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马斯克第三次创业,SpaceX的成功,推

来源:自动化 时间:2023/3/2

马斯克说起他的志向,他希望用一生去完成一些有意义的、永恒的事情。他的下一个目标是太阳能或者太空。

1加入火星学会

马斯克开始读一本晦涩的苏联火箭手册。

马斯克和航空学会的第一次互动是和一群不拘一格的太空爱好者见面,他们来自非营利组织“火星学会”。

这一组织致力于火星探索和火星定居。他向马斯克介绍了学会为模拟火星上的艰苦条件而在北极圈建立的研究中心,以及正在进行的一项名为“生命迁徙任务”的实验。

马斯克立刻就喜欢上了火星学会,并加入其董事会。他又捐献了10万美元,用于支持学会在沙漠建立科研工作站。

对太空思考得越多,他越意识到探索的重要性。他感觉大众好像已经丧失了对未来的雄心和希望。人们可能会觉得探索太空是一件浪费时间和精力的事。

火星学会已经远远不能满足马斯克的胃口。与其将一群老鼠送入地球轨道,马斯克更想把它们送到火星上去。

2成立火星生命基金会

马斯克退出了火星学会的董事会,并成立了自己的组织——火星生命基金会。

马斯克在太空领域的人脉已初具规模,其中的一些顶尖人才受邀参加了他举办的一系列活动。

马斯克并没有正式的商业计划供他们讨论。他希望他们能够帮助自己实现送老鼠上太空的想法或者至少能够想到类似的计划。

他希望做一件能够触动全人类的、能令世界瞩目的事情,让人们再次想起火星,思考人类的潜能。

与会的科学家和权威人士需要构思出一种技术上可行的方案,而且预算在万美元左右。

年年中,许多著名的业内人士出席了这些活动。

迈克尔·格里芬(MichaelGrifn)也出席了活动,他深厚的学术造诣涉及航天工程、电气工程、土木工程和应用物理学领域。格里芬效力中央情报局的风险投资部门IQT电信(In-Q-Tel)以及NASA、喷气推进实验室。他曾供职于卫星与飞船制造商——美国轨道科技公司(OrbitalScienceCorporation),担任首席技术官和空间系统集团总经理,此时正在办理辞职手续。

在这个世界上没有谁会比格里芬更了解怎么把物体送入太空了,他成为马斯克智囊团中的领军人物。

随着讨论的深入,大家一致同意想要开展一个新项目——叫作“火星绿洲”。

依据该计划,马斯克需要买下一枚火箭,将一个机械温室发射到火星上去。一群科研人员已经在研究适用于太空的植物生长室了。

科学家需要调整生长室的结构,让其能够短暂地开启,采集一些火星表面的岩屑或土壤,用来培育植物,这样就能在火星上产生第一口氧气。

这一新计划既引人注目又具有可行性,正对马斯克的胃口。

他聘请了几名志愿者专家担任顾问,负责植物生长室的设计工作。

3决定自己制造火箭

他准备去一趟俄罗斯,亲自调查每发射一枚火箭到底需要多少资金。马斯克打算从俄罗斯购买一枚翻新的洲际弹道导弹(ICBM),用作运载火箭。

经过几次会面,其中包括给俄罗斯联邦宇航局制造过火星和金星探测器的拉沃契金设计局,以及商用火箭发射器制造商Kosmotras公司。他们没能达成协议,马斯克决定自己造火箭。

马斯克在他的笔记本电脑表格里详细列明了建造、装配和发射一枚火箭所需的成本。

根据马斯克的计算,他需要建造一枚大小适中的火箭,以满足那些搭载小型卫星和研究设备的细分市场的需求,这样就能节省一笔发射费用。他在表格中还列出了假设的火箭性能特性,内容十分详细。

马斯克用了几个月的时间研究航天工业及其背后的物理原理。他努力吸收关于太空的一切知识,在这一系列学习过程中,他终于意识到,自己制造的火箭可以,而且也应该比俄罗斯人的更便宜。

