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内幕故事:马斯克打算每周造一艘飞船,然后移民火星(下)

神译局 · 2020-03-12
在Muskville这里,没有什么是不可能的。

神译局是36氪旗下编译团队,关注科技、商业、职场、生活等领域,重点介绍国外的新技术、新观点、新风向。

编者按:这个世界上没有比马斯克更疯狂的人了。在他所有的计划里面,最疯狂的无疑是殖民火星。为了实现这一壮举,关键的第一步是要造出可重复使用的重型运载火箭和飞船。数量要很多,起码1000艘。而且鉴于马斯克不能长生不老,这个速度要快。多快,1周就得造一艘飞船出来。马斯克打算怎么做?这个疯狂的想法到底能不能实现?ERIC BERGER为我们揭秘。原文发表在ArsTechnica上,标题是:Inside Elon Musk’s plan to build one Starship a week—and settle Mars。我们分两部分刊出,此为下半部分。

延伸阅读:

马斯克打算一周造一艘飞船,然后移民火星的内幕故事(上)

绝对疯狂

马斯克到底为什么要造这么多的星舰飞船?

因为其实他对移民火星这件事是认真的。这可不是开玩笑。也不是为了多拿政府资金的骗局(尽管政府给马斯克也不会拒绝)。不是这些原因,火星才是SpaceX 存在的理由。而现在,在德州南部,马斯克离火星已经很近了,近到他几乎可以体验一下它那红色尘土的味道了。

我们需要回顾一下才能确定这件事究竟有多疯狂。星舰飞船只是SpaceX的“超重型”(Super Heavy)火箭的末级,但可以说是有史以来人类所制造的最新颖的一种航天器。此前没人曾造出过完全可重复使用的火箭,进入太空的第二级是其中最困难的部分。当然,SpaceX 距离星舰踏上火星之旅时其内部适合人类居住还有很长的路要走。但是,哪怕是制造出完全可重用的,可将150吨的重物送入近地轨道的运载器也将是一个奇迹。这比阿波罗计划的“土星5号”火箭的运载能力还要强。

这样的火箭马斯克希望一周造出一艘。

相比之下,美国宇航局的太空发射系统(SLS,一种大型火箭)已经开发了10年,而且波音公司最近才完成了一个核心级的装配。这个核心级大概比星舰高15米,但不具备后者的复杂性。实际上,每次使用后NASA会把每个SLS核心级都扔进大海。波音也不用造发动机,因为NASA的火箭用的是已有40年历史的航天飞机的主发动机。尽管如此,每年还有NASA近20亿美元的资金支持,但波音的延伸目标却是每年造一到两个核心级... 这要到2020年代中期左右才能造完。

SpaceX的延伸目标是一周造一到两艘“星舰”,今年实现,而且要把建造成本削减至每艘不到500万美元。

我说:“这他妈的疯了吧。”

马斯克回道:“是,是太疯狂了。”

“我的意思是,这确实很疯狂。”

“是的。”

我说:“纵观整个航空航天领域,我没见过有人做这样的事,哪怕一丁点儿像这样的都没有。”

马斯克说:“是,我同意,我绝对是疯了。传统的太空范式不适合于我们这里所做的事。我们要打造的是一支庞大的舰队,要过去把火星变得宜居,让生命遍布多个星球。我认为我们大概可能需要1000艘飞船,而且这飞船每艘的载荷都要比土星5号更高,并且还要能重复使用。”

显然,马斯克对此进行了大量思考。

马斯克说:“当我们说目标是要让生命多星球化时,意味着我们要在火星上有能自我维持的城市。无论补给船因为任何原因不再从地球过来了,那座城市也必须能生存下去。原因并不重要。如果那些补给船不来了,这座城市会不会死?要想让某些东西能自我维持,任何东西都不能缺。所有成分都得具备。不可能是这个可以自我维持,不过那个小东西我们没有。这就好比是在说:“好吧,我们大老远跑到这里,什么都带了,就差维生素C。”好,很好,非常好。你会得坏血病,然后死去——顺便说一句,是很痛苦的那种死法。这样会很糟。你会因为缺乏维生素C而慢慢地痛苦地死去。因此,我们必须确保火星上有维生素C。大概要多少量才能够自我维持呢?呃,按数量级估算的话大概要一百万吨以上。”

