首页 2024年度读书榜单 2023年度读书榜单 2022年度读书榜单 更多历年榜单 有bear来 2025-03-13 09:14:50

冲!我们的征程向着星辰大海

(正式开始前的废话:几年前在微博刷到过猎鹰相关发射视频,当时直呼过牛逼但并未做后续关注,今年有幸接触到本书算是正式了解了马斯克和他的SpaceX,并记下笔记于此分享,有错误请指正)——

背景介绍:Space X是一家美国太空探索公司,区别于政府单位隶属私人企业,由埃隆·马斯克于2002年建立。Space X以“实现低成本太空服务探索”为核心目的打造了一支集研产发一体的专业团队,并在20年内从名不见经传的“草台班子”成为了世界最成功的私营航空公司之一,一举改变了传统的航天产业格局,并不断取得着惊人的成就和影响力。

异军突起的梦想实验基地

2001年,埃隆·马斯克访问俄罗斯打算买一个火箭将温室发射到火星而实现自己憧憬已久的“火星绿洲”计划,遭到俄方拒绝。当时传统的航天公司主要为政府军事科研服务并由各国政府控制,巨额发射成本和低商业化水平限制了像马斯克这样有宏图伟略的“民间梦想家”。同时,作为一个心怀火星移民愿景的“发烧友”,马斯克也无法接受自上世纪登月以来全世界对地外行星的探索停滞不前。于是他下决心建立一家低成本太空探索、高效率逐梦创新的航天企业,肩负起把更多卫星和人类送入太空、实现人类多星球文明的使命。SpaceX就此诞生。

“马斯克的思绪回到了最初把他带入太空事业的那份冲动。他记得那个灰蒙蒙的雨天,他因为在美国宇航局的网站上没有搜到任何有关宇宙探索的计划而感到失望。他不能理解,为什么在阿波罗计划之后,人类的太空活动还长期滞留在近地轨道附近。所以他做出了一个改变人生的决定,全身心地致力于飞向火星这个目标。随着时间的推移,这个信念和目标也变得越来越坚定。”

要想实现未来人类星际太空之旅,低成本发射显得尤为重要且基础。因此“可重复利用的火箭装置”将极大的降低太空探索成本,为未来人类宇宙航天事业提供更多可能。在那时候,没有人会选择理会一个商人发疯似的白日梦。在亲自面试挑选引入航天行业的高端人才组建了SpaceX第一批精锐团队后,马斯克决定放弃从第三方采购昂贵的火箭装置和租用发射场,他要求在SpaceX要实现从火箭制造开始(例如燃料箱、箭体结构、发动机、电气设备)凡是所需都尽可能自主设计生产、自己搭建发射基地,把主动权握在自己手里。

“你想让航空航天承包商巨头们为你干活?别做梦了,你拿出1000万美元,他们连眼皮都不会抬一抬。”马斯克说道。

而从0到1,SpaceX团队真的以惊人的速度3年里建起了两个发射工位和一枚整装待发的火箭。

“全速前进好像是SpaceX与生俱来的天赋。我们从未在犹豫不决中浪费时间。如果团队知道要把东西运走,就会立刻开始打包。”

然而成功不会一蹴而就。等待SpaceX是它们的头号将军“猎鹰1号”连续两年三次的发射失败。在如此精密又浩大的工程任务里,一颗被腐蚀的螺丝钉也会毁了一切。当火箭第三次像烟花一样炸开的时候,SpaceX团队所有人都被逼到绝境。然而,在只给团队预留了3次失败资金的马斯克,在众人绝望的时候破格地鼓励大家进行最后一次发射挑战,团队里每一个人都屏气凝神为此付诸全力。公司建立后时隔5年,在烧光了2亿美元即将迎来破产的第4次发射,终于成功将火箭送上了地球轨道——SpaceX成为了全球首家成功完成此举的私营航天企业。