忘了老鼠计划吧。忘了可以回传生长影像的植物吧,它有可能在火星上死掉。

通过更低的太空探索成本,马斯克可以激发人们重新思考太空探索。

米勒和约翰·加维(JohnGarvey)正在捣鼓那台80磅的火箭推进器。

跟米勒认识后,马斯克意识到,他终于找到了一个真正对制造火箭细节了如指掌的人才。

米勒在马斯克的表格中增加了新型低成本火箭性能和成本方面的参数,并在其他团队成员的帮助之下,重新完善了这一构想。

他的火箭直接瞄准太空产业的一大理论,即如果一家公司能够大幅降低每次发射的成本并定期进行发射的话,将会为商用和科研使用有效载荷打开一个全新市场。

4成立公司

年4月,马斯克决定成立一家商业化的太空公司。

年6月,毫不起眼的太空探索技术公司(SpaceX)成立了。

第一批员工入职时,他们被告知,SpaceX的目标是成为“太空行业中的西南航空公司”。

SpaceX打算自己制造火箭推进器,然后向供应商采购火箭的其他零件。

公司的立足之本是制造质量更好、价格更低廉的火箭推进器,并优化装配过程,这样一来,他们制造火箭的速度就会比其他公司更快,并且更省钱。

这包括建造一种可移动的发射平台,它能够移动到不同的地点,将火箭从水平位置调整至垂直状态,然后再发射进入太空。

SpaceX打算迅速掌握这一流程,以便从中盈利,这样就不会成为一家需要依靠政府资金才能存活的大型承包商了。

秉持一贯的行事作风,马斯克为这一目标设置了近乎疯狂的时间表。SpaceX最早的一份报告显示,公司将在年5月和6月分别制造出第一台和第二台火箭推进器,7月完成火箭机身的生产,8月一切装配完毕,发射台将在9月准备完毕,首次发射将于年11月进行,这距公司成立仅15个月。登陆火星的计划被延至年年底。

5打算自己制造零件

与其将其他公司制造的零件整合在一起,不如自己动手在SpaceX制造零件。

SpaceX打算独立从事‘猎鹰’号火箭的全部开发工作,包括两台火箭推进器、涡轮泵、低温贮罐结构和制导系统。

对于渴望探索太空的年轻航天人才来说,这是第一次有机会进入一家有趣的公司、设计火箭,甚至成为一名宇航员,而不需要加入一家官僚主义横行的政府承包商。

SpaceX的雄心壮志传遍业界,许多喜欢冒险的顶级工程师纷纷从波音公司、洛克希德马丁公司和轨道科技公司离职,来到这家行业新贵工作。

SpaceX决定开发的第一批项目之一是制造一台气体发生器,这是一种类似于小型火箭推进器的机器,能够产生热气。

米勒、布扎和一群年轻工程师在洛杉矶组装了这台气体发生器,把它装进一辆小皮卡,带到加州的莫哈韦沙漠进行测试。

经过两个星期的反复测试,他们终于把气体发生器调试到了理想的状态。

米勒已经为他想制造的两台火箭推进器构建了三维计算机模型。“灰背隼”是“猎鹰1号”第一级所需的推进器,能够将它发射离开地面;“茶隼”比它小一号,用来提供动力,它是火箭第二级所需的推进器,在太空中负责制导。

霍尔曼和米勒联手确定出推进器的哪些零件SpaceX可以自己在工厂制造,哪些零件应该外部采购。

对于那些需要外部采购的零件,霍尔曼需要去不同的机械工厂了解报价和交货期限。

6进行重要测试

在SpaceX位于加州的工厂制成了第一台火箭推进器之后,他们把推进器送达德克萨斯州,SpaceX开始了有史以来最重要的一次团队合作。冒着被响尾蛇、火蚁攻击的危险,忍受着与世隔绝的孤独和酷热,布扎和米勒带领的团队开始探索推进器的每一个细节。

这是一项压力很大的工作,一不小心就会爆炸,工程师们很委婉地称之为“毫无预兆地快速解体”。这将考验这群工程师的努力和技术是否真正过关。

虽然海军和比尔遗留下一些试验装置,SpaceX还是得制造很多定制设备。其中最大的设备是一座长约30英尺、宽约15英尺、高约15英尺的水平试验台,还有一座两层楼高的互补垂直试验台。

推进器需要点火时,工程师们会把它绑在其中一座试验台上,配备几个感应器来收集数据,并通过几台摄像机进行监视。

工程师们躲在一边的沙坑内,那里有一个可以用来掩护的路堤。如果哪里出错了,他们会通过网络摄像头查看反馈信息,或打开一个舱口盖,寻找任何可能的线索。

米勒有一种特别的方法,可以用来查看测试数据,发现引擎哪里发热、变冷或出现瑕疵。

他会给加州打电话,提出修改硬件的要求,工程师们便会重新设计零件,然后寄到德州去。德州的工人们经常利用铣床和车床自己修改米勒所要求的零件。“‘茶隼’已经测试得差不多了。

