首页 > 专业知识 > 造1000艘飞船，马斯克要如何在有生之年登陆火星？

造1000艘飞船，马斯克要如何在有生之年登陆火星？

晰数塔互联网快讯
2020-03-19 08:23

编者按：本文来自腾讯科技“硅谷封面”，36氪经授权发布。

【划重点】

一个星期天的凌晨1点，马斯克召集博卡奇卡飞船工厂的团队开会研究如何提高效率。

单单两天时间内，SpaceX在德克萨斯州博卡奇卡的工厂就招了252人。

自去年12月份以来，马斯克的大部分时间都是在德克萨斯州南部度过的，他在尝试建立一条飞船生产线。

SpaceX的长远目标则是今年实现每周建造完成一到两艘星际飞船的目标，并将建造成本削减至每艘500万美元。

博卡奇卡工厂已经开始流水线作业，机器从一个站点移到下一个站点。马斯克所打造的是制造机器的机器。

马斯克相信，建造可重复使用飞船的唯一现实方法就是通过反复试验，不断接近正确的设计。

（本文约7500字，阅读全文大约需要8分钟）

马斯克的终极计划是打造一个庞大的舰队，让火星适合居住，使生命遍布多个行星。实现这一点需要大约1000艘飞船。为了在有生之年造出可重复使用的星际飞船，马斯克在德克萨斯州南部扩建工厂、招募员工、建设飞船生产线，试图通过提高生产率来加快飞船的技术迭代，赶在前往火星的大门关上之前挤过去。

造1000艘飞船，马斯克要如何在有生之年登陆火星？

以下为文章正文：

埃隆·马斯克（Elon Musk）到底有多想去火星？从最近发生在SpaceX公司博卡奇卡工厂的一件事上可见一斑。2月23日是个星期天，马斯克却在德克萨斯州南部召开了全体会议，SpaceX公司正在那里的博卡奇卡工厂建造星际飞船。

当时是凌晨1点。

在这样一个时间点，大多数美国人要么是赶在酒吧打烊前喝下最后一杯酒，要么已经躺在了家里的床上，要么就是在拿奈飞刷电视剧。但马斯克却将他的团队召集在了一起。他想知道为什么星际飞船工厂不是24小时全天候运转，为什么钢板还没有焊接成飞船圆顶和燃料箱，为什么燃料箱还没有装到火箭上，为什么所有事情都没有他想要的那么快。

马斯克总是想要快点再快点。马斯克清楚自己不会永远活在世上，最终钱也可能被烧光。总有一天，人类向火星迁徙的大门可能会关闭，但马斯克不知道什么时候。所以他得赶在前往火星的大门关上之前挤过去。

造1000艘飞船，马斯克要如何在有生之年登陆火星？

睡眼惺忪的工程师和技术人员回答说，想要真正加快速度，他们需要足够多的员工，工厂中的每个人都要定岗定位，这样员工们才能熟能生巧。但这需要招募更多的人手来建造飞船。

“我说，‘好的，没问题，’”马斯克回忆道。“我说，‘你完全可以雇佣别人——只要清楚不要毁了自己的名声就行。不要把你那找不到工作的姐夫招来。不要找那样的人，好吗？你要对他们负责，对自己负责。每个人都有亲戚，我敢肯定，工厂里的员工绝对不想和那种人一起工作。不要带来那种人。要招就招值得你拿个人名誉担保的人。’”

今年2月初，SpaceX曾大张旗鼓地举办了一次“职业日”活动，公司招聘了几十名新员工。相比之下，星际飞船工厂的这次人员招聘宣传将是口口相传。马斯克想要快速起效。

马斯克告诉他的团队成员，他们将在12个小时后的周日下午1点举办一场招聘会；工厂会在周一下午1点再办一场，然后在晚上8点还有一场。招聘会上排起了长队，队伍里有员工的家人和朋友，大部分是当地人。博卡奇卡高速公路的两旁停满了汽车。周一晚上11点，SpaceX公司仍在招人。