要想移民火星,SpaceX需要派很多很多的飞船。

当然,这不是准确的数字。这只是粗略估计。但是火星定居者会需要大量东西。定居者得建一整个工业基地来开采“红色星球”,而开采牵涉到很多步骤。要想生产出消费产品,需要有庞大的基础设施来提炼材料并进行塑形。

马斯克说:“当火星变得可以自给自足时我大概早就死了,但我希望至少能过去看看,看着一堆的飞船登陆火星。”

一台造机器的机器

从去年4月到11月,SpaceX在Boca Chica这里的工程师和技术人员用了足足八个月的时间才造出第一艘星舰原型MK1。(这个原型的顶部后来也炸了。)但是,德州南部的工人组装SN1时只用了1个月的时间,从1月下旬到2月下旬。2周后,他们又造出了SN2。

马斯克说:“MK1这玩意儿的问题是我没有把注意力全部投入到他身上,因为当时我还要处理很多Tesla的事情。现在,我认为Tesla的情况已经很好了,所以我才有时间呆在Boca这里。MK1的失败不是因为火箭在低压下失效,而是因为我们没有能建起生产线。”

现在他已经把生产系统建起来了。还没完工。生产线还不完美的,但已经开始释放红利。工厂开始流水线作业,从一站传往另一站。经过上周的大规模招聘之后,公司可有了一艘艘制造火箭的工人。

他说:“如果东西只是造一个的话,那基本上工程团队就能够做出来。但是,如果要造的东西可观的话,那就得造能造这种机器的机器,从数学意义上来说,这要比机器本身复杂得多。制造机器的东西不会比机器简单,这种机器要复杂得多。你得把东西翻译成普通人可以理解的指令。你不可能让麻省理工学院毕业的工程硕士手工制作每一个零件。这是不可能的。根本不够人手。麻省理工学院培养不出那么多人。”

所以,马斯克开始制造制造机器的机器。马斯克从Tesla的生产线汲取了教训,工人不会筋疲力尽。他们会连干3天,每天工作12小时,然后享受4天的周末。然后,他们会连干4天12小时两班倒然后休息3天。因此,通过四班制,Boca Chica 这个地方可以每周7天,每天24小时开足马力。SpaceX每三到四个小时就会免费提供一顿热饭。

今天春天晚些时候,公司打算进行一次关键的试飞,大概飞到20公里的高度,以测试星舰飞船能够以受控的方式飞行并安全返回地球。在这之后,马斯克已经设定了一个雄心勃勃的目标,在2020年底之前执行轨道飞行任务——用SN5或者SN6,究竟用哪一个他自己也不知道。

尽管SpaceX正在飞奔,但要做到这一点似乎不太可能,因为超重型火箭SpaceX都还没造出来呢。毕竟,把星舰送入轨道的是可重用的第一级这头巨兽。它将由多达37个Raptor引擎提供动力。这个数量当然看起来非常庞大,但猎鹰重型运载火箭(Falcon Heavy)已经展现出它的能力,用27个Merlin引擎发射成功了。

如果猎鹰重型火箭用27个引擎能飞起来的话,带37个引擎会那么难吗?

马斯克说“如果我们能给飞船造贮箱的话,那助推器不过就是基座的引擎多一点,长一点,并且没有隔热层的贮箱罢了。我们会像猎鹰9号一样把它回收回来。我们会使用跟星舰一样的圆顶和圆环来制造助推器。如果你要造一条飞船的生产线的话,那无论如何你都得再造一条助推器的生产线。唯一真正要改的是后圆顶,那是要把推力负载传递给助推器的地方。有31 台发动机,也可能要37台,相对于运载工具的其余部分,后圆顶显然必须是独特的。它会采用跟飞船相同或类似的支架。其复杂程度相对较低,因为不需要任何隔热层,但发动机方面会更加复杂。”