“他们在至暗的时刻,在世界尽头的热带孤岛上抓住了最后的机会…… 当红隼发动机关闭时,整个现场炸裂了。大家都完全释放了,蹦着跳着,相互拥抱,欢呼尖叫。那是一场货真价实的欢庆。”

“那是让梦想成真的一次入轨,”穆勒说,“我们经历了那么多次的模拟运行,投入了这么多的心血和汗水。你能理解吗?它就是我们的全部。我们拼死拼活,就为了到达那个点。所以那一刻,我们感觉如释重负。”

“全岛的人都知道SpaceX,也知道我们在做什么,知道我们前几次经历了不少坎坷,他们也都为我们加油鼓劲。所以那天晚上,其实整个岛上的人都在尽情地庆祝、狂欢。”

靠实力改写航天行业格局

当时美国政府的发射计划都与波音、马丁等大型航空巨头公司合作。以波音、马丁为首的“官方”发射联盟作为政府的亲生子,以高昂的价格啃噬其血肉。面对高成本的发射代价美国航天局NASA开始寻找低成本发射公司也是必然趋势。

早在2006年NASA在一次向空间站运送物资的计划中,私自敲定了一家私人公司合作,马斯克决定提出严正抗议和投诉。这次事件最终为Spacex 争取到了公开合理的竞标机会,并与NASA签下合作。这件事更为重大的意义在于——得到了美国宇航局对SpaceX的认可。回头观望,美国宇航局的资助和背书无疑也成为了SpaceX成功路上的助推剂,后来随着猎鹰 1 号的成功发射为其赢得了NASA价值 16 亿美元的合同,让spaceX从破产走向生机。

而马斯克知道,SpaceX不仅要用低价格和政府完成发射合作,同时为了支撑公司运转也必需把目标扩大至全球的商业客户,包括为商务目的而发射卫星的企业、没有火箭发射能力的国家等。当时全球的商业发射更多地被俄罗斯、欧洲市场承接。SpaceX第一批火箭“猎鹰1号”发射统一定价600万美元(对比动辄2000万美元的成本已相当低)马斯克也把价格优势透明化在官网给政府/商业客户,掀开了这个行业封闭且神秘的幕布。

2010年左右,美国可载人的航天飞机退出历史舞台,奥巴马政府决定试图给像SpaceX这样的玩家更多机会以降低航天成本,SpaceX赶上了航天政策史上的关键时刻。美国宇航局曾明确表示,希望每次发射都向空间站运送数吨的食品物资及装备,这就意味着需要一枚更强大的火箭来把这个航天器送入轨道。于是就在猎鹰1号发射成功后的两年后,SpaceX创造出了“猎鹰9号”火箭和可载人的龙飞船。搭载着9个发动机的“猎鹰9号”不负众望首飞成功,开挂式的实现了从1号计划到9号计划的飞跃。又过了五年,SpaceX再次实现了人类航天史上一次质的飞跃——完成任务的一级火箭自动返航并成功降落在发射台。实现可回收计划一直是太空事业蓬勃发展的根基,在当今全球火箭回收技术仍处在发展雏形阶段,SpaceX率先突破了技术难点。目前,猎鹰9号最高重复利用记录为17次,已执行了上百次发射计划。

“SpaceX也并未就此止步。2018年,他们实现了猎鹰重型火箭的首次发射,那是现在世界上最强大的火箭。这个庞然大物的一级火箭本质上就是将三组“猎鹰9号”一级火箭捆绑在一起。不到十年,SpaceX发射的火箭从单一发动机发展到了27个发动机,这是世界历史上前所未有的成绩。不仅如此,猎鹰重型火箭的两枚助推火箭还同时实现了回收着陆,就像是一对表演花样游泳的天使从天而降。这确实很像科幻小说中的场景,可它的确是如假包换的现实。”

