SpaceX系列：太空旅行成本革命Part 2

猎鹰9号的正式入职

在所有这些新设备正在开发中时，猎鹰1号在2009年夏天进行了第五次也是最后一次发射，为马来西亚政府发射了一颗卫星——这是SpaceX的第一个付费客户，也是第二次成功发射。然而，随着更高大、更帅气的猎鹰9号即将诞生，猎鹰1号将不再需要，并被退役。

猎鹰1号的五次发射都是从太平洋上一个名为夸贾林环礁的小岛上进行的。但随着加入了猎鹰9号，SpaceX租用了美国主要的发射台——加利福尼亚的范登堡空军基地（用于向南发射）和佛罗里达的肯尼迪航天中心（用于向东发射）。

在2010年夏天，第一枚猎鹰9号火箭启程前往发射台，引发了成千上万的公路驾驶员惊叹：“那是什么鬼东西？”

猎鹰9号的首次飞行——一次示范性的试飞——是成功的。接着，SpaceX就开始做那些商业公司无法理解的事。

将航天器送入太空是困难的，但将其带回可能更加困难。

你知道，如果你从码头跳进海里，不会发生什么坏事（除了水可能非常冷，因为每个人认为把自己浸入冷水是一种可以接受的活动）——但如果你从桥上跳进海里呢？也许会死掉？两种情况的区别就是：你的身体撞击水面时的速度不同。

地球的大气层也是一样的情况。

你现在感受不到大气层，是因为你的速度非常小，但是伸出手，像个疯子一样猛烈地挥动手臂，你就能感受到大气层了。如果坐在敞篷车或快速移动的船上，你的速度会更快，大气层会猛烈地打击你的脸。但速度不仅仅取决于你自己，还取决于你相对于大气层的速度。

所以，当一个在轨道上的物体（正如我们前面所说，必须以约17000英里/小时（27300公里/小时）的速度行驶）决定结束轨道并试图返回地球时，它将经历相当于17000英里/小时飓风的影响。

我们的正式飓风“等级”从1级（74-95英里/小时）到5级（从155英里/小时起），每增加20英里/小时的风速大致升一级。在地面层面上，以17000英里/小时的速度移动就像身处842级飓风中一样。842级飓风的力量在物体首次进入的高空稀薄大气层中会较低，但仍然非常强大。

飓风让我们感到害怕的是它们的威力。但在一个842级（或者其他三位数）飓风中，你会面临更大的问题。

太空飞船在高空大气中的高速意味着进入舱内的空气没有时间躲开，而变得超级压缩和炙热。在较低的位置，大气层较厚，太空飞船必须应对大气阻力带来的强烈高温。岩石无法承受这种温度，这就是它们为什么最终会变成流星。因而，构建一个能够承受这种高温和力量的太空飞船需要许多先进技术。

直到2010年，只有五个国家成功将太空飞船送入太空并成功回收。猎鹰9号的第二次发射在为新飞船进行示范飞行时将第一艘龙飞船送入轨道，经过两圈轨道，龙飞船穿越了一个842级飓风，并“活着”钻出了另一侧。

这使得SpaceX成为第一个成功回收一颗轨道飞行器的公司，也是第六个成功回收轨道飞行器的实体。对于一个只进行了七次发射的公司来说，这算不错了。

猎鹰9号的第三次发射再次创造了历史，在一次为NASA进行的示范任务中，龙飞船成为第一个与国际空间站对接的商业飞船。

SpaceX制作了一个小小的胜利视频，展示了这一过程的亮点。

猎鹰9号才是真正的精华。Vance写道：“从夸贾林环礁起飞的猎鹰1号是初创公司的杰作，从范登堡起飞的猎鹰9号是宇航超级大国的杰作。”