一些在德州的团队成员甚至已经能够在三天内制造出一台可以用于测试的推进器。公司还要求这些员工熟悉软件。他们会通宵达旦地为推进器制造一台涡轮泵,第二天晚上接着干活儿,调整一系列应用程序来控制推进器。

为了能够升空,“灰背隼”推进器需要燃烧秒。当时,引擎最多只能燃烧0.5秒,然后就会失灵。有时,“灰背隼”在试验时晃动得非常厉害;有时它不能适应新材料;还有可能会发生破损,需要升级主要零件,比如把一根铝歧管换成由更独特的铬镍铁合金制作的歧管,这样就能适应极端温度。有一次,一个燃料阀没能正确打开,造成整台推进器被炸毁。还有一次测试出错,整个试验台都被烧毁了。

最难忘的一次经历是SpaceX试图完善推进器的冷却室。公司购买了几个冷却室,并向里面注水以测定其抗压能力。在最初的测试中,其中一个比较贵的冷却室破裂了。然后,第二个冷却室又在同样的部位裂开了。马斯克要求进行第三次测试,工程师们在一旁战战兢兢地看着。他们认为大概是水压太大了导致的,第三个冷却室破裂后,马斯克将硬件送回加州,把它放在工厂地板上,在几名工程师的帮助下开始把环氧树脂装进冷却室,看看会怎么样。

7初具成型

年下半年的时候,公司还只拥有一座空仓库。一年后,这个仓库看起来已经像个真正的火箭工厂了。“灰背隼”推进器从德克萨斯州运送过来,放入装配线中,这样一来,机械师们就能把它们和火箭主体(即火箭的第一级)组装起来。

随后,公司建立了更多站点,将第一级的火箭和第二级连接起来。他们利用起重机把零件吊起来,还铺设了蓝色的金属运输轨道,将火箭机身从一个工作站运送到另一个工作站。

SpaceX还开始制造整流罩,能够在发射过程中保护火箭运载的设备,然后像蛤蜊一样打开并卸载设备。

SpaceX得到了一个客户,根据马斯克的计划,第一枚火箭将于年年初在范登堡空军基地发射,为美国国防部运载一枚名为TacSat–1的卫星。

几个星期之后,SpaceX宣布了另一项令人惊讶的决定。尽管SpaceX连一枚火箭都还没有发射过,但它已经在计划下一枚火箭了。他们将在制造“猎鹰1号”的同时制造“猎鹰5号”。

从名字来看,这枚火箭将拥有5台引擎,能够装载更重——重达磅的设备,并将其送入低地轨道。

最重要的是,“猎鹰5号”在理论上能够到达国际空间站,完成补给任务,这将给SpaceX带来更多与NASA合作的机会。

由于马斯克非常重视安全性,据说这枚火箭能够在3台引擎失灵的情况下继续完成任务,这在过去几十年是闻所未闻的。

完成这一计划的唯一方法,就是按照SpaceX成立之初所承诺的那样,即本着硅谷创业精神来做。

加德纳负责改进“灰背隼”引擎阀门的测试系统。6个月后,加德纳开发了一个在几分钟内就能完成阀门测试的自动化系统。这一设备能够追踪单个阀门,这样一来,德克萨斯州的工程师就能了解某一特殊零件的阀门了。

马斯克一直在寻找能够跟得上SpaceX的创造力和步调的承包商。一开始,SpaceX需要采购燃料罐——这是火箭的主体。

马斯克在中西部找到了几家公司,它们制造过乳制品和食品加工行业使用的大型金属农用储存设备。这些供应商还尽力与SpaceX的日程保持步调一致。

有一次,马斯克去威斯康星州一家名为Spincraft的公司视察。结果马斯克发现,Spincraft的工作进度远远落后于原定计划,他们决定自己在埃尔塞贡多制造燃料罐。

