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不一樣的看法——中國航天視角下的星艦爆炸

學(xué)爸蛋總 · 2023-04-22 · 來源:超級學(xué)爸公眾號
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馬斯克也是中國航天的好教員,感謝他的昂貴而免費(fèi)現(xiàn)場教學(xué)。

  這可以說是人類歷史上推力最大的火箭之一,最大發(fā)射質(zhì)量約為2800噸,最大推力約為4500噸,低地球軌道的運(yùn)載能力為90噸,如果發(fā)射成功,可以說是人類之光。

  很可惜,這樣一款彪悍的火箭成功升空后,由于幾個(gè)發(fā)動機(jī)熄火最終還是炸了。雖然炸了,但這畢竟是人類的偉大嘗試,事關(guān)乎人類前途命運(yùn),這么大家伙能射出去就算是成功,更何況失敗是成功之母。

  什么?你說的是蘇聯(lián)的N1火箭?那我得重新評價(jià)。炸得好!都怪蘇聯(lián)窮兵黷武、急于求成、不遵循科學(xué)規(guī)律,亂花老百姓的錢。若成功則威脅世界和平,若爆炸則有毒氣體嚴(yán)重威脅人類健康。

  這說明了一個(gè)問題,同樣的事件若基于不同立場或不同角度,人們可能得出截然相反的評價(jià)。馬斯克的星艦首次發(fā)射雖然爆炸了,中國網(wǎng)友對此評價(jià)不一,我認(rèn)為就是立場和角度的問題。

  有人幸災(zāi)樂禍,我認(rèn)為這是有道理的。美國經(jīng)常長臂猿附體,亂掄科技大棒和制裁大棒,在全球大搞霸權(quán)主義和強(qiáng)權(quán)政治,一言不合就策動政變或顏色革命。

  中國是受美帝霸權(quán)主義危害最嚴(yán)重的國家。由于美帝的干涉,臺灣至今未能解放;由于美帝的制裁,華為等中國企業(yè)還在被卡著脖子;我們的頭頂,有多少美國間諜衛(wèi)星在時(shí)刻監(jiān)控著……

  而科技掌握在列強(qiáng)手中,就會淪為霸權(quán)主義的工具。因此,美帝的科技越強(qiáng)大,美帝剝削和奴役全球的本領(lǐng)就越強(qiáng)大。作為霸權(quán)主義的受害者,我們必須要幸災(zāi)樂禍啊,敲鑼打鼓都不過分。

  這種心情蛋總可以理解,我內(nèi)心也有點(diǎn)幸災(zāi)樂禍,但是理性讓我覺得沒這個(gè)必要,因?yàn)闆]有用,我們既哭不死美蒂,也笑不死美蒂。

  要讓美蒂死,一是美蒂自己在錯誤的道路上狂飆,二是干好我們自己的事情。我們自己的事情分為兩類:第一是找準(zhǔn)方向埋頭苦干,壯大自身實(shí)力;二是摸著美蒂過河,借鑒美蒂的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

  美帝的教訓(xùn),就是我們的財(cái)富。美蒂教訓(xùn)越慘痛,我們的財(cái)富就越寶貴。比如馬斯克的這次教訓(xùn),價(jià)值至少30億美元,加上前期的研發(fā)可能超過50億(折合人民幣350億)。

  50億美元啊!我國在載人航天第一步總共花費(fèi)才200億人民幣(1992年立項(xiàng)至神六),第二步總花費(fèi)才190億人民幣(從神七到神十)。

  所以馬斯克SpaceX(空叉)的這次發(fā)射,無論成功與失敗,都是中國航天的一場現(xiàn)場觀摩課,而且是免費(fèi)的,非常得彌足珍貴,可以說是機(jī)不可失,時(shí)不再來。

  俗話說“外行看熱鬧,內(nèi)行看門道。”在我們外行看來,馬斯克的星艦炸了,跟看一場免費(fèi)的大型煙花秀沒啥太大區(qū)別,區(qū)別就是這個(gè)大煙花是不銹鋼外殼的。

