編者按：StarShip 是 SpaceX 實現(xiàn)使命的關(guān)鍵一環(huán)。上個月這款目前最龐大的飛行器剛剛進(jìn)行了試飛。試飛以遠(yuǎn)程遙控爆炸告終。很多人將此次試飛視為失敗，但 SpaceX 團(tuán)隊中在發(fā)射后興高采烈的表情講述了另一個故事。拋開此次發(fā)射成功與否不談，我們從中能吸取的經(jīng)驗是馬斯克對 SpaceX 設(shè)計流程的精彩概括。對于經(jīng)常把這個流程搞反的我們（包括馬斯克自己也曾經(jīng)犯過多次）來說，這才是最重要的收獲。文章來自編譯。

劃重點：

(資料圖片)

讓需求不那么蠢

試著把流程的一部分刪掉

簡化或優(yōu)化

縮短周期時間

自動化

SpaceX 火箭起飛和降落的視頻你可能已經(jīng)看過了。提醒一下，這張動圖反映的是 2019 年兩個獵鷹火箭助推器同時回收著陸的情況（之后會被重新用于另一次發(fā)射）。很瘋狂吧？

可重復(fù)使用火箭是太空飛行的圣杯，道理不難琢磨，想想看，如果每次發(fā)射只能供一次性使用的話，那商業(yè)太空飛行會有多貴多難啊。

自 2018 年以來，超過 50% 的 SpaceX 發(fā)射用的都是可重復(fù)使用的助推器，這大大降低了將貨物和乘客送上太空的成本。SpaceX 現(xiàn)在差不多是每周一次發(fā)射的節(jié)奏，在過去幾年的時間里，它已將 3500 多顆衛(wèi)星送入近地軌道。這個衛(wèi)星星座叫做 Starlink（星鏈），可為 50 多個國家/地區(qū)的超過 100 萬用戶提供互聯(lián)網(wǎng)覆蓋。到本世紀(jì)末，Starlink 希望將 9000 多顆衛(wèi)星送入太空，這一塊的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)每年的價值可能達(dá)到 100 億美元以上。

為了進(jìn)一步降低發(fā)射成本，SpaceX 正在建造名為 Starship（星艦） 的下一代火箭。這個東西特別大。該運載火箭由兩部分組成，分別是 Super Heavy（超重型）助推火箭（第一級）以及叫做 Starship（第二級）的航天器。

兩部分堆疊在一起時的 Starship 高達(dá) 390 英尺（118.9米），可承載的有效載荷是 SpaceX 第二大運載工具（Falcon Heavy）的 4-5 倍。在最新一期的 All-In Podcast 里，投資人 Gavin Baker 表示，采用這種運載火箭之后，運載 100 公噸貨物到太空的可變成本將從 1500 萬美元降至 200 萬美元（成本降低了 80% 以上）。

按照 Pirate Wires 的說法，成本下降，再加上 Starship 的大小，可以發(fā)送什么到太空中這件事情將會被完全改變：

比方說，可以連續(xù)將數(shù)千顆衛(wèi)星送入軌道，從而實現(xiàn)大量基于衛(wèi)星的新應(yīng)用：超本地化的天氣預(yù)報、地震預(yù)測、質(zhì)量優(yōu)于 GPS 的定位和導(dǎo)航數(shù)據(jù)、與全球任何地方進(jìn)行視頻通信，甚至可以進(jìn)行太空空中交通管制。

建造像詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡這樣的大型太空望遠(yuǎn)鏡會變得更加容易，也更為便宜。我們的探測器飛抵海王星和冥王星等外行星附近會更加容易。太空旅游將會變成一個產(chǎn)業(yè)；太空酒店將不再是紙上談兵。而且，你的孩子將不會只是在教室里透過電視看火箭發(fā)射，而是會在這些火箭上部署科學(xué)實驗，然后在教室里通過電視觀看火箭發(fā)射。

