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马斯克首次在星城进行了两小时访谈,透露了大量技术和管理干货

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2021年7月30日,马斯克在SpaceX德州星城基地,接受了美国著名博客Everyday Astronaut的主创Tim Dodd的采访。


这是马斯克第一次公开在SpaceX星城内部接受采访,而采访者Tim Dodd自己在航天领域的知识也很丰富专业,两个人在星城基地内边走边谈,话题广泛而深入,所以这次访谈的质量大家公认很高,也在航天爱好者社区中掀起了一阵热潮。

下面是这次访谈的第一集(中文版分为上,下两部分),强烈建议对SpaceX,航天,马斯克的工程管理和做事理念有兴趣的朋友看一下,里面真的是干货满满。

在不到一小时的访谈中,马斯克尽显科技技术领袖本色,无论对于SpaceX的管理,流程方面的方法论,还是关于星舰的具体技术话题,都是信手拈来,无愧于SpaceX的首席工程师和CEO这两个身份角色。

这里给没时间观看整段视频的朋友总结一下马斯克都讲了什么。

1.关于制造和设计的关系

马斯克强调,制造目前太被低估了,而设计太被高估了。开发一个生产系统比设计产品本身要困难10到100倍。对于猛禽火箭引擎的来说尤其如此,如果从总体批量生产的角度看,猛禽引擎在设计阶段投入的资源可以近似为0。

2.关于SpaceX星舰的发展方向和理念

低成本发射载荷是最为关键的核心指标,这直接决定了人类能否成为一个太空物种。SpaceX希望借助星舰,将每吨推力的成本降低到1000美元以下,也就是每公斤推力成本1美元。(注意是推力成本而非发射成本),因此反推一下,每台猛禽发动机的成本目标应该是20万美元出头。

3.关于猛禽2.0发动机

目前的星舰和超重助推器上安装的还并非猛禽发动机的第二个版本,目前猛禽2.0在开发试制中,推力燃烧室已经完成,涡轮泵也完成了设计,预计最快在8月内造出第一台猛禽2.0发动机。其单台推力为230吨,主燃烧室压力为298bar(可以加到300),但是因为加大了喉部,因此损失了2-3秒的比冲。但马斯克认为这是非常合算的。

未来猛禽发动机的量产将转移到德州新的火箭发动机工厂,加州霍桑工厂将主要负责研发,以及真空版本制造。

4.关于超级重型助推器

超级重型助推器的净重(不含燃料)应该在200吨以下,猛禽发动机+安装附件每个重两吨,燃料箱和液氧箱总重80吨,级间重量大约20吨,包括目前的4片栅格翼,每片重量为3吨,但马斯克认为未来可以减半。栅格翼将为固定伸展状态,不像猎鹰9那样做成可折叠的。栅格翼的控制电机使用的特斯拉Model 3的电机,电池也是用的类似电动车的电池,电池未来可以减重优化。


助推器带有3600吨燃料,其中78%为液氧,猛禽发动机的燃烧比为3.5-3.7,属于富燃料燃烧(燃料的量大于理想的化学计量比),主要是考虑到控制温度。

超级重型助推器回收时会带有20吨残余燃料,而目前猎鹰9一级助推器降落时带有1吨残余燃料,这里有继续优化的空间。

5.关于星舰的一二级分离系统

SpaceX将取消传统的一二级推进分离系统,而是在一二级分离,主发动机关机前,使整个载具旋转,然后松开助推器和星舰之间的锁闭机构,二者会依角动量守恒原理自行分离,这种做法类似星链卫星的部署方式。

同时,马斯克确认超重助推器将去掉之前的热气流推进器和冷气流推进器(火箭上安装的小型推进器,主要用于调整火箭姿态,通常会带有自己的一套小型气体存储和管理系统)。而直接使用星舰中的热气体作为姿态控制用,使用排气口代替小型推进器。

6.关于NASA的登月计划,以及登月版星舰

在目前的设计中,登月版星舰的顶部,带有一圈小型推进器,其目的是当星舰在月球着陆时,使用这些小推进器作为着陆反推控制,避免星舰主发动机点火破坏月面结构,给着陆带来危险。


目前的登月星舰想象图,可以看到上部的小推进器正在喷射气体,而主发动机并未点火,由于月球引力低,NASA认为这样足以保证星舰着陆。

马斯克认为这需要更多测试,如果能找到使用星舰主发动机着陆月球的方法,并且测试通过,那是最理想的,这样可以降低系统复杂性。

此外,马斯克还提到了自己的工程管理理念,他认为合理的步骤应该是

1.使需求不那么愚蠢

2.在上述条件下,尽量减少零件和步骤

3.在前两步确认后,再考虑如何优化设计和流程

4.加快循环迭代速度

5.对整个过程进行自动化

马斯克自己承认在这个方法论体系中犯过很多错误(主要是在特斯拉,Model 3生产流程中),并且列举了实例,来说明在SpaceX的星舰开发过程中,如何应用这种方法来做决策

关于这个方法论更加具体的论述,可以参看上面两段视频中的上集

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