不需要任何懷疑,W君算是妥妥的守舊派,昨天晚上和朋友小聚就掰頭起來了,一個結論——中國乃至于全世界的新銳航天公司都是坑人的騙子。這點事情咱不接受任何反駁。
2500年前,一個憨憨堅定了吃仙丹能長生不老的信念,聽了一個姓徐的騙子的話,哐哐的猛炫重金屬成分的藥丸子,不到50就掛了。這件事也就成了這位為數不多的劣跡,到現在,就成了對這位的嘲諷黑料了。要說這位本人的英明神武,那是沒跑的;可為什么偏偏在這件事上翻了車?答案簡單——他不懂,缺乏對應領域的認知。“長生不老,羽化飛仙”這事情在咱們現代科學的觀點上來看幾乎是不可能的,同時,服用重金屬就成長生這件事也是根本的路線錯誤。
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其實,日光之下并無新事。幾千年來這樣的段子幾乎每天都在不同領域上演,這不,最近就輪到了航天領域。總結起來,這類領域認知騙局的邏輯閉環非常清晰:欲望驅動需求 → 認知出現缺口 → 技術打造神話 → 資源盲目投入 → 欲望繼續放大。而一旦循環啟動,哪怕聰明人、資本巨頭,也一樣被裹挾其中,直到笑話徹底揭穿。
昨晚,一個做傳統地產行業的哥們組局,說他們的集團要投資一個火箭項目,知道W君做這行,就叫上W君一起喝了個酒。這也就是開頭的結論的由來了。
技術說的神乎其神,氣動減速+水平著落,火箭可以反復使用……
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這件事真不對的!路子走歪了吧?——非常的不靠譜!
來,咱們按照航空航天的思路來捋一捋,為什么說這樣的操作并不是一個好辦法。
這是咱們經常說的火箭公式,通常的情況下W君和大家討論的都是公式右邊的V?,也就是燃氣噴出的速度對火箭速度的影響,但是今天咱們得聊 ln(m0/mf)了。
m0:起飛時的總質量(結構+推進劑+載荷);mf:燃盡后的質量(結構+載荷),對應可回收火箭來說,這就是投送衛星一剎那的時候火箭和衛星的質量。
這兩者的比值,才是真正決定火箭能飛多遠的硬指標。而且,要看到ln(),這是對數!
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在工程學上,對數是相當可怕的一個存在。它的意思就是:你哪怕只是在質量比上動了一點點手腳,火箭的性能都會成倍縮水。這就是所謂的“千斤撥四兩”——好的時候,你多省一點結構質量,收益能被 ln() 放大;壞的時候,你多背一點沒用的累贅,損失也會被 ln() 放大。
以我們投送1噸的貨物到150千米高的近地軌道來計算,我們可以代入火箭公式來計算一下,通常液氧煤油發動機的比沖是300,這樣我們計算平均的燃氣速度為2943米/秒。軌道速度 ≈ 7.8 km/s,加上重力損失、氣動阻力和機動裕度,總 Δv 要求 ≈ 9.3–9.5 km/s,代入公式:
又因為對數和指數互為反函數關系,所以,最終我們得到的結果就是:
也就是說,如果根本不計算任何結構重量的話,投送1噸重的貨物到150km高度的軌道上至少需要23.6噸重的發射質量。
這個計算實際上是火箭燃料+載荷的計算方式,這時候按照這個公式計算的結果就只是一灘煤油+一灘液氧+一噸貨物=23.6噸。
實際上,m?= m? + m? + m?,mf= m? + m?,其中m? 推進劑質量、 m? 結構質量、 m? 有效載荷質量。
所以,我們再去看火箭方程就成了:
這時候如果m?=0 咱們說的發射1噸貨物,射一枚23.6噸的火箭是成立的,但結構質量也就是火箭的殼體、燃料箱、液體火箭發動機的質量為0是不是不合適啊?
