SpaceX凭啥能跟中美俄这样的航天大国比?

crazyai

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为了写这篇文章，上周末去航天院找我以前的小伙伴聊了下，他已经干到了高工，担任系统工程师，对火箭理解得非常深。不过正经事没聊明白，有件事倒是很有启发。

相信大家和我一样，对SpaceX的实力感觉很魔幻，一个公司，怎么就突然间和中美俄这样的国家一样，成了航天巨头。

我那个小伙伴没直接回答，给我看了下他和他13岁儿子最近在干的事，他俩在家组装了一个火箭模型。那个火箭尽管是个模型，不过正经火箭的那些部件一应俱全，什么涡轮机，燃料罐，冷却室，燃烧室，矢量喷口、通信单元等等，可编程可遥控。唯一的毛病是没有燃料，不然真能飞起来。

这让我很惊讶，因为在我印象里，这些东西只有大学实验室才有，我第一反应是他把航天院那些废弃的东西拿回家给他儿子玩了。

他看出了我的疑惑，说他玩的那些零件，没有一样是从航天院拿回去的，事实上也不可能。

他说国内的某宝已经发展到可以买到所有的配件了，当然了，那些东西并不是给火箭用的，只是他们逻辑一样，可以通用。然后把那些零件组合了一下，打磨了下接口，组装在一起，就成了。关键是非常便宜，攒那些零件没花几个钱，还有不少是他在咸鱼上淘到的，更便宜了。他还说，他的同事和自己的儿子从某宝上买了各种配件，竟然拼了一架无人机（这个并不难，B站上就有相关视频）。

他感慨地说，其实马斯克做的事，跟现在他做的事差不多。

我的小伙伴在中国市场上能低价淘到火箭模型的部件，巴基斯坦人却不行；

马斯克能在美国市场上淘到低价的真火箭部件，其他国家的公司却不行。

马斯克最大的优势，就是美国那边火箭零件和材料随处可以买到，而且那些零件非常成熟，故障率极低，还便宜，这种优势在其他国家是没法复制的。也正是因为有这种土壤，他那样的天才才有发挥空间。

带着这个理解，咱们再过一下SpaceX走过的历程，不吹不黑，相信大家看完会有更深的体会。

1

很多人说起马斯克，第一反应就是他是“商业航天”的领军人物，甚至不少人以为他是第一个这么干的。当然不是了，在马斯克之前，已经有不少人在干商业航天了，只是普遍做得不咋地。

马斯克从事火箭事业非常晚，大概在2001年，他卖掉PayPal前后那段时间，成了个没啥事干的亿万富翁，闲得没事干，去参加了一个民间组织“火星社团”，从那时候开始和航天结缘。

本来每次这类聚会都差不多，大家聚在一起畅想下未来，讨论下行业动态，一起合影留念，各自开车回家。马斯克加入之后，说是要去火星搞个温室种菜，大家觉得没啥新意，几十年前就有人这么想了。出乎大家意料的是，他说要去俄罗斯买两个火箭回来，下次火星离地球近的时候就发射（火星离地球近的时候5500万公里，远的时候4亿公里），然后就去了俄罗斯。大家才发现他竟然在玩真的。

那趟旅程后来没谈成，据马斯克后来说是俄国人没诚意，看不起他，不想卖。而俄国人说恰好相反，马斯克灵魂砍价，人家800万美元一个火箭，他上来就说800万两个行不行，俄国人立刻不想聊了，觉得这人就是个混子，跑到莫斯科玩来了。

有个广为流传的说法是，从俄罗斯回美国的飞机上，马斯克做了个Excel表格，把火箭每个零件都单列出来，然后标上价格，最后一算，发现火箭的原材料只有售价的3%。原来马斯克竟然自学了《火箭推进原理》和《天体动力学基础》。

其实对航天那个行业稍微有点了解，就知道这都是后来胡编的，科学和工程是两码事，工程和市场又完全是两个世界。有点像一个大学教通信的教授，他通信技术原理知道的再熟，他也不一定知道具体那些通信设备卖多少钱。