那个周日和周一，SpaceX在德克萨斯州博卡奇卡的工厂总共多了252人，工厂员工总人数增加了一倍，达到500多名。大多数新员工，甚至是那些在周一午夜签了合同的人都被告知第二天早上要去上班。一年前，大概只有十几位员工在现场工作。很快，这家位于德克萨斯州南部的飞船工厂可能会成为SpaceX加州霍桑总部以外的最大工厂。

马斯克想要通过烧钱加快进度，而他正在德克萨斯州南部验证这一点。在短短几周的时间里，SpaceX公司紧挨着里奥格兰德河建起了一座小城镇，一切进展都相当惊人。也许，当然目前仅仅是也许，这个新的“马斯克镇”（Muskville）真会成为火星上第一座城市的地球发射场。

会见首席工程师

周末的招聘热潮过后，笔者应马斯克邀请参观了SpaceX的博卡奇卡工厂，期间还参观了飞船发射台。在抵达工厂的前一天晚上，公司名为SN1的星际飞船原型在加压测试中发生了爆炸。工程师们将液氮充入飞船原型的燃料箱，以确定在高压下保存极冷液体的性能。结果答案是：不太好。

星际飞船原型SN1加压测试失败，飞船已经不复存在

弯曲、发黑、烧焦的钢铁残骸散落在现场。乍一看情况不妙。但仔细查看的话，你会发现并不是所有的东西都被毁了。飞船发射塔似乎没有受损。为星际飞船提供支持的地面系统和燃料箱都位于护堤后面，所以只留下几处爆炸弹片刮出的伤痕。

地面支持系统并未受到太多影响

工程师们对这个项目的态度可以归结为：失去SN1很糟糕，但是下一艘飞船原型已经超过它了。SN2很快就能进行燃料箱加压测试。

但马斯克对失去一艘星际飞船并不是特别高兴。SN1发生爆炸后的那个周末，他与工程师们一直挤在得克萨斯大学的“星际之门”(Stargate)大楼里。一年前，除了现场的几辆工程车外，SpaceX公司在这栋大楼二楼租赁的几间房间是飞船工厂唯一的设施。现在大楼只是工厂的门户建筑。SpaceX公司已经接管了整栋大楼，把它改造成了办公室和仓库。

周日下午，我在星际之门大楼的一间会议室里见到了马斯克，他坐在一张长桌旁，身穿印有“占领火星”(Occupy Mars)标语的T恤，喝着健怡可乐。

SpaceX首席工程师马斯克

“嗯，我今天和团队谈了很多，”他先谈到了SN1的失败。“这就是你所说的推力圆盘——这是一个倒置的圆锥体，我们安装了三部海平面版发动机。它就是画在那边的白板上的。”

他走到白板前，指着一张皱着眉头的脸。“这是我的画，”他笑着说。然后，马斯克拿起一支水笔开始快速讲解飞船构造。

“之所以看上去像一张悲伤的脸，因为我们设计了一个倒立的圆锥体，”马斯克说。“这真是个愚蠢的设计。它是整个火箭上最笨的东西之一，又重又贵，还不可靠。”

SN1的故障基本上被归结为发动机附近飞船原型薄弱部分焊接不良。当受到的压力过大时，焊缝就会被撑开。

马斯克很不高兴，因为在测试失败之前，他没有听谁提过这个具体问题。现在好在马斯克和团队解决了这个问题。

“我们给团队发了个说明，上面写着这是一个设计、建造和检查都很糟糕的项目，”他说。“这只是事实陈述。我和整个质量团队见了面，我说，‘你觉得那个东西好吗?’他们说，‘不好’。我告诉他们，将来你们要像对待自己的孩子一样对待那枚火箭，除非你们认为自己的孩子会没事，否则就不要把它送到测试地点。他们说他们确实向其中一名工程师反映了这个问题。但是那个工程师什么都没做。‘好吧’，我说，‘那你以后就直接给我发邮件吧。’现在他们明白了。如果你直接给我发邮件，我愿意承担风险，发生什么事都没关系。问题在于他们认为焊缝不好，又没有告诉我，而是把它带到发射台上炸毁。现在我已经说清楚了。如果你把责任推给我，就会获得原谅。如果不是这样，就没法原谅。”

