螺丝重要还是火箭重要？SpaceX的成功哲学

2024年6月6日，SpaceX成功将40层楼高的星舰送入轨道，还成功验证了回收星舰的能力，星舰助推器成功落到了墨西哥湾。

在发射前星舰撤掉了两片隔热瓦，并且减少了隔热瓦的厚度，以测试不同情况下热隔离的性能。星舰重回大气层时，星舰的隔热瓦受到了冲击，侧翼跟部被烧坏，但最终星舰还是承受了穿越大气的极高温，成功溅落印度洋，完成既定目标。

这是第一次有商业公司成功打造了推力、载荷均超过了土星五号的火箭，并且它还是可复用的。

而这仅仅是SpaceX的第四次发射，下一次马斯克想实现用“筷子夹住降落的星舰”。

在巨大火箭发射成功的背后，不锈钢、隔热瓦都体现出了自己的重要性。

SpaceX的成功遵循了一个朴素的常识，通过产品快速迭代不断试错、追求ROI更高的工程实现方式、通过规模化生产降低固定成本、用便宜的消费级设备代替专用设备。

SpaceX成功不仅仅是技术的成功，更让无数创业者看到了采用颠覆性技术和方法论去颠覆旧的领域，哪怕是航空航天、军工、甚至可控核聚变。

SpaceX是如何颠覆航空航天领域的呢？

马斯克提出过一个白痴指数，就是说一个产品的成本究竟比它的原材料成本高多少，越高说明越白痴，也就存在颠覆的空间，一定可以找到更有效的制造或生产方法把成本削减掉。

NASA火箭零部件制造有数百种规格和要求，而且火箭本身很难规模化，导致最终火箭成本高昂，火箭上的一个阀门的成本要比汽车类似的阀门昂贵30倍。

于是SpaceX决定自己设计和制造所有的零部件，第一代火箭就有70%的零部件是自己制造的，剩下的一部分零部件则是找到非航空领域的供应商购买替代品。

现在很多火箭，主体使用碳纤维复合材料，可以承受火箭冲破大气层时的高压，而且足够轻，可以有效降低火箭自身重量，这样火箭只需要更少的燃料就可以发上太空。

但在马斯克看来，碳纤维复合材料仍然太贵，于是SpaceX选取了更便宜的材料--不锈钢。

不锈钢可以耐高温，这样就不需要隔热罩了，也不需要给星舰喷漆，这样可以进一步降低火箭的重量。

不锈钢要比碳纤维重，但不锈钢足够便宜，在牺牲了载重的之后，每艘星舰可以节省超过400w美元。

马斯克同时将星舰的不锈钢用到了特斯拉的cybertruck上，这样通过规模效益，进一步降低了不锈钢采购的成本。

最终猎鹰一号从制造到发射成功，只投入了约1亿美元，对比下理想造出第一款车研发投入花费了3亿美元。

在降低了火箭本身研发和制造费用之后，马斯克转头将可回收火箭作为了下一个目标，因为每次飞行之后，将价值等价于一架波音747的数百万美元的火箭扔掉着实浪费。

SpaceX采取了互联网公司常用的快速试错、小步迭代、反复实验的方法，期间猎鹰9号助推器失败了20次，星舰炸毁了10艘。

这样的失败率在航天探索中是很难想象的，传统航天探索往往在火箭发射之前花数年时间和大量资金进行完善的方案设计，尽可能避免发生爆炸，每次发射都需要花费数亿美元。

在花费了巨大成本掌握了火箭回收技术之后，SpaceX的每次火箭发射成本只有不到2000w美元，低廉的发射价格，为SpaceX吸引了大量的订单。

现在SpaceX早已是一家盈利公司。

为了提升星舰的推力，星舰安装了33台发动机。

用大量成熟的小型设备组成的集群，代替复杂的大型设备，这是在计算机行业被反复践行的方法论。

谷歌、亚马逊等巨大计算和存储规模的云计算系统，就是用大量的个人电脑的处理器、硬盘链接成集群替换成本巨大的定制生产的大型机实现的，获得了巨大的可靠性提升和成本的降低。

在庞大的计算机集群中，如果若干机器出现故障，不会影响整个云平台的功能。

同样如果火箭只有一台发动机，一旦这台发动机有问题，火箭就一定有问题。

33台并联的发动机中几台发动机出现问题，火箭依然可以正常完成飞行任务。

传统的火箭设计中，基本上不会采用更多的发动机，因为控制这么多发动机非常困难。

苏联曾经尝试过并联30台发动机发射火箭，但很难同时点火，也很难在空中同时精准、及时的调整火箭姿态，最终尝试发射四次、炸毁四次，最终放弃。

对于苏联未能克服的复杂任务计算问题，SpaceX采用了GPU模式测试的方法。

通过模拟发动机的运转状况，寻找潜在的问题，比如燃料充分燃烧、火箭稳定飞行等问题都可以通过软件模拟尽早发现，而不用在真实世界中通过巨大的失败换取经验。

“简单”是所有工程设计中的哲学，马斯克曾多次抱怨猛禽发动机设计的过于复杂、工艺制造流程过于繁琐，导致成本无法降低。

为了尽可能降低猛禽发动机的复杂性，SpaceX的工程师在初代发动机就去掉了多数的电缆和管路，十几个阀门被集中到几个阀门中，用焊接工艺代替传统螺丝紧固来提升发动机封闭性的方式。

这一套工作方法，马斯克也在特斯拉汽车上多次实践。

精简之后的发动机，因为缺少了冗余，会比传统的发动机的压强承受力更低。

为了可以更精准的摸清每个部分的压强情况，SpaceX的工程师开发了一个AI模型，模拟发动机的各个部分在真实发射时的状态和性能，并在关键时刻进准调整。

在AI的帮助下，SpaceX工程团队将第二代猛禽发动机相较一代降低了400公斤的重量，并且推力提升了24%，生产速度也大幅提升，马斯克说，第三代猛禽发动机会更便宜、更强。

目前，SpaceX平均每天就可以生产一台猛禽发动机，成本只有百万美元，未来目标降低到几十万美元。

规模效应是制造业的万有引力，所有制造业产品都是向规模化努力。

但航天领域几乎没有规模效应可言，每年全球只生产上百台火箭，很难通过规模效应摊薄成本。

为了贴近规模效益，SpaceX通过复用消费级产品的零部件与其他领域共享规模效应，用更便宜的价格买到相似能力的零部件，这是他从特斯拉生产线上得到的经验。

对于马斯克来说，生产火箭和生产汽车没有区别。

SpaceX每生产一枚火箭，就会迭代一次流水线，以提高效率、缩短制造时间，实现了每天生产一台发动机，每个月造一艘星舰。

SpaceX通过引入新技术、新流程、变革的勇气，实现了研发、生产体系的变革，让星舰回收成为可能。

SpaceX的终极目标是火星登陆，它也在向着这个方向不断努力。