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咱們計,m?=500kg如何?這也就是一個完全小得不能再小的結構質量了。加上發射結構質量上去,所需要的燃料也會增加,最終這枚火箭的發射質量將落到35.4噸的重量上。
實際上可以推動1噸貨物在150千米軌道入軌而自重只有500kg的火箭結構基本上不存在。
這已經是“小得不能再小”的干重假設了,現實中還要加推進系統配管/電纜、貯箱內構、熱防護、測發控、分離機構等。哪怕把 m? 提到1.5 噸(仍然激進),這樣火箭的發射質量就來到了50噸以上。
現代航天技術的一個首要目標就是給火箭結構減重,次要目標才是研制一個可以反復回收利用的火箭。
因為在火箭方程里,結構質量 m? 每增加一點,都會放大到起飛質量 m? 的數十倍,直接擠壓有效載荷空間。工程上所有的突破,基本都繞不開“輕”。從材料(鋁鋰合金、碳纖維復合材料)、到貯箱成形工藝(攪拌摩擦焊、整體環段)、再到發動機輕量化(增材制造、整體式推力室),無一不是為了把結構干重往下壓。
只有在結構減重已經做到一定水平后,才有可能談“回收復用”。因為回收必然增加干重:落腿、格柵翼、隔熱罩、控制系統……以及額外的返回制動燃料,這些全是又要往 m? 里塞的,后果就是火箭的發射質量又要變大——這是一個惡性循環!
那么馬斯克為什么“成功”了呢?這里有均衡點!
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馬斯克之所以能讓獵鷹9號復用“成功”,并不是火箭方程對他格外開恩,而是他抓住了一個均衡點。首先,SpaceX 在結構減重上下了狠功夫,用鋁鋰合金貯箱、整體焊接工藝和高效發動機,把干重比例壓得足夠低,給復用留下了余地。
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其次,他們選擇多攜帶一部分推進劑來完成減速和著陸,這確實讓有效載荷減少了約兩三成,但換來的卻是一級火箭可以多次使用。對比一次性火箭,一級的制造成本往往占總成本六七成,單次造價上千萬美元,而多帶的燃料成本不過幾百萬。
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這樣算下來,只要能保持高發射頻率,節省下來的制造費用遠大于性能損失和額外結構投入,經濟賬就劃算了。換句話說,馬斯克成功的秘訣是先做到極致減重,再通過犧牲部分性能換取復用,用市場規模和高頻率把成本攤開,這才讓復用火箭從“物理上的不劃算”變成“商業上的可持續”。
但要注意W在寫馬斯克“成功”的時候,這個“成功”是帶引號的。
馬斯克的“成功”之所以要打上引號,是因為這背后更多是一場資本敘事下的階段性均衡,而非鐵板釘釘的商業閉環和工程邏輯上的閉環。
獵鷹9號的確在技術上實現了復用,但它能否真正跑通市場賬本,卻遠沒有那么清晰。一方面,SpaceX 為了搶占市場主動壓低發射報價,單次 6000 萬美元的數字里到底包含了多少翻修、檢測和攤銷成本,并不透明;
另一方面,高頻次發射更多依賴自家的 Starlink 任務消化產能,而不是外部客戶的充分需求。更關鍵的是,一級理論上可以復用十幾次,但每一次回收和翻修都要花錢,這部分成本在財報里并未完全展現。之所以 SpaceX 能持續前進,本質上還是因為資本市場愿意買賬,源源不斷的融資讓“均衡點”暫時成立。至于猛禽和星艦能否在未來真正撐起盈利,還真不好說。換句話說,馬斯克的“成功”,目前更多是一種資本驅動下的表演,而不是徹底跑通的商業邏輯。
你看這里資本就作為秦始皇出現了——“我是秦始皇,給你打錢”。
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但為什么W君說我們國內民營火箭公司的氣動減速水平降落更不靠譜呢?這并不是“外國人搞不成中國人也搞不成的邏輯”。
任何事情在工程學上都是有最優解的。例如五代機,最終都像F-22了,尤其是我們的殲-35和F-35都是有幾乎雷同的外觀——這就是最優解的大方向。