而且，在已完成三项计划中的两项示范任务后，NASA已经看到足够的成果，取消了第三项示范任务，并开始了使用“龙”飞船进行正式的国际空间站补给任务。

（如果你对发射实际是什么样子感兴趣，可以搜搜CRS-6号任务的视频。这是一次国际空间站补给任务，于2015年4月14日从佛罗里达的开普肯尼迪航天中心发射。）

需要注意的事项：

• 在发射前，火箭喷出的白色烟雾是火箭内的液态氧从液氧罐中逸出的气体。

• 在离火箭升空约五秒钟前，一个名为“尼亚加拉”的洪水系统开始向发射场注水。这样做的目的是减轻引擎发出的震耳欲聋的声音，否则声波将会非常强大，实际上会对火箭造成损坏。

• 引擎在升空前几秒钟开始点火。发生的情况是，在引擎点火时，巨大的夹具将火箭固定在地面上，以便计算机能够迅速测试它们以确保它们都正常工作。如果一切正常，夹具会在T-0时刻释放，火箭开始升空。

• 时间要精确到秒。即使差一秒钟的时间表也会影响与国际空间站的会合。
  

• 发射令人很tm紧张。

• 在头三分钟内，火箭喷出的鲜艳橙色的火焰逐渐变得分散、难看并呈现灰色。这是因为随着高度的增加，大气中的氧变得稀薄，燃烧在火箭外部越来越难以发生。

• 第一级火箭在3分26秒时分离。
  

• 在分离舱之后，你看到的大黑色喇叭是第二级火箭唯一的梅林发动机。你看不到引擎喷出的火焰，因为在那个高度燃烧是不可能的，所以在离开发动机后立即停止。

• 在接下来的七分钟内，没有太多的变化。

• 在11分09秒时，火箭已经足够进入轨道，第二级火箭分离。

• 视频的大部分内容是第二级火箭上的摄像机拍摄的龙飞船。

• 在视频的最后25秒钟，你可以看到龙飞船的太阳能电池板展开。

在进行了五次猎鹰1号的发射和三次猎鹰9号的发射之后，其中大部分是测试和示范，SpaceX准备开始其太空物流服务。

猎鹰9号的第四次发射，也是首个官方的国际空间站补给任务，标志着一系列连续15次的成功发射（其中六次是NASA的龙飞船任务，九次是为其他私人客户的卫星任务），直至2015年5月，当我写下这句话时，我无意中给整个公司带来了厄运。我说道：

自从前三次失败的发射以来，SpaceX已经发射了20次，全部都取得了成功。在第20次连续成功发射之后，马斯克发推文说：“火箭发射很好，卫星进入地球同步转移轨道。依然感到如此紧张。期待有一天对发射会感觉正常。”

然后，在接下来的下一次发射中，发生了这样的事情：

发射失败是一件可怕的事情，即使没有人员受到影响。这就是为什么SpaceX副总裁马克·朱科萨告诉我，每个发射日都是持续不断、折磨人的焦虑。

这似乎有点像一名投手在世界大赛第7场比赛的第九局投出一个球，只不过这个球需要几个月的时间才能到达球板，他们必须紧盯着电视观看它最终到达击球手的那一刻。

然而，当你涉足太空领域时，灾难性的失败也是你签约时的一部分。

在猎鹰1号第三次令人沮丧的失败后，马斯克写信给他的员工说：“或许我们都忘了，那些取得成功的发射公司也经历一路挫折。我的一位朋友写信提醒我，前9次佩加索斯(Pegasus)发射只有5次成功；阿里亚娜(Ariane)3次成功，5次失败；阿特拉斯(Atlas)20次发射只有9次成功；联盟(Soyuz)21次发射只有9次成功；普罗顿(Proton)18次发射只有9次成功。SpaceX致力于长远发展，不管遇到任何困难，我们都要让这个项目成功。”

这让SpaceX在2015年6月的失败变得更加有远瞻性，并让其更多地作为一个提醒，提醒我们其24次发射中的20次成功已经是多么令人印象深刻。

失败的好消息是，它们会准确地显示出你的问题出在哪里。

在这次失败中，罪魁祸首是一根仅有两英尺长、一英寸厚的钢杆。

火箭中有成百上千根这样的钢杆，本应能承受五吨力量，但在仅受到一吨力后折断了。从现在开始，SpaceX将对每根用于火箭的钢杆进行单独测试。你可以看到龙飞船没有受到损害（在屏幕顶部，靠近顶部的地方）。如果它有提前部署降落伞的功能，其整体就能幸免于难。从那以后，龙飞船开始具备这种功能。