发射台旁边的“星虫”飞船原型安然无恙

你需要清楚的是，马斯克是SpaceX的首席工程师，这不是一个虚职。马斯克之前告诉过我，在公司刚起步的时候，没有哪个优秀的工程师会接受这份工作，而聘请普通人担任总工程师又有什么意义呢?所以他自己成为了SpaceX的首席工程师。SpaceX公司做出的几乎每一项技术决策最终都会落到他的头上，那些困难决策更是如此。自去年12月份以来，马斯克的大部分时间都是在德克萨斯州南部度过的。那里的员工说，马斯克在圣诞节期间一直和他们一起通宵工作，为SN1飞船原型制造圆顶结构并进行焊接。

然而，马斯克在德克萨斯州南部花费这么多时间，并不只是为了建造一艘星际飞船。相反，他正尝试为星际飞船建造一条生产线。他想建造很多这样的飞船。而且要快，永远要快。

他说:“批量生产至少比造出某种东西要困难10倍。”“至少要难上10倍。”

马斯克应该清楚这一点。2017年和2018年，他在特斯拉体验过“生产地狱”，建立工厂、调整流程，度过了许多不眠之夜，历尽了精神上的种种痛苦。现在的特斯拉每周能生产多达1万辆电动汽车。

他想在德克萨斯州南部打造一个同样出色的系统。事实上，马斯克的目标是在今年年底前达到每周建造一艘星际飞船的水平。在那之后呢？也许他们会更快。SpaceX正在当地设计的是这样一座工厂，每72小时就能造出一艘星际飞船。

“转向节封口机”

除了招聘更多员工之外， SpaceX近几个月来还在德克萨斯州南部迅速扩建工厂设施。该公司已经建成两道大型防风墙，主要用作堆放星际飞船的“高棚”。在过去6周的时间中，SpaceX还搭建了两个足球场大小的帐篷，目前正在搭第三个。尽管帐篷相当大，但对于SpaceX的需求来说还不够高。因此，前两个建好的帐篷都是搭在一排海运集装箱上。SpaceX公司的最终计划是在集装箱上切割出窗户，将其改造成办公室。而正在搭建的第三个帐篷还需要更高，所以SpaceX将其垒在了双排海运集装箱上。

过去6个月，SpaceX在迅速拓展星际飞船制造工厂

马斯克的想法是这些帐篷能形成一条流水线，让火箭的零部件从工厂的一端进入，然后在不同站点之间依次移动，直至在最后一个“高棚”中组装完成星际飞船。

建造一艘星际飞船的过程始于一个个巨大的“圆筒”。每个圆筒高2米，直径达到9米。工人们制作一个筒体需要将301全硬不锈钢卷展开，切割一次，再沿切缝将钢卷焊接成筒体。在非加压状态下这些圆筒一样很笨重，因为每个重量接近1600公斤。星际飞船的外壳需要17个圆筒堆叠和焊接在一起，然后在顶部加上一个鼻锥。自11个月前博卡奇卡工厂投产以来，SpaceX公司已生产了50个这样的圆筒。这一进程还在加速。该公司目前的产量为每天生产2个圆筒，目标是每天造出4个圆筒。

新的防风墙高约43米

第一顶新的大帐篷是在今年1月份搭建完成的，里面放满了SN2和SN3的储罐圆顶。制作加压圆顶更加困难，因为它们需要盖住燃料箱的末端，而且在高压下必须要能够扛得住冷却火箭推进剂(星际飞船用的是甲烷和液氧)，所以制作起来更加谨慎。目前制造完成一个加压圆顶大约需要一周时间：固定安装钢板需要1到2天，将钢板焊接在一起需要4天，然后还需要1到2天进行X射线检查和小修小补。但对于马斯克来说，花一周时间制造一个圆顶太慢了。

