馬斯克想移民火星是來真的,打算每週造一艘大空船組成艦隊移民

這個世界上沒有比馬斯克更瘋狂的人了。在他所有的計劃裡面,最瘋狂的無疑是殖民火星。為了實現這一壯舉,關鍵的第一步是要造出可重複使用的重型運載火箭和飛船。數量要很多,起碼1000艘。而且鑑於馬斯克不能長生不老,這個速度要快。多快?1週就得造一艘飛船出來。馬斯克打算怎麼做?這個瘋狂的想法到底能不能實現?

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南德克薩斯發射場,3個焊接起來的圓環被卸到為SN2準備的壓力艙上。

馬斯克究竟有多想去火星啊?我告訴你一個故事吧。2月23日,星期日,馬斯克在SpaceX的星艦太空船建造場,德州南部現場召開了全員大會。

時間是凌晨1點。

在大多數美國人都準備上床睡覺的時候,馬斯克卻把他的團隊都叫了過來。他想知道為什麼Starship工廠沒有一直加班?為什麼壓力艙和燃料箱還沒有焊好?為什麼箱體還沒有組裝上火箭?為什麼事情進展沒他想像那麼快?

馬斯克一直都想跑快點。他沒法長命百歲,他的錢到頭來可能會耗光。他知道這一點。終有一日,人類殖民火星的時間窗口可能就會關閉,但馬斯克不知道是哪一天。因此,他需要在這個時間窗戶關閉之前再往前趕一趕。

他的那些睡眼惺忪的工程師和技術人員回應道,要想真正提速,他們需要有足夠多的員工才能把工人分配到這間新興工廠裡面的特定職位,讓每個人術業有專攻。這需要很多能造東西的人手才行。

馬斯克回憶道:「我說,『好啊,沒問題。你可以去招人——但是要注意自己的名聲。不要把你們那些永遠都做不了事的堂兄帶過來就行。不要那種人,OK?你要對他們負責。每個人都有自己的親戚,那種我敢肯定不想共事的親戚。不要把會毀了你名聲的人帶進來。』」

2月初,SpaceX 辦了一場大肆宣傳的「求職日」活動,招了幾十名新員工。相比之下,這家Starship工廠的擴充就只能靠口口相傳。馬上就傳。

馬斯克告訴他的團隊成員,週日下午1點,也就是僅12小時後他們將舉辦一場招聘會。然後星期一下午1點會再開一場,接著在晚上8點再開一場。一時間,主要是當地人的員工家人朋友排起了長隊。汽車和皮卡在Boca Chica Highway上車水馬龍。週一晚上11點的時候,SpaceX還在招聘。

就在那個週日和周一,該公司總共給南德州發射場一下子增加了252人。工人數量翻了一偣,達500多人。大多數的新員工,甚至包括那些半夜剛簽合約的員工,都被告知第二天一早就去上班。而在一年前,大概只有十幾個人在發射場工作。不久之後,德州的這間工廠可能會成為SpaceX在加州霍桑市總部以外規模最大的一個地方。

為了加快進度馬斯克將不惜砸錢,他正在德州南部證明這一點。在短短幾週之內,SpaceX就在里奧格蘭德河(Rio Grande River)附近建起了一座小城。一切都令人驚訝。也許,只是猜測,這個新的馬斯克小鎮(Muskville)會是通往火星第一座城市的發射台。

會會他們的總工程師

過去的這個週末,跟隨著這股招聘的熱潮,我應馬斯克之邀去參觀了這個發射場。發射台也是參觀項目之一。你也許已經看過Starship原型,也就是所謂的Serial Number 1(SN1)加壓測試過程的錄影片段。那正好發生在我到這裡的前一天晚上。工程師已將液氮注入到裝置的燃料箱裡面,目的是想確定其在高壓下能不能hold得住非常冷的液體。結果不是很好。