自2011年起,SpaceX入选NASA公布的第二轮商业载人计划,并得到其多轮资金、人力支持。“SpaceX夯实了一种新的观念——降低去往太空的成本是合理且必要的。它证明了私有企业和私有资本可以通过与政府合作,在太空事业上做出一些伟大的成就。”私营航天公司如雨后春笋,马斯克带领着SpaceX用实际行动打破了政府在航天领域不必要的官僚架构,真实有效地改变了一个行业的结构和布局。 强大的“猎鹰9号”成为目前SpaceX最具代表性的可重复使用重型火箭,为NASA完成科学任务、为军方承载军用载荷,并在商业卫星发射市场的占据了大块份额。

肩负使命 步履不停

其实在猎鹰1号3次发射失败后的2008年,同时作为新能源汽车特斯拉首席执行官的埃隆马斯克只剩下3000万美元左右的现金。大家一致认为同时拯救破产边缘的特斯拉和SpaceX像是天方夜谭。

“特斯拉的存在是为了从气候变化中拯救地球,帮助人类摆脱对石油燃料的依赖。SpaceX的存在是为了提供一个后备方案,让人类能成为多星球物种。”

“这就像有两个孩子,我无法放任其中任何一个死去。” 在无尽的挣扎后,马斯克还是冒着流落街头的风险把自己仅有的资金分给了这两家公司。好在后来特斯拉融资成功,SpaceX发射顺利,两个企业都起死回生。谁又能想到,10年后的2018年,马斯克的由3枚猎鹰9组成的重型火箭,把一辆载着太空驾驶人的特斯拉跑车送入了地球轨道,开始了一场围绕太阳公转的浪漫旅途。这一突破性的举动向全世界展示了人类的制造力和创新力,激发着人们对未来无穷的想象和探索。(尽管近些年频频引起争议,但作为新能源汽车行业的引领者,特斯拉对于全球能源转型、可持续发展以及为人类创造美好未来做出的巨大的推动和贡献不可磨灭。)

毋庸置疑,马斯克作为一个企业家的雄心和创造力,为人类在未来探索的道路开辟着新的可能性。团结起来去实现更远大的梦想,是SpaceX的初心和使命。跟随着马斯克走入SpaceX的众多航天领域的尖端人才,把选择这里的理由定为信仰。他们就像一群疯子,而且可能是最聪明的一群疯子,在马斯克带领下不分昼夜与时间赛跑。他们中有很多人即便减薪也要选择SpaceX,因为相信公司的使命,相信在这里一定能干出点事情来,便带着热爱和探索欲埋头苦干,构筑着太空事业的天梯,把贫穷的想象变为可靠的现实。目睹着猎鹰1,猎鹰9,甚至庞大的星舰从脚下的土地腾空而起之时,所有为之付诸过心血的灵魂都很难不被久久撼动。

“他们的火箭正在群星间翱翔。海浪在他们脚下拍打着码头。”

“SpaceX最让我热爱的一点,就是所有人都在共同经历着一切。无论他们是在你身边、在控制室,还是在其他地方。大家总是被要求做到最好,甚至更好,也总是会为此竭尽全力。”

“当我亲身体会了要将火箭送入预定轨道是多么艰辛,就更尊敬那些坚持多年、为当今的航天业制造出火箭的人们。”

“每天下午1点左右总会起风,横扫过得克萨斯州的试验场。你可能正在测试台上忙碌,然后就能体会到奇妙的感觉:身旁是你每天爬进爬出进行调试的火箭发动机,耳边是暴烈的摇滚乐声,忽然吹来一阵微风,拂过被炙烤了一上午的身体。你会不禁感叹,这样的日子真美好啊。”

那些早期愿意签下合同帮助SpaceX度过难关的客户和政府部门,他们也像是在维护着一个孩子伟大的梦想。要是没有对那股潜力和冲劲的欣赏、没有团队人员的坚韧奋勉、没有马斯克及其高层团队的绝对性目标领导,SpaceX可能早已在数次打击中夭折于襁褓。

“这真的非常重要,”肖特威尔说,“那时我们只是一家小公司,一群莽夫。当年3月,我们刚炸飞了一枚火箭。在我看来,尽管我们经历了失败,美国宇航局还是给予了认可,因为他们觉得我们有能成事的态度。”