因此马斯克对他的团队提出了挑战，要求他们找到加快速度、缩短生产时间并提高焊接质量的方法。他已经让工程师们进行设计，最终工程师们认为，他们用一种叫做“转向节封口机”的工具接近于解决焊接加压圆顶的问题。他们在第二个帐篷里做出了一个模型。

转向节封口机看起来就像一个巨大的拉链，将圆顶的前后部铰接在一起，就像一张裹起馅料的墨西哥卷饼。圆顶前部需要焊的接缝被沿着拉链排成一排，然后向下夹紧精确贴合在一起。自动焊枪将在大约10分钟内沿着接缝进行精确焊接。一面完成之后，旋转圆顶对另一面的接缝进行焊接。

其他工程师还制造了一台内部机器对焊缝进行X射线检查。现在公司专门成立了一个X射线检测团队，腾出场地、划分出专门的工作区域，然后进行X射线测试，寻找圆顶上的焊接缺陷。借助这台新的X射线检测机，SpaceX希望将原本需要一天时间的检查过程压缩到几小时。

这一切发生得太快了。4周前这些机器还只是存在于工程师的头脑中，而他们用来测试机器的帐篷也是不到三周前建成的。马斯克总能招到聪明的年轻工程师，而那些住在博卡奇卡工厂帐篷里的人大多只有20多岁。他们为老板拼命工作，一切都是心甘情愿。为什么？因为马斯克让他们快速行动、做一些很酷的事，而且很快就能看到自己亲手造的机器飞上天。

绝对疯了

为什么马斯克需要制造这么多星际飞船?

因为他真的很想在火星定居。这不是开玩笑，也不是为拿到更多政府资金的骗局。火星是SpaceX存在的真正理由。现在，在德克萨斯州南部，马斯克离火星越来越近了，近到几乎可以尝到火星上的红土滋味。

让我们先置身事外，看看这是多么疯狂。星际飞船只是SpaceX超重型火箭的第二级，但可以说是有史以来人类建造的最新颖航天器。从来没有人造出过完全可重复使用的火箭，能够进入太空的第二级是最困难的部分。当然，SpaceX距离让星际飞船载上人类去火星旅行还有很长的路要走。但是，单单建造一个完全可重复使用的航天器，并将150吨的重量送入近地轨道也是奇迹。这比阿波罗计划土星五号火箭的运载能力还要强。

SpaceX想要发射大批星际飞船，把人类送往火星定居

相比之下，美国国家航空航天局（NASA）旗下的大型火箭太空发射系统（SLS）进展缓慢。NASA已经开发了十年，而承包商波音公司最近才制造完成一个核心级。这个核心级比星际飞船高15米，但没有那么复杂。事实上，每一个SLS核心级在发射升空之后都将会坠入大海。由于SLS使用的是已经有40年历史的航天飞机主引擎，因此波音公司也不需要再制造引擎。尽管如此，在NASA每年将近20亿美元的资助下，波音公司建造核心级的长远目标只是在21世纪20年代中期实现每年造出1到2个。

SpaceX的长远目标则是今年实现每周建造完成一到两艘星际飞船的目标，并将建造成本削减至每艘500万美元。

“真是太疯狂了，”我说。

“是的，这太疯狂了，”马斯克回答道。

“我的意思是，确实疯狂。”

“是的,这就是疯了。”

“纵观整个航天领域，没有人做过这样的事，”我说。

“没有。我也认为这绝对是疯了，”马斯克说。“传统的太空发展模式并不适用于我们在这里所做的事情。我们正试图打造一个庞大的舰队，让火星适合居住，使生命遍布多个行星。我想我们大概需要1000艘飞船，每艘飞船的有效载荷都要比土星五号更大，而且可以重复使用。”