航天业还有个麻烦，那些业务都是B2B的，也就是公司卖给公司，价格什么的不会发到网上，不是业内人，很难知道报价。

后来有SpaceX非常早期的离职员工说，那个表格是马斯克在一个航天发烧友的博客上下载的，那人以前是轨道科技公司的科学家，干过采购，离职后一直在博客上给大家普及航天知识。

那个博客的核心思想，就是告诉大家航天业看着是个超级工程，其实和造汽车没啥差别。甚至比汽车容易得多，因为零件少得多，而且那些零件绝大部分都是现成的，你只要买回来，组装在一起就可以了。NASA为啥干那么差？因为NASA官僚主义人浮于事，几十年屁事不干，成天在那里A4纸上雕花。

现在来看，这人多多少少启发了马斯克。

说这些，并不是想否认马斯克的牛逼，恰好相反，其实大家混江湖时间长了，就能发现“方法”，“理论”，“思想”什么的都不值钱，很多一事无成的人谈起道理来也头头是道。

关键是敢选中一个方案，然后承担风险，投资资金和时间一直走下去。马斯克最离谱的地方，就在于他看见什么东西，就敢大胆地去做，一边做一边学，总能在匪夷所思的地方闯出一条路。

从俄罗斯回来后，马斯克很快找到了对后来SpaceX起到最关键作用的一个人，也就是汤姆·米勒(Tom Mueller)。

这人是技术天才，从小迷恋火箭，大学毕业后进入了TRW公司，在公司负责火箭引擎的研发。他自己在自家车库里搞了一个80磅的火箭推进器，可以产生1.3万磅的推力，被誉为世界上最大的由业余爱好者制造的液体燃料火箭推进器。

马斯克很快通过圈里人找到米勒，跟他深入沟通后，证实了之前的想法，米勒既了解火箭，又了解拼火箭的零件所需要的价格，最后一拍即合。

马斯克当时套现退出了PayPal，有两亿美元现金，他出钱，米勒负责组团。依赖美国成熟的商业航天产业，很快就招聘到了对业务很熟的工程师，这些人知道火箭需要什么配件，也知道去哪买。2002年6月，SpaceX在洛杉矶上线了。

2

对于一个刚成立的小破公司如何在俄罗斯、波音、洛马那样的巨头当中活下来，这事其实体现了马斯克的真正洞见。

马斯克在内部有过一个演讲，他认为现在的那些超级公司，火箭运力是极度过剩的。

有点像现在市场上外卖小哥都开着卡车送货一样，每次都能送10吨以上的外卖，可是消费者望而却步，因为他们只能支付得起半个烧饼钱的快递费，来得到一份麻辣烫。

这就需要有人开发一种非常廉价的交通工具，小很多，单次配送便宜很多，每次送不了多少，但是非常灵活。你说那不就是个电驴嘛。

对，马斯克开发的就是太空电驴。

国际上很多媒体公司，大学，甚至公益机构都想发卫星，卫星不值钱（便宜的卫星只需要五六万美元），但是火箭非常贵，这就有点像麻辣烫不值钱，配送费超级贵大家没法点餐一样。如果搞一种便宜火箭，专门接这种被超级公司筛掉的单，也可以混下去，到时候一次发几百个这种便宜卫星，也不错。

恰好马斯克又在美国，这个想法也就有了实现的可能性。也就是我们文章开头说的那件事，为啥别的国家很难想象马斯克那样的公司呢？

因为没有成熟的太空零件市场，你成立个公司，你想买零件和材料，你也买不到，如果全部自己手搓，一方面成本将会高到崩溃，另一方面零件没经过迭代，稳定性也有问题，根本没法用在火箭这样对精度和可靠性有变态要求的产品上。

恰好美国那边有极其成熟的市场，拼火箭就跟在中国拼衣柜一样，几乎所有的零件都能买到，买不到的可以找公司定做，只要把需求描述清楚，就可以做出来。尤其是可以买到大量复杂的控制系统软件，这些软件如果自己开发的话，估计得搞到下辈子。

