创造了过多的本钱。

SpaceX 出现前,火箭的举座本钱比碳纤维、金属、燃料这些原材料本钱出了足足 50 倍,傻子指数爆表。星舰技俩启动时,马斯克免强 SpaceX 的财务分析师在夜之间找出 20 个傻子指数的部件,比如泵和整流罩,并制定指标,尽可能减少加工工序。

按照马斯克的说法:"如若你作念的东西傻子指数很,那你即是个傻子。"

直以来,马斯克处治本钱问题的想路是"用本钱的法缩小本钱",十个管帐需要花个月算好的账,会招二十个表率员编写套表率,把算账经由自动化,这样天就能算收场。这亦然为什么马斯克会说,"与假想工处所需的脑力办事比较,假想车的脑力办事不值提。"

从分娩 Model 3 的工场到 SpaceX 的星舰,这套想路往不利。

SpaceX 在火箭分娩中引入了项摩擦搅动焊合 ( friction stir welding ) 时间,这项时间的中枢是借助速旋转的机头摩擦金属板联贯处,让晶状结构融在起。

由于焊合会改革金属板材的受力能,公司般聘请铆钉等紧固件提供支抓,代价是赶走了金属板材的尺寸。SpaceX 次将摩擦搅动焊策应用于火箭箭体这类短小精悍,不仅焊缝坚固,也能使用轻的金,让猎鹰火箭举减重数百磅。

四个铝制圆顶由摩擦搅动焊合时间焊合而成

与大多数器制造商不同,SpaceX 的中枢工场设在了公司总部里面,系数火箭、飞船的中枢部件都在这里分娩拼装。在工场中间,各式纷乱的焊合施工区域之间,有栋三层楼的透明办公楼,是火箭工程师的办公室。

这即是 SpaceX 行的"垂直集成"分娩案,假想者和制造者能同职责,新想法能快速落地,产线问题能立即处治。

SpaceX 的天外工场

基于这套法,SpaceX 我方完成了 80~90 的制造职责——包括火箭、发动机和要道电子征战。SpaceX 的系数时间司理都须去分娩线,包括马斯克本东说念主。

这种对分娩经由端的掌控是提率的要道,特斯拉曾将其称为"来到红灯前"。特斯拉的假想师冯 · 霍兹豪森曾说:"咱们要培养出群像工程师样想考的假想师,再培养出群像假想师样想考的工程师。"

到 2022 年感德节,星舰工场里如故每天能造出过台猛禽发动机,系数这个词分娩过程险些就像配装汽车样方便领导。

在冲破工程难题的同期,SpaceX 颠覆了天外产业传统的本钱结构。就连 NASA 也承认 [ 8 ] :"咱们照实清醒到需要缩小本钱,并以为生意作伙伴在这面作念得比咱们出。"

看得见的手

《马斯克传》中纪录,SpaceX 的工程师曾向马斯克解释火箭辐照濒临的安全审查的行政要求,以及辐照许可审批的复杂。

这让马斯克怒不成遏,露出我方为东说念主类登陆火星殚精竭虑,但到头来"还得费神这些破事"。紧接着,马斯克说了段富足哲理的话:

"娴雅即是这样衰败的,因为他们烧毁了冒险。当他们烧毁了冒险业绩,娴雅的动脉就会硬化。"

在 SpaceX 的故事里,NASA 似乎直饰演着电影中经典的邪派角:低、官僚,常常动用行政力量阻隔市集化的技巧转换。但本体情况是,NASA 是 SpaceX 繁难的支抓者之。

飞机规画拆开后,为了削减本钱,好意思国政府运行支抓私东说念主企业。SpaceX 初的订单,就由 NASA 和 DARPA 提供。DARPA 层曾盛赞马斯克:有远见的东说念主有许多,但既有远见还懂火箭的只须马斯克。

SpaceX 的成长过程中,看得见的手恒久形照相随。

NASA 向 SpaceX 提供了时间转让,包括绽放时间长途、派驻时间东说念主员、转让利、提供研发征战与磨练处所等。好意思国现行的《国策略》中明文写着,要通过采购策略、体制转换来动生意的发展。

比较生意公司订单和有限的个东说念主投资,政府订单才是 SpaceX 运营的援手。SpaceX 从好意思国政府得到的各样技俩经费达 80 多亿好意思元,其中 NASA 提供了约 72 亿好意思元,空军提供约 9.6 亿好意思元。

SpaceX 的得胜从不是单斗。每个举开脱市集大旗的经济体都比明显市集的点和舛错,然后对其善加诈欺。

尾声

猎鹰重型火箭次辐照时,装载了辆特斯拉跑车作念载荷磨练。辐照很得胜,马斯克乐不雅地瞻望,这辆跑车能在地球与火星之间的轨说念上悠扬上亿年。

"后,它会端的接近火星,有那么点点的契机、其苍茫的但愿,可能落到火星上。"

天地悠扬的特斯拉跑车,块电路板上写着" Made on Earth by humans "

许多 SpaceX 工程师进入天外行业是受本 1998 年出书的书饱读动,《火箭小子(Rocket Boys)》。作家 Homer Hickam 曾担任 NASA 工程师,珍贵宇航员培训,参与过哈勃天外千里镜的维修任务。

这本书在出书二年被改编成电影《十月的天际》,敷陈了 Homer Hickam 作为个煤矿工东说念主的孩子,如何对天外探索产生兴致,在乡小镇试射了 31 枚"自研"火箭,之后在寰宇科技展览会夺魁。

电影里有段对白,发生在 Homer Hickam 和一又友们发生争执,准备烧毁比赛期间。

主角的一又友问:淳厚说,咱们这群煤矿来的小子赢得科学展的几率到底有多?

主角说:百万分之吧。

一又友说:这样?怎么不早说。

科技的逾越有许多原因。其中个繁难原因是,总有些东说念主把百万分之的概率手脚值得终生去追寻的情理。

[ 1 ]   SpaceX and the categorical imperative to achieve low launch cost,Space News

[ 2 ]   Elon Musk: " Why the US Can Beat China ",SpaceX

[ 3 ]   How SpaceX Reinvented The Rocket Engine!, The Space Race Youtube

[ 4 ]   埃隆 · 马斯克传,沃尔特 · 艾萨克森

[ 5 ]   硅谷钢铁侠:埃隆 · 马斯克的冒险东说念主生,阿什利 · 万斯

[ 6 ]   好意思国近似使用运送火箭发展分析,胡冬生

[ 7 ]   SpaceX 发展之路:互联网花式下的生意,盛英华

[ 8 ]   How the Rise of SpaceX Is Reshaping NASA,WSJ Youtube

[ 9 ]   可近似使用器是怎么降落的,

[ 10 ]   好意思国天外探索时间公司供应商管制法及可鉴戒之处,范例化征询所袁硕

[ 11 ]   好意思国天外探索时间公司本钱限定分析,科技集团有限公司魏鸣

[ 12 ]   Why Is The U.S. Space Industry So Obsessed With Vertical Integration?,Garrett Reim

[ 13 ]   火箭复用的颠覆式转换,SpaceX 如何作念到的,学问分子

[ 14 ]   跑天外 2.0 时间,好意思国生意发展综述,蒿旭

[ 15 ]   SpaceX 是怎么长大的:政府支抓对天外探索时间公司成长影响分析,杨开

[ 16 ]   How to Solve Big Problems: Bespoke Versus Platform Strategies, Bent Flyvbjerg

裁剪:李墨天

视觉假想:疏睿

包袱裁剪:李墨天

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