變形、發黑、燒焦的鋼鐵殘骸散落在發射場周圍。乍一看,情況似乎很糟糕。但是再仔細看看,也不至於一切都付諸東流。移動裝置的發射塔似乎沒有受損。在發射台給Starship提供支持的地面系統和燃料箱由於躲在護堤後面,所以只是被火箭碎片刮出了一些傷痕。

SN1本來就不是要執飛的。如果該裝置能做加壓測試中倖存下來的話,按計劃會再安裝上Raptor發動機然後進行靜態測試點火。如果測試過程一切順利的話,馬斯克可能會給三Raptor引擎測試開綠燈。但也可能不會。從事這項計劃的工程師的態度可歸結為:失去SN1的確很糟糕,但是下一個裝置已經超越它了。SN2也即將準備進行液艙試驗了。

這並不是說馬斯克對丟了一艘星艦感到特別高興。週六和周日的時候,他跟公司的工程師擠進了位於發射場外圍德克薩斯大學的Stargate大樓內。一年前,SpaceX在這棟大樓的二樓租用的幾間房是發射場除了幾輛拖車以外唯一的設施。現在,這裡只能算是前門。SpaceX已經接管了整棟大樓,把它變成了辦公室和倉庫兩用的地方。

星期天下午,我在Stargate的一間會議室跟馬斯克見面,他穿著印有「佔領火星」T卹坐在長桌旁,一邊喝著健怡可樂。

在談到SN1的失敗時馬斯克說:「今天我剛剛與團隊討論了很久。這就是那個也許可以叫推力冰球(thrust puck)的東西——是我們嵌在三個海平面引擎上的一個倒錐體。我們已經畫在那邊的白板上。」

他走到白板旁,指了指一張皺著眉頭的臉,笑著說:「這是我畫的。」然後,他拿著了筆開始講解火箭。

他說:「這張臉不高興是因為這個倒錐體。這個設計很愚蠢。整個火箭最蠢的地方就是這裡了,因為它又重又貴而且還不可靠。」

基本上,SN1的故障可歸結為星艦靠近發動機的薄弱部分焊接不好。在承受壓力時,焊縫會破裂。

馬斯克很不高興,因為在測試失敗之前,他沒聽說過星艦的這個部分有這個問題。你覺得馬斯克跟他的團隊討論了這個問題嗎?是的。

他說:「我們向給團隊發了一份備忘錄,指出這部分設計得不好、製造也不好而且沒有經過嚴格檢查。這只是在陳述事實。我見了整支品質團隊,問他們:『你們覺得那件事能搞定嗎?』 他們說:『不行。』我告訴他們,以後一定要像對待你的孩子一樣對待這枚火箭,除非你覺得你的孩子不會有事,否則就不要把它送到測試場。他們說自己確實像一名工程師表達了關切。但是那位工程師什麼也沒做。我說,『OK,這種情況你必須直接發郵件給我。』 現在他們明白了。如果直接發郵件給我,而我願意承擔風險的話,那可以。不妥的是,他們覺得焊縫不好,但又沒有告訴我,然後就送上發射台,結果炸掉了。現在我已經說得很清楚了。如果你把責任推給我,就得到很多寬恕。如果沒有的話,就不會有寬恕。」

馬斯克打算每週造一艘飛船,然後移民火星

關於馬斯克,你得知道,他是SpaceX 的首席工程師——這個頭銜不是出於禮貌。馬斯克此前曾告訴我,在SpaceX成立之初,優秀的工程師不會接受這份工作,但是請來的首席工程師不出色的話又有什麼意義呢?所以,他就成了SpaceX 的首席工程師。到最後,SpaceX幾乎所有關於火箭的決定都是他做出的。尤其是那些困難的決定。自從2019年12月以來,他已經在南德州度過了很多天(如果說不是絕大部分日子的話)。那裡的員工說,聖誕節期間,他通宵達旦都在跟他們待在一起,就為了給SN1準備圓頂結構和焊縫。