年年初,SpaceX本来计划这时发射火箭,但最终计划没能成行。

米勒及其团队制造的“灰背隼”引擎是有史以来最高效的火箭引擎。测试引擎所花的时间比马斯克的预期久了一点。最终,年秋,引擎达到了发射要求。

很快,大家发现引擎还是存在很多重大问题。航空电子设备,包括导航、通信和火箭整体管理系统都成了噩梦。还有许多看起来无足轻重的小事。

最后10%的工作就是整合整个火箭,但你现在才发现这些设备无法一起运作,这种情形持续了6个月。最终,年5月,SpaceX将火箭运送至距离工厂英里处的范登堡空军基地进行试发射,最后在发射台完成了一次为时5秒的点火。

8准备发射火箭

年6月,SpaceX的工程师把设备装进集装箱,将它们运往夸贾林环礁。

一家刚刚起步的火箭公司试图在一个与世隔绝的地方完成一项人类已知的最困难的工作。但事实上,只有一小部分SpaceX团队成员知道怎么发射火箭。

他们经常把火箭放在发射台上,垂直竖立几天,然后在技术和安全检查时就会发现新问题。

几个月前在SpaceX工厂从事推进系统、航空电子系统和软件工作的几个团队,全部聚集到这个岛上通力合作,这把每个人都逼成了跨学科的人才。

1.第一次发射火箭失败

年11月,在他们初次登岛后的6个月,SpaceX团队一切准备就绪,可以发射火箭了。

11月26日,少数几个人在凌晨3点就起床了,他们往火箭里注入了液态氧。然后躲到了约3英里外的小岛上找掩体,而SpaceX团队的其他成员则在夸贾林岛上距离其25英里的控制室内监视着发射系统。军方给了SpaceX6个小时的发射时间。

但是,当进行发射前检查时,工程师们发现了一个重大问题,液态氧气罐上的一个阀门无法关闭,这导致液态氧以每小时加仑的速度蒸发到空气中。

SpaceX团队赶紧修理了阀门,但火箭因损失了太多燃料,无法在发射期限内进行发射。

发射任务中止后,SpaceX从夏威夷调来了液态氧补给,准备在12月中旬再次发射。但大风、阀门故障及其他问题导致发射再次受阻。

就在SpaceX准备进行下一次发射时,某个周六的晚上,工程师发现火箭的配电系统发生故障,需要更换新的电容。

于是他们派出一名员工乘飞机去买了一些新的电容。周一的时候,他在加州的SpaceX总部测试这些电容是否能够通过各种热度和振动测试,之后他又乘飞机回到岛上。在不到80个小时的时间里,电子设备已经恢复正常运转,被重新装回火箭里。

SpaceX的30人团队在身处逆境时紧紧团结在一起,鼓舞了岛上每个人的士气。

2.第二次发射火箭失败

年3月24日,终于万事俱备。“猎鹰1号”矗立在方形发射台上,准备点火。

它冲上云霄,下面的小岛变成了一个绿色的小点。大约25秒后,他们发现发射并不顺利。“灰背隼”引擎的上方失火,本来垂直向上飞的火箭突然开始旋转,最后失控坠落到地面。“猎鹰1号”直接落到了发射场上。

大多数残骸掉进了距发射台英尺的暗礁中,火箭搭载的卫星设备把SpaceX的车间屋顶撞得粉碎,幸好卫星还算完整。

3.第三次发射火箭失败

一年后,SpaceX准备好再次进行火箭发射。年3月15日,试点火成功。

3月21日,“猎鹰1号”终于升空。它从棕榈树环绕的发射台上一跃而起,冲向太空。

它飞了几分钟,工程师们在这期间一直报告系统一切正常,处于极佳的状态。

3分钟后,火箭的第一级解体,并掉落地球,“茶隼”引擎按计划开始启动,准备将第二级送入轨道。

控制室内爆发出一阵欢呼声。接下来,在第4分钟的关口上,火箭上方的整流罩也按计划张开了。

SpaceX的工程师们觉得他们所做的一切都是正确的。但随后米勒发现火箭由摇摆变成胡乱抖动,设备失控、解体,最后爆炸了。

这一次,SpaceX的工程师们很快就找到了发生故障的原因。由于推进燃料逐渐被消耗,燃料罐中剩下的燃料开始在罐子里来回旋转搅动,就像红酒在酒杯里晃动一样。

晃动的推进燃料引起火箭摆动,达到一定程度时,引擎的一个开口暴露出来。当大量空气进入引擎时,就燃烧起来了。这次失败对于SpaceX的工程师来说又是一次致命的打击。

等到SpaceX能进行下一次发射时,距离马斯克的最初目标已经过去了4年,马斯克通过互联网产业积累的财富很快就要花光了。SpaceX的资金可能只够再进行一两次发射了。