Starship 也是馬斯克和他的 12000 人 SpaceX 團(tuán)隊為了最終將人們運送到月球、火星以及更遠(yuǎn)地方而建造的運載工具（一次最多可搭載 100 名宇航員）。

最近，SpaceX 在德克薩斯州博卡奇卡的 Starbase 進(jìn)行了 Starship 的首次綜合試射（機(jī)上無人）。在發(fā)射之前，馬斯克認(rèn)為 Starship 能夠發(fā)射成功的幾率是 50/50。但不管試射結(jié)果如何，SpaceX 團(tuán)隊都需要拿到數(shù)據(jù)來改進(jìn)未來的發(fā)射。

在飛行了不到 4 分鐘、達(dá)到 39 公里的最高高度之后，Starship 在墨西哥灣上空發(fā)生爆炸。盡管發(fā)生了爆炸，此次試射仍實現(xiàn)了兩個顯著的里程碑：

從發(fā)射臺成功點火發(fā)射并升空：請記住，Starship 是有史以來最大、最強(qiáng)大的太空運載火箭。把這個東西送離地面（送入軌道就更不用說了）是一項極其困難的事業(yè)。第一階段的推進(jìn)劑容量達(dá)到了 3400 噸。推進(jìn)劑 = 燃料 = 會爆炸的東西。所以說 Starship 的發(fā)射就像炸彈爆炸（發(fā)射地點數(shù)公里外都有震顫和塵埃羽流）。如果當(dāng)著超過 1000 萬觀眾的面發(fā)生發(fā)射臺爆炸事故，則可能會讓 Starship 在監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公眾面前倒退數(shù)年。

通過了壓力測試：將火箭送入軌道時，飛行過程中有一個重要時刻，叫做“最 max Q”，也就是“發(fā)動機(jī)推力和大氣阻力對飛行器造成的壓力達(dá)到峰值”的那一刻。Starship 通過了 Max Q。

第二級（即 Starship 宇宙飛船）本應(yīng)開展部分環(huán)球旅行并降落在夏威夷附近的太平洋。但是由于第 2 級分離識別，飛船被遠(yuǎn)程炸毀（以控制爆炸）。

當(dāng)然，如果整個發(fā)射任務(wù)都完成的話就太好了。但這次 StarShip 試射算不上是失敗。盡管這看上去是一次“失敗”，但從失敗吸取教訓(xùn)——以及快速迭代的能力——已經(jīng)融入到 SpaceX 的 DNA 中了。

Starship 發(fā)射（來源：YouTube / SpaceX）

2021 年 8 月，在馬斯克的陪同下，Everyday Astronaut 的 Tim Dodd 參觀了 Starbase。在 2.5 小時的談話里，馬斯克闡述了 SpaceX 的設(shè)計和制造過程（需要注意的是，相對于設(shè)計，大規(guī)模制造更具挑戰(zhàn)性）。

就像馬斯克所解釋那樣，不同的 SpaceX 運載工具的故障閾值是不一樣的：

SpaceX 對 Starship 和 Dragon [龍飛船，用于將宇航員和貨物運送到國際空間站] 的設(shè)計方法截然相反。Dragon 永遠(yuǎn)不許失敗，必須經(jīng)過極端測試，而且設(shè)計上要留出大量余地。

但是，為了開發(fā)出全球第一款完全且可快速重復(fù)使用的火箭，SpaceX 必須快速迭代，這會出現(xiàn)很多失敗。Falcon（獵鷹）則介于兩者之間，SpaceX 可以接受它的著陸失敗，但發(fā)射過程遇到失敗則不可接受（編者注：因為最關(guān)鍵是要保證把東西送上天）。

我們正在進(jìn)行快速迭代。每艘飛船每一個助推器都進(jìn)行了重大迭代。所以，我們其實是想挑戰(zhàn)極限。說實話，如果不挑戰(zhàn)極限，就沒法實現(xiàn)可完全快速重復(fù)使用火箭的目標(biāo)。那是不可能的。你得接近余量的最低下限才行?！?/p>