剩下的买不到的零件，原材料也可以买到，可以自己弄，大家要知道，那些太空材料在其他国家非常难搞到，不过在美国却很容易。先在电脑上建模，然后用车床和铣床自己弄。

零件备齐后，再把这些零件整合在一起，反复测试性能，这才是考验工程师能力的时候。后来米勒也说当时出了无数问题，不过团队里的人都是火箭专家，一一解决了。

两年内攒了个火箭发动机这事，让国内的很多小伙伴自然而然地觉得马斯克不可能有这样的技术，肯定是NASA送的。其实如果了解美国，就知道根本不用那么麻烦，直接买就行了，以当时马斯克的体量，NASA看不上他。

可以说，马斯克以大学生攒电脑的方式攒了一台火箭发动机。不过需要注意的是，刚开始那些零件都是买的，后来SpaceX壮大后，不断优化每一个零件，自己做能省钱就自己做，完全不让中间商赚差价，如今已经干到了60%的零件自给（前几年的数据，这两年的数据没查到）。

在马斯克之前，各国生产火箭，都把火箭当成一个需要不计成本投入的东西，火箭上就应该用最好的，成本是最不需要考虑的。但是马斯克不一样，能用的前提下，能省就省，最招牌的就是把很多部件的太空金属换成了不锈钢，能不省钱嘛。

最夸张的是，他们把火箭的计算机控制系统直接从1000万美元干到了1万美元，最后还通过了NASA的验收。这事听起来像段子，不过确实是SpaceX的高级项目总监戴维斯自己说的。

马斯克有个观点，他认为，相同的零件，如果一个是车上的，另一个是火箭上的，肯定是前者稳定性和可靠性强，因为前者是经历过无数消费者测试的，后者仅在极少数火箭上测试过。正是因为后者没经历过大量测试，所以才会堆叠大量的冗余，导致价格高得离谱。让他选，他就选前边的。如果不是他确实这么干了，并且干成了，估计所有人都觉得他脑子有问题。

计划中这台“电驴版”火箭发动机起名叫“猎鹰”，来自《星球大战》里的“千年隼（Millennium Falcon）”，隼（这个字读“笋”）和猎鹰一码事，在英文里都是Falcon。下图就是火箭发动机：



2004年左右，马斯克找到了他的第一个客户，也就是美国国防部想发一个小型卫星，其他公司的火箭都贵得离谱，于是找到了报价最便宜的马斯克。马斯克的火箭组装得也差不多了，正在做最后的调试，于是欣然接单。

2006年3月24日，SpaceX开始第一次发射，不过这次发射很快成了个悲剧，火箭升空25秒之后就掉了下来，唯一的一枚火箭发动机也摔了个稀烂，好在国防部的卫星没摔坏。用了一年才重新组装了一枚，这枚表现非常好，一直上升，大家慢慢放下心来，然后又炸了。

这时候公司的钱只够发射两次了，如果再炸两次，马斯克的后半生倒没啥问题，只是SpaceX肯定完蛋了。

重新组装后，在大家望眼欲穿的关切中，火箭缓缓升空，然后又炸了。

SpaceX的员工怀着“明天就散伙”的心态又组装了一枚，当时的资金只够做最后一次发射。2008年9月28日，SpaceX最后一次尝试发射，如果这次失败的话大家就去投简历找工作。没想到竟然成功了。

公司成立六年后，终于开张了。

3

不知道从啥时候开始，马斯克有两个大胆的假设，只要能攒出来一台火箭发动机，就可以攒九个，然后并联在一起装在一台火箭上。一台发动机的叫“猎鹰一号”，九台的叫“猎鹰九号”。只要今后工业化生产猎鹰发动机就可以了，这样可以不断提高可靠性，降低成本。需要大推力，就一直堆发动机，现在最大的星舰火箭，堆了29个火箭发动机。长下图这样：