显然，马斯克对此已经想了很多。

马斯克说:“当我们的目标是让生命遍布多个行星时，这意味着我们需要在火星上建立一个自给自足的城市。”“即便补给船因为任何原因没能从地球飞来，这座城市也必须能够生存下去。为什么没来并不重要。重要的是如果那些补给船不来了，这个城市会不会消失？为了使某些东西能够自我维持，你不能缺任何东西。你必须拥有所有的要素。不可能像这样，有的东西可以自我维持，但有的小东西却没有。不能出现这种情况。这就像在说，‘好吧，我们经历了一次漫长的航行，但除了维生素C，我们什么都有。’那好。现在你会得坏血病，会死——顺便说一句，会很痛苦。会很糟糕的。你会因为缺乏维生素C而慢慢痛苦地死去，所以我们必须确保在火星上有维生素C。然后它就像，好吧，大概需要多少体量的东西才能实现自我维持呢？可能不会少于一百万吨。”

当然，这并不是一个准确的数字，只是粗略估计。但是火星定居者将需要大量东西。定居者需要建立一个完整的工业基地来开采这颗红色星球，其间涉及很多步骤和流程。制造出消费品也需要一个庞大的基础设施。

马斯克说:“在火星能够自给自足之前，我可能早就死了，但我希望至少能看到一些飞船在火星上着陆。”

制造机器的机器

从去年4月到11月，SpaceX在博卡奇卡工厂的工程师和技术人员花了8个月时间，才建造出第一艘星际飞船原型MK1。但是随后员工只用了一个月的时间，从1月底到2月底就组装出了SN1。而造出星际飞船原型SN2只比SN1晚了两周。

马斯克说:“MK1的问题在于我没有集中注意力，因为我还在处理特斯拉的很多事情。”“我认为特斯拉目前的形势很好，所以这就是我在博卡奇卡安营扎寨的原因。MK1的失败不是因为火箭在低压下失效，而是因为我们没有建成一条生产线。”

现在马斯克已经建起了生产系统。一切并未结束，生产线并不完美，但它已经开始起效。工厂正开始流水线作业，机器从一个站点移到下一个站点。在招聘热潮过后，SpaceX公司已经拥有了批量生产火箭所需的工人。

马斯克说:“如果你只是想造出一件东西，基本上可以由工程团队来完成。”“但如果你真的想造出合理数量的东西，就必须造出制造机器的机器。从数学上讲，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，会变得复杂得多。这种东西需要被翻译成一般人都能理解的指令。你不可能让一个拥有麻省理工学院工程硕士学位的人手工制造每一个零件。这是不可能的。没有足够的人手。麻省理工学院也没有那么多毕业生。”

所以马斯克开始生产制造机器的机器。马斯克从特斯拉装配线上吸取了教训，这样工人们就不会疲倦。他们将每天工作12小时，连续工作3天，接着休息4天。然后他们轮班工作4天，每班12小时，再休息三天。这样一来，博卡奇卡工厂通过实行4班制，可以全天24小时、每周7天满负荷运转。公司每3到4个小时就会免费提供热餐。

SpaceX公司正准备在今年春天晚些时候进行一次关键飞行测试，飞船将上升到距离地球表面约20公里的高度，从而验证星际飞船能够以可控方式飞行并安全返回地球。在此之后，马斯克设定了一个雄心勃勃的目标，就是在2020年底之前完成轨道任务。马斯克也不清楚到时完成目标的是SN5还是SN6。

尽管SpaceX正在飞速前进，但实现这一目标似乎不太可能，因为该公司尚未制造出将星际飞船送入轨道的超重型火箭。这种可重复使用的第一级助推器将由多达37个猛禽引擎提供动力。引擎看起来确实很多，但采用27个梅林引擎的重型猎鹰火箭已经通过成功发射证实了这种方式的可行性。