  但是對中國航天人來說,就不一樣了。美國航天,是中國航天的競爭對手,但也是我們一直學(xué)習(xí)和超越的榜樣。對中國航天來說,有一個(gè)壞消息和一個(gè)好消息。

  壞消息是,中國航天落后美國50年,美國50多年前就登上了月球。好消息是,這50多年我們一直在進(jìn)步,而美國不但沒進(jìn)步,反而大幅度退步了。

  很多人糾結(jié)于美國是否真的登上了月球。在這里蛋總說一句,大家別糾結(jié)這個(gè)了,美國50年前能登上月球而現(xiàn)在登不上月球,其實(shí)比美帝從來沒登上月球的侮辱性更強(qiáng)。

  美蒂現(xiàn)在討論登月,就相當(dāng)于太監(jiān)在回憶入宮前的幸福生活。入宮以前越幸福,回憶起來越痛苦。美蒂也一樣,以前的強(qiáng)大更能凸顯如今的江河日下。

  謙虛地說,中國航天依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國。不謙虛地說,中美航天已經(jīng)互有勝負(fù)。中國有獨(dú)立的空間站,而美國沒有;中國航天的完整體系和年輕的人才隊(duì)伍,更令美國羨慕嫉妒恨。

  中美航天差距之小,注定了中國航天是最能看出星艦門道的內(nèi)行了。從外殼材料、到推進(jìn)劑、到發(fā)動機(jī)、到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),都是中國航天研究的對象。

  實(shí)話實(shí)說,能看懂馬斯克星艦的,全球也沒有幾家。就好比一道數(shù)學(xué)競賽題,就算是敞開了講,能聽懂的也沒幾個(gè)。而對于學(xué)霸之間,一句話甚至一個(gè)眼神就能點(diǎn)醒對方。

  馬斯克星艦的探索,也許俄羅斯航天能看懂,但有心無力了。歐洲一幫烏合之眾來回扯皮,伽利略系統(tǒng)還沒整明白。對亞非拉大多數(shù)國家來說,更沒有任何意義。

  但是對中國來說不一樣。如果馬斯克成功了,等于幫中國航天驗(yàn)證了一條新的研究方向和技術(shù)路線,估計(jì)立馬就會上新項(xiàng)目,也意味著有了更多的科研經(jīng)費(fèi)。

  這個(gè)并不奇怪。中國載人航天為什么花費(fèi)很少?因?yàn)槲覀兪亲汾s者,我們有后發(fā)優(yōu)勢,我們可以摸著美帝和大毛過河,可以避開很多雷。

  比如說馬斯克的火箭回收技術(shù)驗(yàn)證成功之后,我們很快就出來了自己的火箭回收技術(shù);又比如馬斯克搞了星鏈計(jì)劃之后,我們也搞了自己的星鏈計(jì)劃。

  如果馬斯克失敗了,我們也有了不少收獲,既避開了一個(gè)雷,也收獲了很多教訓(xùn)。估計(jì)這會兒有不少中國航天人在默默寫避坑指南或秘密開避坑研討會呢。

  從這個(gè)角度,馬斯克簡直是燃燒自己,照亮我們。因此,在星艦這件事情上,我們要感謝馬斯克的勇敢試錯,甚至還要鼓勵他繼續(xù)試錯。

  我甚至都懷疑馬斯克是不是中國航天派過去的地下黨員。既然是我們的地下黨員,那么還是應(yīng)該以鼓勵為主,Duck不必幸災(zāi)樂禍,高低不能笑出聲來。

  接下來,我們來探討一下馬斯克的星艦探索給我們的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和啟發(fā)。我們先看看什么是星艦。星艦是馬斯克的SpaceX公司(空叉公司)研發(fā)的一款超大型的、可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭。

  有多大呢?蘇聯(lián)的N1巨型火箭發(fā)射質(zhì)量約為2800噸,最大推力約為4500噸;美國當(dāng)年的登月火箭土星五號,起飛重量2950噸,起飛推力3400噸。

  但是這個(gè)首飛的星艦,起飛質(zhì)量高達(dá)4840噸,超過了蘇聯(lián)的N1和美國的土星五號,也超過了美國新一代登月火箭阿爾忒彌斯號。按照設(shè)計(jì),星艦的未來的最大起飛推力可能達(dá)7000多噸。