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航天技術也是如此,而氣動減速水平著落則有點偏離大方向了。
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以高超音速的速度墜入大氣減速?!火箭以高超音速大攻角鉆進大氣層,靠所謂“氣動減速”來剎車,然后再水平著陸。聽上去很酷,畫在 PPT 上很拉風,但工程學上就是逆天難度。高超音速再入時,整根火箭筒子都得承受劇烈氣動加熱。航天飛機的機頭和機翼已經搞到過百萬塊隔熱磚,維護一次要幾個月,成本極高。你一個細長的火箭筒子全面迎風,熱流量比航天飛機更狠,熱防護的材料和維護基本不可解。
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是不是看到這個先例呢?不得而知。不過W君放話,space X的這個星艦著落的方式也是大概率不會成功的。一樣的原因——馬斯克最終也會折在隔熱問題上。而且星艦本身是貨運飛船,并不是運載火箭。更別忘了,星艦本質上是一艘貨運飛船,而不是一枚純粹的運載火箭。它要兼顧人員與貨物的再入安全,就必然要做復雜的氣動減速和隔熱體系,這種設計方向天生就注定了高成本、高維護。而對于一個返回來重新利用的燃料罐子,水平減速的意義并不大,而且加劇了結構設計難度。結構設計難度增加最終的問題就又指向m?了。
另外一個燃料罐子干嘛非得水平著落?中二啊!為了達到水平著陸的目的還加六個發動機?
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要我說啊,真不值當的。這幾個發動機僅僅是保證了火箭水平著陸,在整個飛行過程中并無其他用處,也就是結構干重了。反而不如人家垂直著落的方案,共用一個發動機來的實在。
如果大家再仔細想想,如果這個大燃料罐子保持垂直著落,是不是連火箭側邊的隔熱瓦也可以不用裝了?
所以,這時候再去看所謂的“氣動減速水平著落”是不是就不那么香了?
仔細琢磨琢磨吧……這種設計在商業上也沒什么競爭力,即便是增加了額外的發動機、隔熱瓦,優化了結構承受力,讓躺下來著陸這件事最終可行,但每次發射大量的燃料用于“中二”表演,投資人真會認頭打錢?要知道別人發射一公斤貨物要500塊錢,你發射一公斤貨物收人家501塊錢,人家都不會在你這里看表演。——這是很簡單的商業邏輯吧?
后記:為什么W君把今天這個內容發到公開領域而不是放在收費的咨詢中呢。其實,我們面臨著一個新興的藍海市場——就是航空航天領域。這個領域本身是依靠嚴謹的積累和小心的求證,而不是靠PPT忽悠投資人。但最近十幾年時間里,時不時的就冒出一堆高端的宇宙術士在一個很多普通人都不熟悉的航空航天領域兜售概念,騙的是外行的錢,耽誤的是產業的時間。
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其實,在幾年前這種“宇宙術士”的路數在國外還要更盛一些。SABRE 發動機、Skylon 單級入軌飛行器……幾乎清一色的套路:開局一張餅,能把投資人的錢卷成山;幾年后熱度散了,項目就默默爛尾。PPT 和渲染圖永遠領先火箭方程二十年。
而最近幾年,隨著私人航天在國內放開,類似的戲碼也開始上演。什么“太空計算”“超音速客機”“可回收火箭”……概念一個比一個玄乎,民間炒得熱火朝天。看宣傳的樣子,好像我們航空航天技術的真正瓶頸,不是材料、不是動力學、不是試驗驗證,而是PPT 模板和 3D 動畫軟件的熟練度。
所以,一個時代有一個時代的術士,一個時代也有一個時代的“仙丹”,換湯不換藥,只是道具從金丹換成了 3D渲染圖,敘事的邏輯卻一脈相承。歸根結底,欲望制造需求,認知形成缺口,術士編織神話,資本掏出真金白銀,直到笑話徹底揭穿。區別只是:古代術士好歹還得花大價錢打一口丹爐,如今連丹爐都省了,一臺筆記本就能忽悠天下。
現在有人買你一枚“仙丹”你覺得大概率是一個騙子對吧,但現在要你投資航空航天說自己能搞出什么酷炫概念的,其實也可以完完全全的當作專門騙傻子的騙子先審視一下。至少不能光看ppt,還得看他們真正做過什么。
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