不過,馬斯克在在南德州帶這麼久可不只是為了造一艘「星艦」。相反,他正在嘗試給星艦造一條生產線。他想造很多的星艦。而且要快,一直都很快。

他說:「生產產品至少比造一個玩意兒出來困難1000%。至少困難10倍。」

馬斯克應該知道這一點。2017、2018年間他曾在特斯拉經歷過「生產地獄」,建立工廠,更改流程,度過了許多個不眠之夜,經歷了各種精神上的痛苦。現在,特斯拉每周可生產多達10,000輛汽車。

他想在德州南部部署類似的系統。實際上,馬斯克的目標是到今年年底,公司每週能夠造一艘「星艦」出來。然後呢?也許是再快一點。SpaceX 給這間工廠的設計目標是每72小時造一艘「星艦」。

封口機

馬斯克打算每週造一艘飛船,然後移民火星

除了招聘以外,最近幾個月SpaceX還在德州南部飛快地大興土木。公司已經建起了兩道大型的防風牆,其實是用作放星艦太空船的「高棚」。在過去六星期的時間裡,SpaceX已經完成了兩個足球場大小帳篷的搭建,並且正在搭建第三個。儘管這些帳篷很大,但還不夠高,沒法滿足SpaceX的需求。所以前兩個都是堆放在一排海上運貨車(用於向世界各地運送物料的聯運集裝箱)上的。SpaceX最終計劃在海上運貨車上挖出窗戶並設立辦公室。由於第三個帳篷還要更高,因此最後會壘在雙排的海上運貨車上。

馬斯克希望在這些帳篷之間弄出一條流水線,讓火箭的零件從一頭進來,然後經過一站站的裝配,直到星艦的大塊零件最後抵達高棚,準備疊到運載器上。

現場建造星艦的過程從大「圓筒」開始。這些圓筒每一個大約有兩公尺高,直徑公尺九米。要想製造這種圓筒,要展開一段301全硬不銹鋼,切割一次,然後沿著這道接縫焊接成圓筒。在無壓力的狀態下,這些圓筒很重,每個都接近1600公斤重。要想造出星艦的外殼,要將17個圓筒堆疊起來然後焊接到一起,頂部再按上一個鼻錐。自從約11個月前在Boca Chica開工以來,截至週六,該公司已經造出了50個圓筒。但是這個進程正在加速。現在公司每天就可以生產兩個圓筒,其目標是一天四個圓筒節奏。

第一個新的大帳篷是在今年1月開始架設的,裡面擺滿了SN2和SN3運載器的儲箱圓頂。給圓頂加壓是件很困難的事情,必須在高壓下能hold得住冷凍的火箭推進劑(星艦用的是甲烷)和液態氧。因此,製造必須非常小心。目前的建造流程下造一個高壓圓頂大約需要一周。固定和安裝鋼板需要1到2天,把鋼板焊接到一起需要4天,而X射線檢查和維修需要1到2天。但是對於馬斯克來說,一個星期才造一個圓頂的速度太慢了。

馬斯克於是向他的團隊發起挑戰,要求他們找到提高速度、縮短製造時間並提高焊接品質的方法。他讓他的工程師負責設計。最後他們認為自己已經接近找到圓頂焊接的解決方案了一個所謂「封口機」(knuckle seamer.) 的工具。他們在第二頂帳篷下造了一個原型。

這個封口機看起來就像是一條巨大的拉鍊,把圓頂的前面和後面鉸接在一起,就像包一個墨西哥玉米捲一樣。前面要焊接的接縫要貼著拉鍊,然後往下夾緊精確的貼合到一起。接著,在大概10分鐘之內,自動焊接炬會沿著那些接縫進行精確的焊接。之後,再把圓頂旋轉過去,暴露出下一條接縫。

其他的工程師已經造了一台機器來對焊縫進行X射線檢查。目前,工廠配了一支X射線團隊,隔離了一個工作區,清空場地,然後進行輻射檢查來找出缺陷。借助這種新的X射線機,SpaceX 希望能夠把可能需要一天的過程壓縮到幾小時。

這一切發生得太快了。快到四個星期前這些機器還只存在於工程師的腦海裡面。用來測試的帳篷僅在3週前才建成的。馬斯克一直以來都想把優秀的年輕工程師招進來,而在Boca Chica的帳篷底下工作的那幫人大都只有20多歲,卻願意為他們的老闆拼命。為什麼?因為馬斯克授權給他們,讓他們可以走得更快,去做一些很酷的事情,而且很快,就能看到他們的機器飛起來。

馬斯克打算每週造一艘飛船,然後移民火星絕對瘋狂

馬斯克到底為什麼要造這麼多的星艦太空船?