-2002年,SpaceX成立

-2006年-2008年,猎鹰1号3次发射失败

-2008年9月,猎鹰1号第4次发射成功

-2010年6月,猎鹰9号首发成功

-2010年12月,猎鹰9号火箭成功将其自研的龙飞船发射入轨道

-2012年,猎鹰9号将龙飞船装载物资,将其送往国际空间站

-2015年,猎鹰9号成功实现火箭自主回收并垂直降落

-2017年,猎鹰9号首次使用回收的一级火箭完成发射任务

-2018年,猎鹰重型火箭(3枚猎鹰9号)装载着特斯拉和太空人发射,同时一级火箭回收返航

-2020年,猎鹰9号将“星链”计划的60颗卫星送入太空;同年实现私营公司首次完成载人任务,送NASA两位宇航员进入空间站

-2021年,猎鹰9号完成首次纯商业载人太空飞行,将4名平民送入太空

-2023年4月,星舰首发失败,已获取有效数据

……

目前,SpaceX稳定的进行着每月超过10次以上的发射任务,繁忙的发射基地就像人类太空文明的港口,在发动机熊熊火焰推动下把人类的智慧带到苍穹之外更遥远的地方。

SpaceX梦想版图

—国家局合作(持续)

与美国宇航局NASA等开展物资、人员运输合作,搭载飞船对接空间站,实现载人航天任务。

—全球商业合作(持续)

完成全球商业目的发射、为无条件发射卫星的国家提供平台。截止2020年,SpaceX掌握了全球商业卫星发射业务的2/3。

—星链计划(2015-2024)

计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道,形成世界上首个星座卫星网,提供全球范围的更快更低成本的网络服务,特别是为无法连接到互联网的人们(偏远/海洋/战争/高空等地的高质量网络连接)提供可靠而低价的服务。截止2023年9月,已有5178颗星链卫星被发射成功。其组成的网络系统Starlink的全球用户数量已突破200万。

—星舰计划(2014——未来)

作为世界上最大的火箭,Starship将取代目前的猎鹰系列火箭和龙飞船,把人货送至地球轨道、月球和火星等,终极目标是带着人与货前往火星并建立基地。

2023年4月,SpaceX设计的第一座星舰火箭正式发射,其有效载荷最高达300吨,总高120米直径约9米,是迄今全球最高、推力最强的火箭。虽然最终在升空3分钟后解体爆炸在以失败告终,可依旧收集到了可供参考的数据。33台发动机在空中燃烧而产生团团白光的场景向所有抬头仰望天穹的人们昭示,科幻世界仿佛也不再那么遥远。

自那之后,他们的成就改变了世界。或许有朝一日,SpaceX还会改变另一个星球——把寸草不生的红色星球变成充满活力的绿色伊甸园。

依照马斯克的计划,是2030年前让SpaceX实现星际飞船在火星上的着陆。他对此抱有信心。但他也坦言,真正的困难是实现火星基地的自给自足。

“而且,似乎距离这个目标还很遥远。”“是的,” 马斯克附议道,“非常遥远,这真叫人火大。”

尽管如此,代表着人类的科技力量逐一实现了重要突破,在各自的领域一马当先。回望过去,人类可是连一颗火箭都造不出来!至于未来会怎么样?我们谁也没有答案。但既然拥有了目标,我们便会期待并守望着即将开启的征程。

制造一枚能够从地球轨道上回收并重复使用的火箭是人类最难的工程问题之一,还从来没有人成功过,因为我们地球上的重力太大了。要建造一个能完全回收再用的运载系统简直比登天还难。如果能成功,这将是人类历史上最重大的一次突破。它就是有这么难,这也就是为什么我会伤透了脑筋。真的,我感觉我们不过是一群猴子。回望地球的历史,不久前我们还在树上荡秋千、吃香蕉呢。我们是如何走到今天这一步的呢?我也没有答案。”