就这样，我们才得以看到如今的成功。

在一个充满中间商赚差价和几十年老旧设备的行业中，SpaceX紧密控制的内部供应链和尖端技术使其成为世界上最便宜的太空运输选择。

多年来，美国政府一直依赖两家主要的航空航天公司——波音和洛克希德·马丁，以及它们的合资企业——联合发射联盟(ULA)——进行国内发射。

每次发射，ULA都得向政府和美国纳税人收费3.8亿美元。而对于类似的发射，美国政府只需支付SpaceX 1.33亿美元。对于没有NASA那般特殊要求的其他客户的发射订单，SpaceX每次发射则只收费6000万美元。

鉴于这个令人难以置信的价格优势，自然而然，SpaceX拥有众多竞相争取其服务的客户，目前他们已经积压着超过50次计划中的发射任务，价值超过50亿美元。他们正在竭尽所能地提高产能，计划在不久的将来每年生产40枚猎鹰9火箭。

马斯克相信，在未来几年内，SpaceX的成本将低于行业平均水平的十分之一，他还相信SpaceX可以占据世界大部分商业发射的市场份额。

这对美国来说是个大事，不仅仅是对SpaceX。美国通过波音，以及欧洲的空客，自豪地成为世界两大主要的飞机生产商之一，但出于某种原因，美国却允许自己在全球发射行业中变得无足轻重，而欧洲、俄罗斯和中国却占据主导地位。

美国发射的主要提供商——ULA大部分业务来自美国政府，并通过从俄罗斯购买最昂贵的硬件设备部件：发动机。而SpaceX正使美国重新成为发射行业中的重要参与者。来自世界各地的业务不断涌入SpaceX和它的祖国，尤其SpaceX的部件生产几乎全部在国内制造。

大鳄们的怒火

虽然SpaceX可能对美国人和未来的太空旅行都是一个了不起的发展，但并不是每个人都对他们的出现感到高兴。

还记得之前的文章中，我们深入探讨了汽车和石油、天然气行业的内幕，结果发现一切都相当混乱。人类似乎在不知不觉中被牵着走了？这就是不透明的产业与政府之间存在“特殊”关系以及壁垒，进而阻碍竞争对手进入市场会发生的情况吗？特斯拉曾经如何打破了这一切，迫使一个暴利，激烈而“丰腴”的行业进行创新？要知道，他们都迫切希望马斯克能够消失！

我几乎可以将那部分内容简单复制粘贴到这篇文章中。

太空发射行业就像一个小镇里的几个汽车修理工，他们都收取了比实际所需高出十倍的费用，但因为各种原因：顾客对整个流程和应该花费的费用一无所知；所有竞争对手也都在过高收费，所以没有动力去升级设备、提高效率和降低成本。

SpaceX就像是小镇上的一位新来者，开了一家汽车修理店，提出了更新、更好的修车方法，比其他人工作更努力，并且能够以更低的价格提供相同的服务。这对小镇上其他汽车修理工来说是个灾难。

在2014年，欧洲的Arianespace——全球发射行业的重要参与者之一——要求欧洲政府提供额外的补贴，以应对来自SpaceX的竞争。现在，一次飞往地球同步转移轨道GTO的猎鹰9火箭发射费用比中国历史上便宜的长征火箭要少1500万美元。至于发射市场的“其他主要参与者”，马斯克曾表示：“我的家人担心俄罗斯会暗杀我。”

世界各地的发射客户都注意到了SpaceX正在做的事情，然后看着自己的发射公司，问道：“等等，我为什么要支付这么多？”当我问马斯克关于所有想要让他脑瓜开瓢的行业时，他说：“就像一屋子的脚趾头，很难不踩到它们。”而在SpaceX目前踩到的所有脚趾头中，联合发射联盟是感觉最痛的。