因為其實他對移民火星這件事是認真的。這可不是開玩笑。也不是為了多拿政府資金的騙局(儘管政府給馬斯克也不會拒絕)。不是這些原因,火星才是SpaceX 存在的理由。而現在,在德州南部,馬斯克離火星已經很近了,近到他幾乎可以體驗一下它那紅色塵土的味道了。

我們需要回顧一下才能確定這件事究竟有多瘋狂。星艦太空船只是SpaceX的「超重型」(Super Heavy)火箭的末級,但可以說是有史以來人類所製造的最新穎的一種航天器。此前沒人曾造出過完全可重複使用的火箭,進入太空的第二級是其中最困難的部分。當然,SpaceX 距離星艦踏上火星之旅時其內部適合人類居住還有很長的路要走。但是,哪怕是製造出完全可重用的,可將150噸的重物送入近地軌道的運載器也將是一個奇蹟。這比阿波羅計劃的「土星5號」火箭的運載能力還要強。

這樣的火箭馬斯克希望一周造出一艘。

相比之下,美國太空總署的太空發射系統(SLS,一種大型火箭)已經開發了10年,而且波音公司最近才完成了一個核心級的裝配。這個核心級大概比星艦高15公尺,但不具備後者的複雜性。實際上,每次使用後NASA會把每個SLS核心級都扔進大海。波音也不用造發動機,因為NASA的火箭用的是已有40年歷史的太空梭的主發動機。儘管如此,每年還有NASA近20億美元的資金支持,但波音的延伸目標卻是每年造一到兩個核心級... 這要到2020年代中期左右才能造完。

SpaceX的延伸目標是一周造一到兩艘「星艦」,今年實現,而且要把建造成本削減至每艘不到500萬美元。

我說:「這他媽的瘋了吧。」

馬斯克回道:「是,是太瘋狂了。」

「我的意思是,這確實很瘋狂。」

「是的。」

我說:「縱觀整個航太領域,我沒見過有人做這樣的事,哪怕一丁點兒像這樣的都沒有。」

馬斯克說:「是,我同意,我絕對是瘋了。傳統的太空模式不適合於我們這裡所做的事。我們要打造的是一支龐大的艦隊,要過去把火星變得宜居,讓生命遍布多個星球。我認為我們大概可能需要1000艘太空船,而且這太空船每艘的載荷都要比土星5號更高,並且還要能重複使用。」

顯然,馬斯克對此進行了大量思考。

馬斯克說:「當我們說目標是要讓生命多星球化時,意味著我們要在火星上有能自我維持的城市。無論補給船因為任何原因不再從地球過來了,那座城市也必須能生存下去。原因並不重要。如果那些補給船不來了,這座城市會不會死?要想讓某些東西能自我維持,任何東西都不能缺。所有成分都得具備。不可能是這個可以自我維持,不過那個小東西我們沒有。這就好比是在說:「好吧,我們大老遠跑到這裡,什麼都帶了,就差維生素C。」好,很好,非常好。你會得壞血病,然後死去——順便說一句,是很痛苦的那種死法。這樣會很糟。你會因為缺乏維生素C而慢慢地痛苦地死去。因此,我們必須確保火星上有維生素C。大概要多少量才能夠自我維持呢?呃,按數量級估算的話大概要一百萬噸以上。」