SpaceX在海上漂泊的一艘用于回收猎鹰一级火箭的船,马斯克给它取名叫做—「Of Course I Still Love You」。没有人愿意看见 “当然我还爱你”号空载而归。这航天级别的硬核浪漫更是代表着人类对宇宙探索的愿景。

几千年前,一群智慧的生物们吃着香蕉从树上跳下来,抬头望了一眼暗夜里璀璨的银河与群星,文明的火种自此在大地摇曳,指引着他们把前进的脚步迈向星辰大海的方向。

为此,他们不分昼夜地探索,步履不停。

(-正文完

补充:由此衍生的航空航天不完全科普

卫星发射方式

卫星可分为:低轨、中轨、高轨、太阳同步、地球同步卫星,各高度用途不一。目前主要有3种:一是通过多级火箭发射(也就是人们最常耳闻的运载火箭,一般用二级或三级;例如spacex的猎鹰9就是可回收型运载火箭,中国最著名的运载火箭型号是长征系列);二是用航天飞机发射(同火箭一样可垂直助推发射/入轨后释放卫星/同普通飞机自动返程着陆地面。美国拥有过5架但鉴于安全及成本考虑目前已停用,挑战者号/哥伦比亚号失事造成13位宇航员死亡);三是飞机发射(美国某民航飞机在高空飞行中发射了卫星并送入轨道)

全球在轨卫星现状

人造卫星如今已成为了信息时代国家科技战略和运用的体现。截至2022年底,全球在轨航天器数量达到7218个。其中美国4731个,占全球总数的65.5%;中国704个,占全球9.7%,俄罗斯219个。(其余的为欧盟1002颗,这是欧洲国家之和,日本108个,印度76个,其他378个) 美国所有卫星里商用占大多(由spacex发的小卫星就占了一半),在通信和网络卫星领域占据巨大优势(例如GPS系统便是24颗美国卫星。中国为北斗系统35颗),中国在大中型遥感卫星上领跑(气象陆地海洋)。

航天领域分类

目前主要运用到军事和国家科研的包括:运载系统(运载火箭、航天飞机)、载人系统(载人飞船、空间站、航天飞机)、卫星系统(通信、导航、遥感、军用等)、武器系统(反卫星、反导;ps:反卫星可通过地面摧毁干扰、卫星对撞、卫星俘获实现;反导可通过导弹空中拦截对撞、激光武器等摧毁)

火箭发射过程

以神舟飞船发射过程举例:点火(垂直助推)——程序转弯(拐弯沿地球倾斜度飞行,为平行进入轨道作准备)——逃逸塔分离(成功升空则逃逸塔失效)——助推器分离——一级发动机分离,二级启动(点火加速)——整流罩分离(完成载荷部分保护任务脱落,已飞出大气层)——二级分离(用备用推力送入轨道)——船箭分离(火箭任务完成,运载火箭与飞船分离)——展开帆板——开始开展绕行或后续对接

返程过程:调姿/轨返分离(轨道舱和返回舱分开)——调姿(朝降落方向)/ 返回制动减速(过程中会绕地球几圈)——进入大气层后自由降落/黑障阶段(4min,大气摩擦燃烧无法通信)——降落伞减速,反推着陆

中国航天发展现状(不完全概述)

1、导弹领域:

1956年起自主研制导弹,先后完成短程、中程导弹研制;

1976年起开始研制洲际导弹、巡航导弹及其升级迭代

2000年起研制反舰弹道导弹(航母杀手)及其他导弹升级迭代;2006年起大规模装备导弹

2016年至今加强迭代升级,已具备全球可打击范围、高超音速特性(避免拦截)、移动目标及航母战斗群打击能力等

2、卫星领域:

东方红系列(1970东方红1号升空开创中国航天新纪元,成为俄美法日后第五个自制发射卫星的国家;达成核弹、导弹、卫星之两弹一星任务)、风云系列气象卫星、遥感系列(用于国土规划/救援等)、北斗系列导航卫星(对标美国GPS系统)、宇宙探索卫星(悟空号·暗物质探测、墨子号·量子实验、夸父号·探日、天琴号·重力场、怀柔号·高能天体爆发监测…)