造1000艘飞船，马斯克要如何在有生之年登陆火星？

马斯克说:“如果我们能为飞船造出燃料箱的话，火箭助推器就只是燃料箱更长，底部引擎更多，且没有热屏蔽而已。”“我们会把它回收，让它像猎鹰9号助推器那样着陆。我们将使用与飞船相同的圆顶和圆筒来制造助推器。如果你建造一条飞船生产线，也能够用于制造火箭助推器。唯一真正要改的是把推力载荷转移到助推器中的末端圆顶。其中会有31个引擎，也可能是37个；相对于飞船的其他部分，末端圆顶显然是独一无二的。它将使用与飞船相同或相似的支架。它不需要任何热屏蔽，因此不必那么复杂，但在引擎方面会更复杂。”

老实说，这其实相当复杂。但在过去20年里，SpaceX在制造火箭方面的能力越来越强。说到火箭科学的创新，世界上还有谁比SpaceX更好吗？大概没有。

只需要不断迭代

我曾与许多在SpaceX工作的工程师元老交谈过，他们几乎都认为，马斯克首先解决的是最棘手的工程问题。对于殖民火星而言，从发电到维持生命再到适应极端气候，需要解决很多后勤方面的问题。但马斯克认为，最艰难的第一步是建造可重复使用的星际飞船，把人和大量物资送往火星。所以他专注于此。

他知道自己不可能一蹴而就。虽然招募到这个星球上一些最聪明的工程师，但在很多方面，他们仍然是摸索着解决极其困难的问题，探索如何让这样一个超大型飞行器脱离地球引力、进入轨道、在火星着陆，然后返回地球。马斯克已经开始相信，实现这一目标的唯一现实方法是通过反复试验，不断接近正确的设计。

火箭最难的部分是引擎。随着猛禽引擎的更新换代，SpaceX在这方面已接近成功。“我们已经用猛禽做到了这一点，”他说。“比如，我们已经开发出了第23代猛禽引擎，也许是第24代。它比第1代猛禽引擎更轻，更便宜，几乎在所有方面都更好。第1代猛禽太烂了，很容易爆炸，我都记不清炸了6个还是7个引擎。”

SN1的鼻锥（左侧）与MK1的鼻锥对比，显然前者要更平滑

关键是现在的猛禽引擎表现很好。下一步是用燃料箱和圆筒造出一艘飞船，用6个猛禽引擎提供动力。前两艘星际飞船在压力测试中爆炸了，但随着星际飞船的每一次迭代，马斯克和他的工程师团队都在不断学习。

“高产解决了许多问题，”他说。“如果生产率高，产品迭代率就高。几乎所有的技术进展都取决于迭代次数，以及每次迭代之间所取得的进展。如果你的生产率很高，那么你就能完成多次迭代。你就可以不断进步。”

这些都不便宜。对于物资运输而言，博卡奇卡地处偏远。公司发展的速度又是如此之快，很难有节余。这种情况能维持多久？他又是如何应付所有这些费用的？马斯克拒绝透露细节。

“我们还是能自行解决经费问题，”他说。然后他又停顿了一下，接着说:“成功不是板上钉钉的事。”

成功当然不是板上钉钉的事。但在航天工业和汽车生产领域的既往实践表明，马斯克克服了艰难的财务和技术挑战。猎鹰1号火箭在进入轨道之前失败了三次，特斯拉曾多次面临破产，好在马斯克总是能挺过去。他现在运营着世界上最强大的重型猎鹰火箭和最具成本效益的猎鹰9号火箭。而执掌的特斯拉已经是世界上最大的电动汽车公司。

即便如此，你可能仍会认为马斯克殖民火星的雄心壮志将成过眼云烟。任何理性的人都会这样想。阿波罗登月计划被普遍认为是20世纪最重要的技术成就，但殖民火星让这一切看起来就像是小孩子的游戏。但是，在半个世纪之后，我们真的应该再重复一次阿波罗计划吗？也许我们应该走得更高更远。