最便宜的火箭：看马斯克如何颠覆火箭制造

周微

一段12分钟的旅程，SpaceX足足等了12年。

美国东部时间，2020年5月30日，美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的 NASA 肯尼迪航天中心，载人龙飞船和猎鹰9号准备发射升空，将两名NASA宇航员送入国际空间站。

点火发射，2分钟后，猎鹰9号顺利完成一级火箭分离;9分半后，一级火箭成功降落海上平台着陆回收。

第十二分钟，猎鹰9号按计划实现火箭二级分离，标志着首次商业载人飞船测试的成功。

经过十几个小时的飞行，载人龙飞船与空间站成功对接，两位宇航员甚至没感觉到任何撞击，“我们对它的表现非常满意”。

历经各种超乎想象的高压与失败，SpaceX终于创造了历史。与此同时，这也是美国版“新基建”一个重大的里程碑，通过促进低地球轨道空间生态系统的发展，增强美国民间力量进入太空的能力。

几乎所有的伟大都和自己的最初模样，相距甚远。

12年前，2008年的圣诞节，马斯克甚至没钱给自己第二任妻子买一份像样的礼物。猎鹰1号发射“三连败”，几乎烧光马斯克投进去的一个亿，特斯拉也面临资金链断裂。摆在他面前的，不仅仅是破产，而且负债累累。备受煎熬的马斯克会在睡着的情况下，爬到身边妻子身上开始尖叫。

2006年3月猎鹰1号首秀失败，马斯克初尝造火箭之艰难。一级燃料泄漏，导致发动机故障，火箭爆炸，搭载的卫星设备将车间的屋顶撞得粉碎。一群工程师在酒吧借酒浇愁，隔日清醒，立刻再战。2007年，第二次试飞虽开局良好，但仍以失败告终。不少工程师大受打击，他们知道老板的钱最多再支持一两次发射。而且，早期团队关键人物 Hollman 离开了 SpaceX，这位年轻工程师体现出马斯克渴望得到的那类人才所具备的品质，很多人甚至担心，少了他，公司会倒闭。

2008年，猎鹰1号发射第三次失败。这也是最为艰难的一年，马斯克经常半夜做噩梦，与2002年那位写过软件但对航空专业还是门外汉的富豪，判若两人。当时，马斯克天真以为3000万美元就能将植物温室送去火星。当被告知发射成本6000万美元到8000万美元时，他决定买一枚翻新的俄罗斯洲际弹道导弹来完成。

千里迢迢飞去俄罗斯谈生意，结果不欢而散。在机场，马斯克决定自己造火箭，他向同伴展示电脑里备好的成本报表，既然可以开着本田雅阁去太空，为什么非要坐法拉利？

一位叫 Tom Muller 的人在这份表格里增加了新型低成本火箭的性能和成本参数，并和其他早期成员一起完善了造火箭计划。他不仅是马斯克决心成立 SpaceX 的重要支持者，也是公司联合创始人和 CTO。

2008年9月，猎鹰1号火箭第四次升空，成功地将虚拟有效载荷送入了轨道。SpaceX 争取到NASA一份16亿美元救命合同。“我甚至不能拿着电话，我只是脱口而出，我爱你们！”马斯克回忆接到“中标”电话时的心情。

曙光乍现，SpaceX 进入一个新阶段。马斯克利用这笔钱飞速扩张，拓展新的发射能力。2014年5月29日，SpaceX举行载人龙飞船发布会，迈出了商业载人计划第一步;2019年3月2日，完成首次载人飞船无人验证飞行;2020年5月30日，完成首次载人火箭发射成功，缔造历史。

除了制造送飞船上天的猎鹰火箭，SpaceX 还制造龙飞船。高度垂直整合，几乎所有配件都在内部生产，成为火箭和飞船成本能降下来的重要因素。比如，龙飞船总成本3亿，其他公司飞船项目成本比这个数字高出10到30倍。

SpaceX 80-90%的制造工作都是自己完成，包括火箭、发动机、电子设备和其他部件。相比之下，从俄罗斯和乌克兰进口核心部件的竞争对手（比如 Orbital Science ）更像是组装商。ULA（联合发射联盟，也是波音和洛克希德·马丁合营公司）有1200多个供应商来帮助他们制造产品。

不光自己完成制造，SpaceX 还自己设计了主板、电路、探测震动的传感器、飞行计算器和太阳能板。不同于其他公司对“太空级别”设备的孜孜以求，SpaceX的设备往往由现成的消费类电子产品制成。他们甚至发现，仅仅是一个精简后的无线电装置，不仅可以将重量减少20%，自产成本节省程度也让人惊讶。如果一些工业级设备由传统航天企业生产，成本在5万美元到10万美元之间，而在SpaceX的制造成本则只有5000美元。

“以现有载人飞船搭载的星载计算机和控制器举例，单个控制器价格为500万元人民币左右，一共14個系统，为了追求高可靠性，每个系统1+1备份，一共28个控制器，成本总计约1.4亿人民币！而SpaceX的龙飞船主控系统的芯片组仅用了2.6万人民币，成本相差5348倍！”我国民营卫星公司九天微星的九天粒波（笔名），也曾撰文探讨SpaceX在主控系统的芯片组上极强的成本控制能力。

即使针对供应商，马斯克也有办法说服对方压低成本。比如，波音花费5年和一亿美元造出涡轮泵，SpaceX供应商被要求将成本控制在100万美元，时间是一年。最后，这位涡轮泵供应商花了13个月做出来了。