  這次星艦發(fā)射有多震撼?發(fā)射時(shí)可以說是聲勢震天,火箭引起的震動相當(dāng)于一場四級地震,十幾公里之外的人都有震感。

  星艦(Starship)不僅僅是一款火箭。廣義的星艦,除了巨型火箭之外,還有飛船部分。而飛船部分,則是狹義的星艦,是用于太空中進(jìn)行長期飛行的載具。

  這兩部分均可回收重復(fù)實(shí)用,而且還可以在太空中加注燃料,實(shí)從而實(shí)現(xiàn)更長的太空飛行任務(wù)。從想法上星艦還是可圈可點(diǎn)的,也非常誘人,是個(gè)好故事,但實(shí)際實(shí)現(xiàn)困難重重。

  最大的問題在于系統(tǒng)的可靠性。可靠性和成本和可靠性有時(shí)候就是一堆不可解的矛盾。馬斯克為了想盡了一切辦法壓縮成本,但是可靠性也打了折。

  為了節(jié)約成本,縮短研發(fā)時(shí)間,馬斯克不愿投入精力研發(fā)新型發(fā)動機(jī),簡單捆綁了一堆小發(fā)動機(jī)。然而在航天領(lǐng)域,有個(gè)叫多發(fā)動機(jī)魔咒的說法,也就是發(fā)動機(jī)越多,可靠性就越差。

  比如蘇聯(lián)的N1火箭,設(shè)計(jì)思想就是“推力不夠,數(shù)量來湊”,N1火箭上上密密麻麻安裝了大大小小60多個(gè)發(fā)動機(jī),結(jié)果四次發(fā)射全部失敗。

  蘇聯(lián)的N1火箭爆炸,曾是人類歷史上最慘烈的非核爆炸事故,號稱非核領(lǐng)域的大伊萬沒卡,大伊萬沒卡是蘇聯(lián)試爆的人類歷史上當(dāng)量最大的氫彈(當(dāng)量超5000萬噸)。

  那么多發(fā)動機(jī),只要有一臺發(fā)動機(jī)故障,就可能拖累整個(gè)系統(tǒng)。而且發(fā)動機(jī)之間的相互影響也是個(gè)非常頭疼的問題,讓系統(tǒng)更加的不穩(wěn)定不可靠。

  而首射的星艦,也采用了N1的多發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)——33臺發(fā)動機(jī)并聯(lián),意味著超復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì),也意味著可靠性的大打折扣。

  大家看到?jīng)]有,其實(shí)星艦剛點(diǎn)火就出現(xiàn)了問題,本應(yīng)該垂直起飛的火箭,出現(xiàn)了三四度的傾角,說明有一側(cè)發(fā)動機(jī)故障或不給力,推力不平衡,這說明一開始就注定了是煙花秀。

  升空之初,至少有3臺發(fā)動機(jī)沒有正常工作。升空之后,至少有六個(gè)發(fā)動機(jī)沒有工作。這么多發(fā)動機(jī)罷工,不僅讓火箭無法獲得足夠的推力,關(guān)鍵是讓火箭失去了平衡,向一側(cè)傾斜。

  火箭雖然可以通過調(diào)整發(fā)動機(jī)的功率和噴射角度來調(diào)整姿態(tài),但星艦這傾斜角度從一開始就非常大,扳回來談何容易,所以火箭最終失去了控制,在三萬米高空翻滾。

  因此,地面控制中心不得不發(fā)出了自毀指令。不然砸在地上那比非核伊萬卡當(dāng)量還要大。就這樣,原計(jì)劃一個(gè)半小時(shí)飛出大氣層,最終只飛了4分鐘。

  馬斯克為了節(jié)約成本,可以說是摳門到了極點(diǎn)。這次發(fā)射失敗的原因之一,很可能是因?yàn)榘l(fā)射臺極為簡陋。火箭發(fā)射,噴射出高溫高壓的尾焰氣流。

  這些氣流速度高達(dá)2800米每秒,折合上萬公里的時(shí)速。溫度也高達(dá)1300多度,可以將鑄鐵和銅融化。這些高溫高壓的氣流,會產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波和反射波,是一股摧枯拉朽般的力量。