开个蓝盒子，聊聊讨厌的ULA

ULA是波音和洛克希德合资的公司，他们对太空发射的收费高于其他任何公司。但他们收费多少都不重要。ULA不需要与全球发射市场竞争，因为他们会从美国军方那里得到持续的业务。具体运作如下：

1) 美国军方需要将大量物体送入太空，所以有很多“快递订单”。

2) 由于军事装备与国家安全有关，美国希望这些发射由美国公司完成。

3) 由于太空发射，就像汽车维修一样，对公众和政客来说是一个不透明的过程，没有人知道ULA的发射价格要比其他公司高得多。

4) ULA与政府合作的主旨是“成本拉满”。他们得到的发射费用是发射实际成本的一定百分比，而到底投入多少成本自然是他们决定。也就是说，他们的动机是让费用增加而不是减少。

5) 由于美国庞大的军事预算，ULA资金充足。

6) 更令人气愤的是，美国国防部的许多决策者与ULA的领导层是朋友，退休后经常在ULA工作。因此，ULA更有可能得到国防部的点头和眨眼，而不是对他们如何使用资金的审计。

这一切加起来，根本不会给ULA任何降低成本的压力。即便最坏的情况下，发生一场大规模的政府丑闻，所有这些也是由美国纳税人支付的。

而且，你知道ULA和国防部之间真的不希望有什么吗？像SpaceX这样的公司，已经成功赢得了NASA的大部分业务，但为了获得军事发射合同，公司需要特殊的认证。奇怪的是，SpaceX很难获得认证。

2014年，马斯克对该问题向国会提出了异议，称“SpaceX并不寻求获得这些发射的合同。我们只是寻求竞争的权利。”但他遭到了很多反对。尽管有明确证据表明，ULA每磅货物的费用是SpaceX的六倍，但像亚拉巴马州参议员理查德·谢尔比这样的政治家（航空航天产业是其人背后的主要资本）辩称这是一个国家安全问题。

这是一个奇怪的论点。毕竟，ULA在俄罗斯投入了大量资金，购买他们的发动机和其他零部件，而SpaceX则在美国进行所有业务。几个月前的一次采访中，马斯克发表了对这种情况的看法：“ULA已经决定，他们不会担心竞争的公平性。他们并不在乎竞争公平与否，是因为他们根本不打算面对任何竞争……他们觉得我们会分一些他们独家拥有的巨大馅饼，或者那份馅饼不会那么大。”

SpaceX在过去一年取得了一些进展，获得了少数几次军事发射合同，但只占很小的一部分份额。这是SpaceX将会长期进行的斗争。我问马斯克对抗ULA的困难。他的回答是：“这些并不是容易对付的，这是军工复合体。你知道科幻电影中，那些想搞出大麻烦的幕后反派都是什么人吗？是的，就是这些人。”

不谈这些恶心的事了。尽管困难重重，SpaceX的收入模式还会在未来几年不断增长和扩展。以下是即将推出的三个最酷的项目：

1）重型猎鹰火箭

还记得我曾经大肆宣扬过将九个“梅林”发动机组合在一起，能够把一个摩天大楼高的360辆汽车的堆叠物送上天吗？重型猎鹰火箭与猎鹰9号有些不同。后者只有一个第一级火箭，而前者是有整整三个，它长这样：

搭载了27个“梅林”发动机的重型猎鹰火箭平台能够将大约2,000吨的负载送上天空，相当于一个高一英里（约1.6公里）、1100辆汽车高的堆叠物。重型猎鹰火箭于2016年首次发射，它将能够运载超过世界上任何其他火箭的两倍以上的有效载荷，并以历史上每磅有效载荷最低的价格进行运载（联合发射联盟（ULA）的收费是重型猎鹰火箭的三倍，并且有效载荷不到一半）。以下是行业中，各家最重型火箭的一些有效载荷比较：

2）将轨道卫星数量增加四倍

事情是这样的。几个月前，马斯克宣布SpaceX将在西雅图开展卫星生产业务，到2030年争取在低地球轨道上放置4,000颗互联网卫星。这是目前轨道上总计1,300颗卫星的三倍。他的原因包括：