除了高度的垂直一体化，还有对新技术的开放和大胆采用以及工程师文化。龙2飞船使用的超级德拉科引擎（SuperDraco），是有史以来第一个完全采用3D打印技术造出来的航天引擎，因为是由计算机控制点机械会用高强度镍铬铁合金直接打印而成，不需要经过人工焊接，强度和性能达到了前所未有的水平。对自动化的追求也体现在 SpaceX 工厂里。他们用一台古怪的两层楼高的机器，实现巨型金属板焊接流程自动化，并成为竞争对手纷纷效仿的对象。

无论是在特斯拉还是SpaceX，都可以感受到浓浓的工程师文化。就连马斯克自己都说，他的生活90%由工程师组成。在SpaceX，毕业于常青藤大学的计算机科学家，负责机器设计的工程师和负责硬件制造的电焊工、机械师，都可以坐在一起。这在业内算是一个重大突破，因为传统的航空公司都会让工程师和机械师分开工作，在便宜的地方设立工厂，工程师和机械师往往相隔千里之外。

在商业模式上，马斯克追求“薄利多销”，从来不指望发射一次大赚一笔，宁愿每次只赚一点儿并通过多次发射，用规模效益和持续的技术改进，大大降低成本。

虽然2008年是马斯克最艰难的一年，但是，转机也在悄然酝酿，那一年奥巴马当选为美国总统。没有奥巴马政府的推波助澜，以及NASA在整个项目过程中的全方位支持，仅凭马斯克一家公司，不可能實现这样的壮举。

美国虽然在冷战时期，创造出世界上最先进、最复杂、可以重复使用的航天飞机，也曾嘲笑俄罗斯载人飞船的粗糙，时过境迁，自己的航天飞机却成为NASA最为沉重的成本负担。除了旧式设计给宇航员带来的安全隐患，虽然航天飞机可以重复使用，但是，作为最为复杂的航天器，每更换一个零部件，特殊加工设备和维护保养人员的高昂成本，越来越让美国政府不堪重负。当然，还有天价的发射费用，一次发射费用大约需要四五亿美元。

正是在这一背景下，上任于美国财政赤字和金融危机等加深之时的奥巴马，力主把烧钱的各种航天计划予以停止，这使得新的航天飞机建造计划被撤销，并提倡与商业太空公司合作。

于是，就有了 NASA 的 Commercial Crew 项目，一个类似 PPP（政府与社会资本合作）的模式变革。其主要目标之一，就是让私人企业（而不是NASA）制造出下一代航天器，将美国宇航员送上轨道。航天器制造完成之后，这些私人企业可以通过运营航天飞行服务来实现盈利。有观点曾分析指出，美国正在开展的这项基础设施建设，一方面有利于加速人才流向美国已然成熟的民营航天产业。只要人才“藏富于民”，国家的航天科技人才的可持续增长，就有第二个更为稳定的基础。另一方面，也只有美国人才敢利用纯民间资本做大太空旅游等产业，蛋糕之大，能吸引人才和就业人员之多，也是超出估量的。从2010年开始，项目第一轮投资约5000万美元，第二轮NASA资助2.7亿美元，SpaceX首次出现在名单中。

所以说，没有NASA的全方位支持，马斯克徒手难以创造奇迹。

比如火箭人才方面。SpaceX 优势之一在于拥有几位经验丰富的员工，他们都曾在波音这样的公司参与过火箭项目，或者本身就是前宇航员。在技术层面，通过直接派驻技术人员和通过专利转让等方式，NASA 帮助 SpaceX 等合作伙伴发展和验证了关键技术。NASA开放了“阿波罗”计划中的部分技术，支持新兴商业航天企业参与空间活动，如“猎鹰”系列火箭的“灰背隼”（Merlin）发动机，就是采用了“阿波罗”计划登月舱下降级发动机的喷管技术。

SpaceX 还通过与NASA达成协议，买到了PICA隔热材料的生产工艺。所谓PICA是指Phenolic Impregnated Carbon Ablator，即酚醛浸渍碳烧蚀材料，是NASA阿姆斯研究中心为航天器从深空返回而研发的高性能烧蚀隔热材料，可谓该中心几十年的科研结晶。这种材料甚至在阿姆斯研究中心的测试中短暂承受了7000°C、4.9千米/秒的高温高压气体灼烧（这一温度甚至比太阳表面还要高1500摄氏度），被选为星尘号彗星探测器返回舱的底部隔热材料。

“如果到了因为死亡或者其他问题迫使你交出接力棒的那一天，但是，你的计划还一直处于想象之中，你能否平静地接受这个现实？” 几年前，《万古》（Aeon）杂志记者曾问马斯克这个很有趣的问题。“当然要平静接受，我已经考虑很久了。”马斯克回答，“我一直试着构造一个世界——当我不在的情况下，SpaceX依然能够继续它的使命。”“你会把接力棒交给他们吗？”记者看着办公室里马斯克儿子的照片问。

马斯克曾计划把这项事业交付给一个或者几个机构，但他对记者说，家族影响力也许更加稳固，“我只是不想让这项事业被那些利欲熏心的私募股权控制，那将很可怕。”

好个“家族影响力”，马斯克的最初计划也是在变的，事业接力棒莫非要传给儿子？