  如果導(dǎo)排不暢,火箭前沖和反射的燃?xì)庖矔龎陌l(fā)射設(shè)施和火箭尾部,導(dǎo)致發(fā)射失敗。因此,發(fā)射臺下邊,都要修建導(dǎo)流槽,防止這些氣流回火或沖向地面設(shè)施,保證火箭與地面設(shè)施的安全。

  而導(dǎo)流槽中還有噴水設(shè)施,在火箭點(diǎn)火前幾秒鐘噴水,一方面減小燃?xì)饬鲗?dǎo)流面的沖刷,另一方面水的汽化可吸收部分能量,降低氣流的沖擊。

  但是馬斯克竟然沒有給星艦的發(fā)射臺弄導(dǎo)流槽,結(jié)果導(dǎo)致發(fā)射時(shí)混凝土亂飛。搞不好那幾臺發(fā)動機(jī)就是被砸壞的,或者是被氣流沖擊出故障的。就這還算是幸運(yùn)的,沒直接炸在發(fā)射臺。

  無論是采用多發(fā)動機(jī)并聯(lián)還是省掉導(dǎo)流槽,以及回收利用技術(shù),都是為了拼命壓縮成本。發(fā)射成本的確降下來了,重型獵鷹9火箭近地軌道每千克發(fā)射單價(jià)只要6000美元,跟我們的長三乙差不多。

  發(fā)射成本降低了,但風(fēng)險(xiǎn)成本提高了。這一點(diǎn)SpaceX的親爹——NASA心里也是門兒清,只要重要的發(fā)射、或百億級的設(shè)備,都是用德爾塔火箭發(fā)射,探月項(xiàng)目也沒有交給SpaceX,而是寄希望于阿爾忒彌斯火箭,雖然也不太靠譜。

  當(dāng)然,各種火箭都有自己的應(yīng)用場景,就好比我們寄快遞,重要文件或貴重物品必須安全可靠,那么一般選擇走中國郵政或者順豐,但如果是普通物品圖運(yùn)費(fèi)便宜可能就是四通一達(dá)。

  我認(rèn)為,中美關(guān)系日益敵對的今天,極端重視成本的美國資本家,對我們來說是個(gè)好事。馬斯克同志就是個(gè)典型,他頂住白宮的壓力,毅然決然把特斯拉超級工廠建在了上海。

  也就是說,為了節(jié)約生產(chǎn)成本,他竟然蔑視美國的政治正確,甚至挑戰(zhàn)白宮的權(quán)威。有時(shí)候我感覺他地下黨的身份都要暴露了,他不僅把川建國的推特解封了,還把中國媒體的官方媒體標(biāo)簽給取消了。

  在烏克蘭問題上,他的做法也不太西方,竟然允許俄羅斯媒體發(fā)聲,拒絕封殺挺俄言論,他本人也發(fā)出了與西方輿論主流不一樣的聲音。

  馬斯克稱,2014年的烏克蘭大選雖有疑點(diǎn),但那確實(shí)是一場政變(顏色革命)。他還評論俄烏沖突說,外交官希望打仗,軍人希望和平。

  總而言之,也許是有錢真的可以為所欲為,什么話他都敢說,可以說是美國資本家中的另類,個(gè)性鮮明、我行我素,這一點(diǎn)也可以為我所用。

  能把成本降下來也是一種本領(lǐng),這一點(diǎn)也很重要。比如芯片降價(jià)了,才讓電子產(chǎn)品走入尋常百姓家;汽車降價(jià)了,才能為家庭必需品。這一點(diǎn),馬斯克在太空探索上也非常具有引領(lǐng)意義。

  此外,這次星艦發(fā)射雖然最終失敗,但也有成功的部分。比如竟然沒炸在發(fā)射臺,不銹鋼艦體竟然扛了四分多鐘,多次翻轉(zhuǎn)也沒有解體,竟然扛過了Max-Q,說明艦體強(qiáng)度還可以。