通过降低成本来推动技术发展。目前，制造一颗卫星的成本通常约为2.5亿美元，将其送入太空的费用也差不多。这使得每次卫星发射都具有极高的风险，也令公司非常看重风险规避。因此，他们倾向于使用较旧的、经过验证的技术，并确保每颗卫星至少能使用15年或更长时间。如今为我们提供服务的许多卫星都是在1990年制造的，使用的是25年前的技术。SpaceX希望找到降低成本的方法，再加上他们的发射也能足够便宜，他们便能频繁将尖端卫星送入轨道，并同样频繁地替换它们。

为整个世界带去互联网。我曾与SpaceX航空电子工程副总裁拉吉夫·巴迪亚尔（Rajeev Badyal）坐下来，他负责卫星项目。他解释说，SpaceX的4，000颗太阳能卫星将智能地共同工作，覆盖地球上的每个地方，向急需互联网的地方传输高速互联网。他谈到地球上实际上只有少数几个地方（欧洲、美国、印度和东亚的部分地区等）真正覆盖了良好的互联网，而SpaceX的计划将会是世界上其他地方，特别是最偏远地区的重大帮助。要保证互联网正常运行，您只需要一个小巧的、披萨盒大小的接收器，放在任何户外位置，然后您就可以在北极、太平洋中部、珠穆朗玛峰的顶部等任何地方享受快速互联网。他还谈到了卫星的其他用途——您可以将摄像机连接到它们上，用于犯罪报告、实时谷歌地图、天气等。

更多巨头的怒火。马斯克正在努力与一堆大型而低质量、垄断式的公司竞争。时代华纳有线电视和康卡斯特这两家公司会是马斯克的绝佳援兵。在他发布的公告中，马斯克提到了这一点：“对于那些被困于时代华纳或康卡斯特的人来说，这将提供一个离开的机会。”（这引起了人群的巨大欢呼。）

有利可图。通过销售自家制造的卫星，并通过把它们扔上轨道获得收入，SpaceX可以从中赚大钱。

解决火星互联网问题。物理电缆是过去的方式，而火星却是未来的行星。因此，马斯克计划让SpaceX制造的互联网卫星在未来绕火星运行，以脑洞大开的方式为未来的火星殖民地提供快速互联网。

3）载人太空旅行

2014年，美国和俄罗斯因为一个常见的原因而对彼此发火，这一次是因为俄罗斯认定克里米亚实际上应该属于俄罗斯的一部分，美国以对俄罗斯的太空计划实施制裁作为回应。对此，俄罗斯副总理发推文说：

在审查了针对我们太空产业的制裁后，我建议美国使用蹦床将他们的宇航员送上国际空间站。

这就是当曾经强大的太空计划变得如此无足轻重，甚至无法将自己的宇航员送入太空时发生的情况。你不得不依赖那些与你是死对头的国家，这会使你陷入糟糕的境地。

唯一还能将人送入太空的国家是中国，而美国对他们的不满甚至更大，以至于中国的宇航员被禁止在国际空间站的“酷孩子俱乐部”里待着。就像三个互相不给好脸色看的职员，却只有两个人有车，而无车者只得卑微地祈求二人捎着他一起去上班。很明显，这对无车者来说并不理想。

当然，埃隆·马斯克很快在推特上发表了自己的言论：

听起来现在可能是揭示SpaceX与NASA合作开发的新Dragon Mk 2飞船的好时机。不需要蹦床。——埃隆·马斯克 (@elonmusk) 2014年4月29日

“航天飞机计划”于2011年终止，开启了无法进行载人太空飞行的空窗期。下一个类似于“航天飞机”的全美国太空计划应该是“太空发射系统”及其“猎户座宇宙飞船”。

但由于延误，该计划的启动至少被推迟到2021年。美国不想在2021年之前依赖俄罗斯，因此与此同时，NASA举行了一个竞赛，选择私人承包商进行载人发射。最终，NASA将68亿美元的合同分给了波音（占得42亿美元）和SpaceX（占得26亿美元）。