SpaceX 的做法與另一個著名的太空計劃：美國宇航局的航天飛機(jī)截然不同（不幸的是，后者仍發(fā)生了兩次致命事故）。為什么？因為航天飛機(jī)上有人，NASA 的試飛因而被迫需要更加保守。盡管 NASA 工程師意識到航天飛機(jī)存在的問題，但指出這些問題所帶來的風(fēng)險和回報之間存在著不平衡。

在談到 NASA 的航天飛機(jī)設(shè)計過程時，馬斯克表示：“如果你做出變更但出了問題 [那將會是一個很大的懲罰]，但如果你做出變更并且一切順利，你只會得到很小的獎勵。航天飛機(jī)最大的問題是設(shè)計被凍結(jié)了。由于所有航天飛機(jī)任務(wù)都是載人任務(wù)，因此設(shè)計變更的風(fēng)險高、回報低。而 Starship 上沒有任何人，所以我們就可以把它炸掉?！?/p>

根據(jù) AREOFORM 的說法，NASA 之前的領(lǐng)導(dǎo)人已經(jīng)知道，提高承擔(dān)經(jīng)過計算的風(fēng)險的頻率對于航天器的創(chuàng)新很重要：

在 1990 年代，克林頓總統(tǒng)任命丹尼爾·戈爾?。―aniel Goldin）為 NASA 的行政長官，他是診斷并定義了......“追求安全是如何導(dǎo)致風(fēng)險變得越來越大的”這個悖論的第一人。

[戈爾丁]，“這里有個悖論在起作用，這個悖論會造成惡性循環(huán)。減少航天器的發(fā)射意味著科學(xué)家會希望將盡可能多的儀器都堆到要飛的東西上。這增加了重量，從而增加了航天器與發(fā)射器的成本。航天器變少也意味著我們發(fā)射的航天器不能承擔(dān)任何風(fēng)險，所以必須留有冗余，這會增加重量和成本，而且我們又不敢冒險使用新技術(shù)，所以最終也做不出尖端技術(shù)。”

基于 SpaceX 設(shè)計和制造過程的五步法，快速迭代是有可能的。馬斯克是這么向 Dodd 解釋的：

讓需求不那么蠢：“需求絕對是愚蠢的；誰給你的不重要。需求來自聰明人的時候反而特別危險，因為你可能不會質(zhì)疑他們。每個人都是錯的。不管你是誰，每個人在某個時候都會出錯。所有的設(shè)計都是錯的，只是錯誤程度如何的問題。不管你提出什么需求或約束，都必須附上名字（而不是部門）。因為不能問那個部門，你得問人。提出需求的人必須對此負(fù)責(zé)。否則你得到的也許是某個實習(xí)生 2 年前 [隨便提出] 的一個要求。”

試著把流程的一部分刪掉：“如果至少在 10% 的時間內(nèi)沒有出現(xiàn)將環(huán)節(jié)添加回設(shè)計的情況，[就意味著]流程刪掉的環(huán)節(jié)還不夠。會出現(xiàn)一種很強(qiáng)烈的偏見，大家往往會“我們加上這個環(huán)節(jié)或者流程步驟以備不時之需吧”。但是這種看法基本上可以概括為是針對很多事情的“以防萬一”。對于打算成為第一個完全可重復(fù)使用的火箭來說……你確實需要力求精確。因為如果不夠精確的話，你就沒法將任何東西送入軌道”。

簡化或優(yōu)化：“簡化和優(yōu)化設(shè)計。這之所以是第三步而不是第一步的原因在于，優(yōu)化根本不應(yīng)該存在的東西是聰明的工程師最常犯的錯誤。他們?yōu)槭裁磿@么做？呃，因為大家在讀高中和上大學(xué)的時候都受過這樣的訓(xùn)練，你必須回答這個問題（編者注：如何簡化和優(yōu)化的問題）。而如果你告訴教授“你的問題很蠢”，結(jié)果是你的成績會很糟糕。但你必須提出 [某些東西是否應(yīng)該存在的問題，否則的話你就會優(yōu)化根本不應(yīng)該存在的東西]?！?/p>