除此,中国也在助力类似SpaceX星链的卫星互联网计划;目前近地轨道8-9万颗卫星容量中美国已规划5万颗,中国低轨卫星数量较少且轨道资源珍贵,国家及多家民营卫星企业已投入量产研发基地。未来10年商业小卫星发射需求量超过4000颗,并以多功能合一卫星发射为趋势。

3、载人航天领域(神舟系列):

神舟1-4号无人发射、神舟5号杨利伟、神舟6号费俊龙 聂海胜,神舟7号翟志刚 刘伯明 景海鹏(太空行走)、神舟8号无人(首次实现与天宫一号无人对接)、神舟9号景海鹏 刘旺 刘洋(实现与天宫一号载人对接)、神舟10号聂海胜 张晓光 王亚平(与天宫一号对接/太空授课)、神舟11号景海鹏 陈冬(与天宫二号对接/30天驻留)、神舟12号聂海胜 刘伯明 汤洪波(空间站3个月驻留)、神舟13号翟志刚 王亚平 叶光富(空间站6个月驻留、配合对接建造)、神舟14号陈冬 刘洋 蔡旭哲(空间站6个月驻留、完成组装建造)、神舟15号费俊龙 邓清明 张陆(驻留6个月,空间站投入使用初期,与14号航天员交接轮班、出舱修检)、神舟16号景海鹏 朱杨柱 桂海潮(驻留5个月,与15号交接轮班、各类空间实验技术升级)、神舟17号(即将发射)

4、空间站计划(已于2022建成):

A:空间实验室阶段——

天宫一号(完成与载人飞船的对接任务的目标飞行器,目前使命完已坠毁)

天宫二号(中国真正意义上首个太空实验室,可开展科学/航天医学实验、实现人员中期驻留/推进剂补给/维修等,目前使命完已坠毁)、

B:空间站核心舱阶段——

天和核心舱(最大航天器,发射于神12号升空前,空间站的管理控制中心,支持3人长期驻留和实验,含5个对接口用于2载人飞船、1货运飞船、2实验室、1出舱活动的对接,使用中)

C:成型组装阶段——

实验舱——梦天实验舱、问天实验舱(具备独立飞行能力;使用中);

货运舱——天舟系列:天舟1-5号(目前使命完已坠毁)、天舟6号已发射(货运7吨,现役中最强大之一)、天舟7-11号将陆续升空

其他功能——巡天望远镜(预计发射,开展宇宙结构形成和演化/暗物质/系外行星及天体研究监测)

5、探月阶段:

绕月阶段——嫦娥1号(绕月飞行,坠毁)

勘测阶段——嫦娥2号(探测飞行,目前已成为绕日飞行的卫星)

着陆采样阶段——嫦娥3号(玉兔号月球车着陆,目前还存活)、鹊桥中继卫星(用于在月球背面位置实现通信传输,世界首颗地球外专用中继通信卫星,使用中)、嫦娥4号(玉兔2号月球车在月背着陆、通过鹊桥连接地球但仍有1分钟延迟故难度大,目前还存活)、嫦娥5号(实现取样返回,目前返回器抵达地球,轨道器在地日之间无目的飞行中)

拓展阶段(2024年起)——嫦娥6号(预计实现人类首次月球背面采样并返回)、嫦娥7号(预计在月球南极探秘水存在证据)、嫦娥8号(配合7号建立国际月球科研站雏形、勘查资源)……

同时中国将计划在近月轨道预计建立月球版北斗导航系统卫星,并预计2030年前载人登月。

6、地外行星

火星——天问一号(火星环绕,祝融号火星车着陆,目前火星车断联中,飞行器处于不稳定失联,地火通信间隔差20分钟)

预计2030年实现火星采样返回

木星(预计2025年开启)

……

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