要想移民火星,SpaceX需要派很多很多的太空船。

當然,這不是準確的數字。這只是粗略估計。但是火星定居者會需要大量東西。定居者得建一整個工業基地來開採「紅色星球」,而開採牽涉到很多步驟。要想生產出消費產品,需要有龐大的基礎設施來提煉材料並進行塑形。

馬斯克說:「 當火星變得可以自給自足時我大概早就死了,但我希望至少能過去看看,看著一堆的太空船登陸火星。」

一台造機器的機器

從去年4月到11月,SpaceX在Boca Chica這裡的工程師和技術人員用了足足八個月的時間才造出第一艘星艦原型MK1。(這個原型的頂部後來也炸了。)但是,德州南部的工人組裝SN1時只用了1個月的時間,從1月下旬到2月下旬。2週後,他們又造出了SN2。

馬斯克說:「MK1這玩意兒的問題是我沒有把注意力全部投入到他身上,因為當時我還要處理很多Tesla的事情。現在,我認為Tesla的情況已經很好了,所以我才有時間待在Boca這裡。MK1的失敗不是因為火箭在低壓下失效,而是因為我們沒有能建起生產線。」

現在他已經把生產系統建起來了。還沒完工。生產線還不完美的,但已經開始釋放紅利。工廠開始流水線作業,從一站傳往另一站。經過上週的大規模招聘之後,公司可有了一艘艘製造火箭的工人。

他說:「如果東西只是造一個的話,那基本上工程團隊就能夠做出來。但是,如果要造的東西可觀的話,那就得造能造這種機器的機器,從數學意義上來說,這要比機器本身複雜得多。製造機器的東西不會比機器簡單,這種機器要復雜得多。你得把東西翻譯成普通人可以理解的指令。你不可能讓麻省理工學院畢業的工程碩士手工製作每一個零件。這是不可能的。根本不夠人手。麻省理工學院培養不出那麼多人。」

所以,馬斯克開始製造製造機器的機器。馬斯克從Tesla的生產線汲取了教訓,工人不會筋疲力盡。他們會連做3天,每天工作12小時,然後享受4天的周末。然後,他們會連做4天12小時兩班輪然後休息3天。因此,透過四班制,Boca Chica 這個地方可以每週7天,每天24小時開足馬力。SpaceX每三到四個小時就會免費提供一頓熱飯。

今天春天晚些時候,公司打算進行一次關鍵的試飛,大概飛到20公里的高度,以測試星艦太空船能夠以受控的方式飛行並安全返回地球。在這之後,馬斯克已經設定了一個雄心勃勃的目標,在2020年底之前執行軌道飛行任務——用SN5或者SN6,究竟用哪一個他自己也不知道。

儘管SpaceX正在飛奔,但要做到這一點似乎不太可能,因為超重型火箭SpaceX都還沒造出來呢。畢竟,把星艦送入軌道的是可重用的第一級這頭巨獸。它將由多達37個Raptor引擎提供動力。這個數量當然看起來非常龐大,但獵鷹重型運載火箭(Falcon Heavy)已經展現出它的能力,用27個Merlin引擎發射成功了。

如果獵鷹重型火箭用27個引擎能飛起來的話,帶37個引擎會那麼難嗎?馬斯克說「如果我們能為太空船造貯箱的話,那助推器不過就是基座的引擎多一點,長一點,並且沒有隔熱層的貯箱罷了。我們會像獵鷹9號一樣把它回收回來。我們會使用跟星艦一樣的圓頂和圓環來製造助推器。如果你要造一條太空船的生產線的話,那無論如何你都得再造一條助推器的生產線。唯一真正要改的是後圓頂,那是要把推力負載傳遞給助推器的地方。有31 台發動機,也可能要37台,相對於運載工具的其餘部分,後圓頂顯然必須是獨特的。它會採用跟太空船相同或類似的支架。其複雜程度相對較低,因為不需要任何隔熱層,但發動機方面會更加複雜。」

我們說實話吧:其實非常複雜。但是SpaceX 在過去的二十年的時間裡所展示出來的東西之一就是造火箭的能力不斷增強。要說到火箭科學的創新,這個世界上還有誰比它更強的呢?大概沒有了。