加快周期時間：“你走得太慢了，要加快速度。但在你解決完其他三件事之前，先不要走得太快?！?/p>

自動化：“那么最后一步就是自動化。就我個人而言，我犯了多次把 5 個步驟搞反的錯誤。在 [Tesla Model 3 電池組制造] 的事情上，我就是先自動化、后加速、再簡化，最后刪掉（編者注：意思是這件事情就不應(yīng)該存在）。”

這次 Starship 試射完之后，Twitter 上對此次發(fā)射是成功還是失敗出現(xiàn)了明顯的分歧。SpaceX 推特賬戶發(fā)布的三條推文可以解釋不同的反應(yīng)。

針對飛行過程中發(fā)生了爆炸，第一條推文說：“Starship 在一二級分離之前經(jīng)歷了一次快速的計劃外的拆卸。”很多噴子（噴子是沒法消滅的）認(rèn)為，“計劃外的快速拆卸”的說法堪比格溫妮絲·帕特洛 (Gwyneth Paltrow) ，當(dāng)時她把自己跟克里斯·馬丁 (Chris Martin) 的分手委婉地說成是“有意識的脫鉤”。

仿佛此次試飛還不夠刺激，Starship 在一二級分離之前又經(jīng)歷了一次快速的計劃外拆卸。

許多媒體機(jī)構(gòu)在梳理整個故事線索上都十分吃力，大多認(rèn)為此次發(fā)射是失敗的。我承認(rèn)，“計劃外地快速拆卸”的說法十分有趣。不過，Starship 此次以及將來的試飛的關(guān)鍵在接下來的兩條推文中已得到體現(xiàn)。

團(tuán)隊將繼續(xù)評估數(shù)據(jù)，為下一次試飛做好準(zhǔn)備。對于像這樣的試驗來說，成功原子我們的收獲與經(jīng)驗。今天的試驗有助于 SpaceX 提高 Starship 的可靠性，并進(jìn)而實現(xiàn)人類殖民外星球的目標(biāo)。

SpaceX 員工在看到 Starship 離開發(fā)射臺時的反應(yīng)，講述的也是一個相當(dāng)樂觀的故事。一天之后，SpaceX 團(tuán)隊已經(jīng)確定了要進(jìn)行的 1000 多個不同的改進(jìn)（其中一個很大的改進(jìn)之處：發(fā)射臺已嚴(yán)重?fù)p壞，必須用水冷鋼板重建……此前我從來都沒聽過這樣的事，但如果你想到它要應(yīng)付 Heavy Booster 33 臺發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的熱量有多高就不難理解）。

撇開 Starship不談，SpaceX 在競爭中也已遙遙領(lǐng)先。截止 2023 年，該公司的（送入軌道的東西的）質(zhì)量份額達(dá)到了 80% 以上。

預(yù)計未來幾個月他們將進(jìn)行下一次的 Starship 試飛。很快，我們就有希望看到 Starship“著陸”。呃，從技術(shù)上來說，Starship 并不能著陸，因為該飛行器沒有像獵鷹火箭那樣的支撐腳（這會增加過多的重量）。相反，Starship 的發(fā)射塔配備了名為 Mechazilla 的巨型機(jī)械臂，可以在 Starship 返回時“捕捉”住該飛船。

不過，在此之前需要經(jīng)歷很多次的失敗和迭代。之后兩級才可實現(xiàn)完全的可重復(fù)使用。然后 Starship 就可以天天發(fā)射，實現(xiàn)越洋運輸，軌道運輸，登月旅行，移居火星。

這一切聽起來就像科幻小說，但當(dāng)初“可重復(fù)使用的獵鷹火箭”也一樣啊。與此同時，不妨看看這張 Mechazilla 的工作動圖。很瘋狂吧？

附注， SpaceX 還有個有趣問題必須處理，這個飛行器總有一天也必須從火星起飛。因此，制造出一個不太復(fù)雜且可以在火星上重建的發(fā)射臺將非常重要。

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