把一堆发动机放一起，产生巨大的推力，这个解决方案好像明摆着的道理，可事实上火箭发动机并联是一个世界级的难题。前苏联和美国曾经多次实验，被炸到怀疑人生。太容易出问题了，毕竟十套发动机并联，就像让你连续十次投篮全中一样非常难，随便一个发动机出点问题，整个火箭就炸了。

所以那时候的方案是尽量不适用并联，为了增加推力，就得把发动机不断往大做，大力出奇迹，巅峰状态就是土星五号那样的巨无霸，接近40层楼那么高，把人送上了月球。苏联也研发出了类似的N1火箭。这个火箭测试过4次，都炸了，本来想用这个火箭把人送到月球，最后也没成功。

多说一句，很多小伙伴说那时候计算机和人工智能那么弱，美国是怎么做到在月球降落的，也不复杂，那时候没有人工智能，可是有人啊，飞行员开着飞行器起降，经验丰富的飞行员比啥芯片都好使。有点像日本的“回天”鱼雷打得特别准，因为鱼雷里塞了个人自杀式导航。

马斯克的思路也很简单，加了大量的检测芯片上去，又设计了复杂的算法，一旦检测到哪个发动机故障就把它停了，测试了几次之后，基本已经成熟了。

此外还有那个火箭回收。

这似乎是明摆着的事，毕竟咱们出去上班，不会去一趟扔一辆车。可火箭重复使用在航天工程上却是一件非常非常难的事，涉及回收中导航、姿态控制、热防护、推力调整、高空横向推进等技术难点，随便点问题都可能导致火箭坠毁。

多说一句，为了让火箭保持垂直下落，spaceX使用了栅格翼，前苏联研发的，咱们国家也在用，能增加飞行器的稳定性。也就是说，马斯克不仅吸收美国的经验，还广泛吸收了全世界的经验，下图这个：

SpaceX从2012年开始验证火箭回收的可行性，实验了4年，摔了6次火箭，终于成功了。

由于不断地降成本，SpaceX的猎鹰九号火箭单次发射成本约为6200万美元（马斯克私下表示还能赚30%），而其他航天公司的同类产品则需要1.5亿到3.5亿美元的发射费用。问题是SpaceX的成本还在急剧下降，重复发射次数越多费用越低，在火箭领域也是价格屠夫。

说到这里，就有个问题，马斯克这些招牌小妙招，包括发动机反复使用和多发动机并联，似乎是明摆着的事，初中生都能想得到，为啥在马斯克之前，那些公司都不去做呢？

其实并不是想不到，也不是不想做，而是成本和风险，尤其是风险，会压垮所有官僚组织的创新意愿。

大家干过研发就知道，任何创新都是反复试出来的，火箭更麻烦，炸出来的。马斯克的公司炸了四次他们要崩溃了，炸五次就要倒闭了。如果在一个官僚化的组织里，炸三次领导就别干了。

所以以前那几个大公司，比如波音和洛马一起成立了一个ULA，还有欧洲的ILR，这些体系里每个领导都支持创新，都支持锐意进取，可是任何创新都需要支付大量的成本，还有可能失败，失败了就得追责。领导又不傻，好不容易爬上来，眼看就要安稳高位退休了，为啥要去做高风险操作？

所以欧美航天也进入了“老头政治”状态，整体处于半停滞状态，计算机和半导体这些年大爆发之后，那些老头们却极度抗拒把这些新技术应用到火箭上去，他们只接受自己年轻时候的东西，所有新东西他们都抵制，再说了，万一自己批准的这些项目出了事怎么办？

所以巨头坚决不研发新型发动机，上世纪90年代最后一台RS-68之后，美国就没有新型发动机了，可以看作是整个航天业都进入了老年状态。洛马的明星产品“宇宙神V”和轨道科技的金牛座火箭，使用的都是俄罗斯的火箭发动机RD-180，没啥原因，就是便宜而且稳定，不会出问题，官僚系统最怕出事，每次出事就会有人掉乌纱帽。