4.第四次发射火箭成功

为了“猎鹰1号”的再次发射,马斯克在4月的时候将“猎鹰1号”和一队工程师送到了夸贾林环礁,然后让另一队工程师着手开发“猎鹰9号”——一艘有9台发动机的火箭,能够取代“猎鹰5号”以及即将退休的航天飞机。

SpaceX并不能保证发射成功,但马斯克为了能够得到NASA的高价合约而不断推销这款火箭。

年7月30日,“猎鹰9号”在德克萨斯进行了一次成功的启动测试,9个引擎全部点燃并且产生了85万磅的推力。

3天后,在夸贾林岛,SpaceX的工程师们点燃了“猎鹰1号”,并开始祈祷发射成功。

“猎鹰1号”火箭负载了空军的卫星和NASA的几台实验设备。SpaceX计划将这磅的货物送入轨道。

自上一次发射失败后,SpaceX对火箭进行了重要的改造。“猎鹰1号”最大的变化就是更换了新版的、调整过冷却系统的“默林一号”引擎(Merlin1)。

年8月2日,第一次发射实验在倒计时的最后一秒被临时终止。

SpaceX立即重新部署,准备在同一天进行第二次发射。

如果SpaceX能够在第四次发射成功,那意味着他们能够取得美国政府和潜在商业客户的信任,“猎鹰9号”和更多雄伟的计划才有机会被提上台面。

SpaceX的第四次发射于年9月28日举行。

SpaceX完善了网络直播策略,准备将每次发射过程都展示给公众。发射前,两位市场部高管又花了20分钟将发射中大大小小的技术问题全部介绍了一遍。

火箭节节攀升,接下来的每一个里程碑——离开这座小岛、引擎检查反馈显示一切正常。

在一级箭体脱离后,二级箭体经过90秒的启动开始飞行后,二级箭体的引擎“茶隼”闪着红光,开始了长达6分钟的燃烧。

世界上第一枚私人建造的火箭完成了此次壮举,进入了轨道。

个人花费了6年时间——比马斯克原计划多了四年半,终于创造了这个现代科学和商业的奇迹。

9继续前进

SpaceX的“猎鹰9号”项目得到了更多支持,而另一艘计划未来能够给国际空间站运输物资,甚至某天能把人类送上太空的“龙”飞船也得到了生产许可。

SpaceX签署了一份商业合同——为马来西亚政府发射一颗卫星,但是发射和付款都得到年中旬才能完成。

年12月23日,SpaceX收到了一个巨大的喜讯。NASA里的工作人员不断给格里芬做工作并最终成功帮助SpaceX成为国际空间站的供应商。

SpaceX因此收到了16亿美元的款项,作为为国际空间站提供12次运输的费用。

他们想要把成本控制在万美元以内、用一年的时间建造一个涡轮泵,最终用13个月完成了。

“猎鹰9号”已经成为SpaceX的主力。

SpaceX公司已经从航空业的笑柄变成最稳定的运营商之一。

SpaceX大约每月发射一次火箭,为某家公司或者某个国家运载卫星,或为国际空间站补充供给。

如果说“猎鹰1号”从夸贾林发射升空时,SpaceX还是一个初创公司,那么,当“猎鹰9号”从范登堡空军基地升空时,SpaceX已经可以称得上是航天业的巨头了。

SpaceX的所有机器零件都是在美国从无到有生产出来的。得益于低廉的成本,SpaceX使美国重新回到国际商用发射市场的舞台。SpaceX每次的发射费用为万美元,比欧洲和日本的收费低得多。

每年,美国制造的卫星大约占全世界的1/3,卫星营收占全球的60%左右。

目前,SpaceX让美国重拾载人航天能力的希望。为了不让火箭坠海损毁,SpaceX会应用反向推进器,使火箭缓缓下落,然后回收。

在未来的几年内,SpaceX预计将价格降至对手的1/10。火箭可回收是价格得以降低的主要原因,同时也将使SpaceX形成强大的竞争优势。

它研发的可回收火箭和可回收宇宙飞船似乎才是真正属于21世纪的机器。

马斯克不仅仅想降低运载卫星和空间站供给的成本,他还希望通过降低发射成本,使人类能够以更加经济实惠的方式无数次向火星运送补给,并在那里定居。

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