2014年5月，SpaceX推出了第二代龙飞船——Dragon 2：

第一代龙飞船很酷——它是少数几种可以完整返回地球的航天器之一，而且目前是全球唯一一种可以从国际空间站将货物带回地球的可操作航天器。

但是，二代龙飞船更酷。

二代龙飞船可以在不被国际空间站的机械臂拉入的情况下对接国际空间站，就像一个具备自主能力的人一样。

而且，二代龙飞船内部设有酷炫的座位和时髦的触摸屏（如今的大多数航天器是在60年代设计的，仍然有着像旧收音机一样的按钮和旋钮）。

它是这个样子的：

看上去真的很高级，像电影里拍的一样。

但是二代龙飞船最酷的地方在于它的发动机。这款航天器配备了八台超强大的小型发动机，称为SuperDracos，每台发动机可以举起四辆汽车。SuperDracos的设计是如此具体，以至于它们完全通过3D打印制造，这是首批以这种方式制造的火箭发动机。

SuperDracos有三个主要用途：

1）在太空中机动

2）推进式着陆（下一节将详细介绍）

3）如果发生意外情况时中止航天员任务

第三个功能对船员安全至关重要。

即使最好的火箭有时也会失败，通常是以灾难性的方式——正如SpaceX刚刚为我们展示的那样。在爆炸发生之前，Dragon 2的中止系统允许航天器远离事故现场。如果两次航天飞机事故中都有这个功能，宇航员可能会被拯救。可以去看视频，是一个最近的测试，展示了Dragon 2的中止系统在行动中，出奇的让我感觉有点可爱。

在那个视频中很难完全理解“中止”的威力。八台SuperDracos的动力非常强大，它们可以在两秒内将Dragon推出足球场的长度，在仅仅五秒多一点的时间内推出超过三分之一英里（约半公里）。

虽然其他有人乘坐的太空舱之前也具备中止功能，但其他的只能在发射期间中止任务——Dragon 2的中止系统一直可以在达到轨道之前生效。

马斯克还想重新定义什么是宇航员，他解释说一个人不应该成为宇航员才能够太空飞行。他的愿景是普通人可以坐上SpaceX的火箭，进行相对较少的培训或技能，就像我们今天乘飞机一样（有点让我想起曾经只有计算机科学家才能使用计算机，而今天这个概念似乎已经过时了）。

顺应时代的潮流，SpaceX还重新构思了宇航服的概念——马斯克坚持要让宇航服看起来时尚，并放弃“米其林轮胎”式的风格。

所以这就是SpaceX的业务和盈利模式。这家送货公司正在履行它的职责——SpaceX是盈利的，并且有足够长的时间来保持盈利。谷歌和富达最近的一项投资估值了这家公司120亿美元。

但是马斯克表示，他的噩梦是SpaceX最终落入那些为了短期利润而无度榨取公司的人手中。因为正如我们在开头所概述的，我们刚刚讨论的是SpaceX所做的事情，但并不是SpaceX真正做的事情。

SpaceX真正做的事情从猎鹰1号的开发就有体现，而且从目前以猎鹰9号运送物体到太空的不同方式可以看出。但是，SpaceX的低价仍然被归类为渐进式的改进，而不是彻底改变游戏规则的创新。

SpaceX正在做的事情要大得多：他们正在致力于一项突破性的创新，如果能够实现，将会把发射火箭的成本降低100倍，并彻底改变人类和太空的未来，使多星球的未来成为可能。

作者介绍，Tim Urban，Wait But Why的作者，专注写专题式深度长文，是特斯拉创始人马斯克和Facebook创始人强烈推荐的科技博主。他写的AI文章是全世界转发量最高的，他也是TED演讲有史以来最受欢迎的演讲者之一，代表作《拖延症候群的内心世界》成为他点击率最高的演讲。

本文来自微信公众号：Wait But Why （ID：wbwtimurban），作者：Tim Urban，编译：Eric Zhu