  Max-Q指的是火箭發(fā)射升空后面臨的最大考驗(yàn)點(diǎn)。此時(shí)火箭受到的空氣阻力最大,受力狀態(tài)最復(fù)雜,發(fā)生事故的概率也最大,也說明星艦還是有值得我們借鑒之處的。

  最后點(diǎn)評一下馬斯克這個(gè)人。這個(gè)人有頭腦有想法,深諳資本運(yùn)作之道(會講故事),而且敢想敢干、執(zhí)行力也非常棒,經(jīng)常不按套路出牌,可以說是個(gè)非常成功的冒險(xiǎn)家和商業(yè)奇才。

  但他的有些做法只適合在美國,一是逐利的動機(jī),二是非常激進(jìn)的冒險(xiǎn)主義。首先資本是逐利的,因此必須得會講故事,會講故事才能融來錢。

  為什么說是講故事?因?yàn)橛行┦赂静滑F(xiàn)實(shí)。比如真空管道高鐵,又比如移民火星計(jì)劃。實(shí)話實(shí)說,移民火星就是個(gè)忽悠錢的大騙局,因?yàn)榧夹g(shù)根本不成熟。

  雖然有句話叫做人沒有夢想跟咸魚沒什么區(qū)別,但還有一句話叫步子大了容易扯著蛋。火星上自然環(huán)境惡劣,不僅沒有水(或者水很少)更沒有氧氣,還整天沙塵漫天,平均表面溫度是零下60度。

  實(shí)話實(shí)說,撒哈拉沙漠和南極的自然條件比火星上優(yōu)越多了,起碼有氧氣,溫度也不是太離譜。如果真要想移民火星,首先得過撒哈拉生存挑戰(zhàn)賽,然而有幾個(gè)人能在撒哈拉生存下去的?

  另外一個(gè)不現(xiàn)實(shí)的問題,那就是路途極其遙遠(yuǎn)。不說別的,美國現(xiàn)在上月亮都困難,別說上火星了。先在月亮上弄個(gè)月球基地,然后再考慮移民火星。

  所以這根本就是個(gè)故事。當(dāng)然,馬斯克也知道移民火星不現(xiàn)實(shí),但他深諳資本運(yùn)作之道,必須通過講故事才能融到錢,也必須做成一些事來證明自己不是在講故事。

  從某種意義上講,求上而得中也是個(gè)不錯的選擇。目前馬斯克的特斯拉和Space重型獵鷹火箭項(xiàng)目,運(yùn)作還是相當(dāng)不錯的,也值得我們學(xué)習(xí)借鑒。

  馬斯克在很多項(xiàng)目上非常激進(jìn)大膽,也就是敢于冒險(xiǎn),甚至有點(diǎn)賭徒心態(tài),也就是我們常說的冒進(jìn)主義或左傾冒險(xiǎn)主義。

  我們的航天科工和航天科技都是央企,講究得是服務(wù)于國家既定戰(zhàn)略,所以總是堅(jiān)定不移地按照既定戰(zhàn)略穩(wěn)扎穩(wěn)打、循序漸漸。你看我們各項(xiàng)航天工程,都有三步走戰(zhàn)略,大三步里套小三步。

  這樣既避免了蘇聯(lián)的政治掛帥,也避免了SpaceX的激進(jìn)冒險(xiǎn)。但缺點(diǎn)也是有的,那就是機(jī)制不夠靈活。不過幸好有馬斯克這個(gè)地下黨員幫我們進(jìn)行各種各樣的嘗試。

  處處留心皆學(xué)問。這一點(diǎn)毛主席做出了非常好的示范。他敢于和善于從錯誤和挫折中學(xué)習(xí)、向?qū)κ趾蛿橙藢W(xué)習(xí)。我軍的成長史也是學(xué)習(xí)對手戰(zhàn)勝對手的歷史。

  他曾風(fēng)趣地說:我們被迫上山打仗。不過如何打還是不會,從來沒有學(xué)過。我們向蔣介石學(xué),向敵人學(xué),打了10年。后來日本人打過來,我們又跟著日本人學(xué)打仗,從不會打仗到學(xué)會了打仗。

  所以馬斯克也是中國航天的好教員,感謝他的昂貴而免費(fèi)現(xiàn)場教學(xué)。

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