不斷迭代就好,寶貝

我跟在SpaceX工作過的很多元老級工程師都聊過,這些人幾乎都注意到一點,那就是馬斯克會先去解決最棘手的工程問題。就殖民火星而言,從通電到設法在極端氣候條件下維持生命,要解決很多後勤方面的問題才能實現。但是馬斯克認為,最艱難的第一步是建造可重複使用的軌道太空船,這樣才能將人員和大量物資運送到火星。所以他把焦點放在這件事情上。

他知道,星艦不會一下子就研發成功。他把全世界一些最聰明的工程師都招攬了過來,但從很多方面來說,他們還在苦苦摸索讓超大型運載工具擺脫地球引力,進入軌道,然後降落,接著繼續飛行這一極端困難問題的解決方案。馬斯克現在開始相信,要想真正實現這一目標,唯一的方法就是反覆試驗,不斷地迭代,慢慢接近正確的設計方案。

對於任何火箭來說,發動機都是最難的那部分。Raptor 這款發動機經過不斷迭代,SpaceX已經差不多接近目標了。他說:「我們的Raptor就是這麼做的。我們現在的Raptor發動機已經做到第23個版本。也許是24了。跟很糟糕而且還炸掉了的第一版相比,它幾乎在每一方面都要更輕更好。我們大概有1/6或者1/7的發動機都爆掉了,數量我已經數不清了。」

關鍵是,Raptor現在的情況不錯。下一步就是用貯箱和管道搭一艘太空船,去駕馭六台Raptor發動機的力量。前兩艘星艦已經在在加壓測試的時候爆炸了,但是通過星艦的每一次新迭代,馬斯克和他的工程師團隊正在不斷學習。

他說:「很高的生產率可以解決很多的不利。如果生產率高,那迭代率就高。對幾乎任何技術而言,進展情況都是迭代次數以及每次迭代之間所取得的進展的函數。如果你的生產率高,那迭代次數就多。你就可以從一步進展到下一步。」

做這些的代價都不小。對於物資運輸來說,Boca Chica是一個非常偏遠的地方。而公司發展得非常快,幾乎沒有多少開支結餘。這樣走法究竟還能走多久,為此需要付出多少代價?對於這些問題,馬斯克拒絕提供具體細節。

他說:「我們現在還是用自己的錢。」不過他又頓了一下,補充說:「但不能保證成功。」

成功不是必然的。但是,就太空探索和汽車製造而言,歷史表明馬斯克曾克服了艱難的財務和技術挑戰。獵鷹1號火箭在終於進入軌道之前曾失敗了3次。Tesla曾幾度破產。但馬斯克都挺過去了。現在,他擁有了全世界最強大的火箭「獵鷹重型運載火箭」(Falcon Heavy),以及成本效益最高(也是唯一一款)的可重複使用軌道火箭「獵鷹9號」(Falcon 9 )。而Tesla是全球最大的電動汽車公司。

不,這個標誌是假的。

即便如此,可能你還是認為馬斯克登陸火星的這個抱負會失敗。但凡有理智的人都會這麼想。這件事情讓「阿波羅計劃」看起來就像是小孩的遊戲,登陸月球也許被認為是20世紀最重要的技術成就。但是,在完成這一壯舉的半個世紀之後,我們真的還應該繼續再來一次阿波羅計劃嗎?也許我們應該飛得更高更遠。

漫步在德州南部的那些帳篷之中,感受那些工作站的喧囂,被一捲捲的不銹鋼圍繞著,相信我們應該並且也能做到這件事會變得更容易些。在珍珠港事件發生後的數周中,這個地方給人的感覺就像珍珠港事件幾週之後美國海軍造船廠那裡的那種氛圍——既忙到瘋起,又充滿目標感。

這些孩子以及新招進來的技術人員每天都在跟不可能的機率奮戰,他們決心要取勝。不要告訴他們這任務不可能完成。在Muskville這裡,nothing is impossible。

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