我们说实话吧:其实非常复杂。但是SpaceX 在过去的二十年的时间里所展示出来的东西之一就是造火箭的能力不断增强。要说到火箭科学的创新,这个世界上还有谁比它更强的呢?大概没有了。

不断迭代就好,宝贝

我跟在SpaceX 工作过的很多元老级工程师都聊过,这些人几乎都注意到一点,那就是马斯克会先去解决最棘手的工程问题。就殖民火星而言,从通电到设法在极端气候条件下维持生命,要解决很多后勤方面的问题才能实现。但是马斯克认为,最艰难的第一步是建造可重复使用的轨道飞船,这样才能将人员和大量物资运送到火星。所以他把焦点放在这件事情上。

他知道,星舰不会一下子就研发成功。他把全世界一些最聪明的工程师都招了过来,但从很多方面来说,他们还在苦苦摸索让超大型运载工具摆脱地球引力,进入轨道,然后降落,接着继续飞行这一极端困难问题的解决方案。马斯克现在开始相信,要想真正实现这一目标,唯一的方法就是反复试验,不断地迭代,慢慢接近正确的设计方案

对于任何火箭来说,发动机都是最难的那部分。Raptor 这款发动机经过不断迭代,SpaceX已经差不多接近目标了。他说:“我们的Raptor就是这么做的。我们现在的Raptor发动机已经做到第23个版本。也许是24了。跟很糟糕而且还炸掉了的第一版相比,它几乎在每一方面都要更轻更好。我们大概有1/6或者1/7的发动机都爆掉了,数量我已经数不清了。”

关键是,Raptor现在的情况不错。下一步就是用贮箱和管道搭一艘飞船,去驾驭六台Raptor发动机的力量。前两艘星舰已经在在加压测试的时候爆炸了,但是通过星舰的每一次新迭代,马斯克和他的工程师团队正在不断学习。

他说:“很高的生产率可以解决很多的不利。如果生产率高,那迭代率就高。对几乎任何技术而言,进展情况都是迭代次数以及每次迭代之间所取得的进展的函数。如果你的生产率高,那迭代次数就多。你就可以从一步进展到下一步。”

做这些的代价都不小。对于物资运输来说,Boca Chica是一个非常偏远的地方。而公司发展得非常快,几乎没有多少开支结余。这样走法究竟还能走多久,为此需要付出多少代价?对于这些问题,马斯克拒绝提供具体细节。

他说:“我们现在还是用自己的钱。”不过他又顿了一下,补充说:“但不能保证成功。”

成功不是板上钉钉。但是,就太空探索和汽车制造而言,历史表明马斯克曾克服了艰难的财务和技术挑战。猎鹰1号火箭在终于进入轨道之前曾失败了3次。Tesla曾几度破产。但马斯克都挺过去了。现在,他拥有了全世界最强大的火箭“猎鹰重型运载火箭”(Falcon Heavy),以及成本效益最高(也是唯一一款)的可重复使用轨道火箭“猎鹰9号”(Falcon 9)。而Tesla是全球最大的电动汽车公司。

不,这个标志是假的。

即便如此,可能你还是认为马斯克登陆火星的这个抱负会失败。但凡有理智的人都会这么想。这件事情让“阿波罗计划”看起来就像是小孩的游戏,登陆月球也许被认为是20世纪最重要的技术成就。但是,在完成这一壮举的半个世纪之后,我们真的还应该继续再来一次阿波罗计划吗?也许我们应该飞得更高更远。

漫步在德州南部的那些帐篷之中,感受那些工作站的喧嚣,被一卷卷的不锈钢围绕着,相信我们应该并且也能做到这件事会变得更容易些。在珍珠港事件发生后的数周中,这个地方给人的感觉就像珍珠港事件几周之后美国海军造船厂那里的那种氛围——既忙到疯起,又充满目标感。

这些孩子以及新招进来的技术人员每天都在跟不可能的几率作斗争,他们决心要取胜。不要告诉他们这任务不可能完成。在Muskville这里,nothing is impossible。

译者:boxi。


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