大家都这么想，大家一起不进步，一起心安理得骗NASA的经费。

所以很多人说SpaceX是NASA亲儿子，其实不是，波音和洛马合作搞出来的那个ULA才是，只是NASA对这个亲儿子越来越失望，也没办法。所以SpaceX以极低价格给国防部发了一颗小卫星后，NASA开始注意到这个小公司，并且一直在暗中观察。

到了2008年12月，马斯克因为现金流耗尽，彻底山穷水尽，天天在那里纠结应该关闭特斯拉还是SpaceX。NASA送来了16亿美元的大单，今后由SpaceX负责向国际空间站送物资，从此以后SpaceX彻底活了。

比较搞笑的是，马斯克这人非常难相处，跟他相处过的人大部分极度讨厌这人，他的前妻、同事，绝大部分对他没啥好感，大家记得前文说的SpaceX最早期的元老米勒吧？后来也跟他分道扬镳，特斯拉的创始人也被他赶了出去（马斯克是投资人，后来成了CEO）。挽救SpaceX的美国新任航天局局长，曾经差点成为了SpaceX的联合创始人，买卖不成仁义不在，也跟马斯克关系非常差。

局长本来想看着SpaceX进坟墓，不过后来NASA官僚们一起进言，说SpaceX如果真死了，今后就只剩ULA一个傻儿子了，这个傻儿子自己不研发，一直在买俄罗斯的火箭发动机，没救了。局长反复权衡后，最后选择了给马斯克订单。

4

尾声

很多人一直在探讨中国和spaceX到底有没有差距。

这个其实没啥可说的，确实有差距，而且不小。这一点大家可以看看咱们国家的一些院士们的说法，还是挺清楚的。

上文也说了，SpaceX看着是个民营公司，其实背后是美国积累几十年航天工业的土壤。我们发展的时间太短了，而且经费投入也没法比。

NASA大约有40年是躺着的状态，但是航天相关的那些领域，比如控制、材料、化学、通信等领域的发展并没有停滞，反而依赖全世界人才流入，发展的特别快。

有点像诺基亚和苹果的关系。在诺基亚停滞那些年，制造一台iPhone的技术已经全部成熟，是乔布斯把那些技术放到了一台手机里。马斯克也是一样的，技术一直在前进，但是NASA和其他科技巨头都停滞不前，马斯克把最新技术重新整合了一下，塞进了火箭，经历了一段时间低谷后迅速打垮了那些停滞不前的前辈。

其实大家去问问航天领域的人，就发现他们普遍对马斯克并没有多少恶感，普遍的看法是，马斯克让这个领域重新年轻了起来，又回到了美苏冷战那时候，每隔一段时间就有点新进展。

此外还有更实际的考虑，迫于SpaceX的压力，国内是不是需要上马新项目，有新项目就会提拔新人，增加经费就会给大家涨工资。可以说，特斯拉是汽车领域的鲶鱼，SpaceX是太空领域的鲶鱼。

此外还有不少人在争论“民营航天”应不应该搞，争论这个一点道理都没。大家想想，如果我是个亿万富翁，有个航天梦，想招募几个牛人去搞点研发，替国家分担下科研压力，解决一些高薪就业，就算成不了，也不用花纳税人的钱，做成了成果是社会的，没做成成本是我自己的，钱赔完我自己倒闭，我就问你，有啥道理不支持？

开放民营，某种意义上讲就是让民间有想法的大神用自己的方法去试试，国家啥也不用做，只需要把他需要的东西卖给他就行了，多赢。

这一点上国家想得很清楚，2014年已经开放了准入门槛，已经有民营企业开始搞了，今后我们也是两条腿走路，政府和民营一起发力。

所以说吧，也不用成天担心马斯克比咱们强，没必要，他试过的路径我们也可以走，而且宇宙很大，不至于他进去了咱们就没机会了。

而且咱们国家的航天事业一直发展得非常稳，只是前期投入不足，还有些官僚主义，人才也跑了一些，今后投入跟上了，充分尊重人才，很快就能做得非常好。
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