去火星的船票定价多少钱?
在专栏当中张潇雨老师说了两个小段子来说明火箭发射这件事有多难?
第一个段子是硅谷的版本,是这么说的:
如何能在民营的火箭发射市场里成为百万富翁?答案是:先成为亿万富翁,再进军民营火箭发射市场。
第二个段子是发生在马斯克身上的事。
当他表示要进军太空航天领域,还要自己发射火箭,很多朋友劝阻他别学之前有亿万富豪那样玩,最终是亏一笔大钱退出。而一个有心的朋友就做了一个火箭发射失败视频集合给他,达到劝退的希望。
可见在火箭发射领域难度之大,耗费的钱也特别的多,搞不好甚至是个无底洞。而钱恰恰是最为重要的制约因素,为什么呢?因为在1989年,老布什曾经提出过一个让美国宇航员登录火星的计划,·当时NASA计算出来如果送4~6个宇航员上火星,大约是1000亿美元一张的火星船票。到了15年后的2004年,小布什想起了老爹的计划,他让NASA再次计算一下,随着这些科学技术的发展上火星这件事情要多少钱,结果是:100亿美元一个座位,很不容易地减少了10倍价格。
100亿美元乘以100万人的结果是不现实的,所以出路只有一条,发挥马斯克砍价小能手的天赋:降低去火星的成本。在马斯克心目中的价格是:50万美元一位,整整需要降低2万倍的成本。张潇雨老师说Elon Musk除了“送100万人上火星”的目标之外再给SpaceX设立了一个非常明确的、可衡量的目标。那就是把人类去火星的成本降低到50万美元一次。
如何把火星船票从100亿变成50万?
问你一个问题,把大象装进冰箱里需要几步?答案是:3步,把门打开,把大象装进去,再把门关上。同样,拆解把火星船票的成本降低两万倍,总共要分几部?
马斯克想到本质上是个数学问题,那就用数学方法解决就是了。提出了一个神奇的数学公式:
20000=20×10×100
这就是马斯克的思考方法。
20从哪来?
目前航天载人飞行器每次运送4~6个人,所以要想降低单张票价就可以一次运多点。张潇雨老师指出如果你关注SpaceX这些年的发射,会发现它们使用的火箭越来越大,每次能运输的质量也越来越大,这并不是Elon Musk好大喜功或者显示自己有多牛,而是为火星移民做准备。
他的计划是,未来SpaceX的航天设备可以一次运送100人。2016年Musk在墨西哥的国际宇航大会上发布了火星殖民计划,并且提出“星际交通系统”,英文是Interplanetary Transport System,ITS 。ITS是由一个巨型的火箭助推器和一个能够载人、载货到火星表面的巨大的宇宙飞船组成,而SpaceX正在研发能够支持它的最新引擎,这个叫“猛禽”的引擎会币现在SpaceX的动力强3倍,而ITS会搭载42个这样的引擎,而大家在2018年初看到的SpaceX发射的火箭只搭载了9个旧引擎。
从每次搭载5个人到100个人,火星船票基本降低20倍,这就是公式里的“20”。
10又是什么?
在美国的航天领域有一家几乎独大的公司叫做United Launch Alliance “联合发射同盟”,简称ULA。
ULA是由洛克希德.马丁和波音联合成立的合资公司,洛克希德.马丁公司是美国著名的军火商人,有美国国防部背景,因此ULA主要接来自美国军事方面的航天订单。
ULA的大部分发射的定价方法叫成本加成机制,也就是说美国政府付价格是你的成+20%,政府军方的背景不愁订单加上固定利润的定价方式,这实际上让ULA更有增加成本的动力,而不是降低成本。而且在制作的过程中有大量的任务外包出去,外包再外包,结果最终成本可能是包含基层中间商的套利,采购成本非常高。
相反为了降低成本SpaceX接近90%的零件都是自主研发生产,这种垂直整合的结果是体现在最终报价上。
2015年ULA每次发射火箭向美国政府要价3.5亿到4亿美元,同样规格情况下,Space报价是1.3亿美元。如果不是向NASA那样苛刻的要求,比如马来西亚政府的商业卫星发射要价只有6000万美元。
目前,SpaceX的发射成本要比很多公司低80%以上,也就是五分之一左右。根据马斯克的预估,随着SpaceX的技术发展,有能力做到发射成本在行业内的十分之一,这就是公式里“10”的来源。
最后的100
马斯克的大招就是“火箭可重复利用技术”,真正想把火箭发射的成本降低下来,能够让火箭重复利用是非常关键的。
大家想象一下,我们坐的民航飞机每飞一次就要报废,下一次再重新造一架全新的,那么整个民航业将不复存在。可在航天发射领域正是如此,每一枚火箭发射之后大部分零部件都要爆废,这种固定成本大大地阻碍了航天领域的发展。
事实上SpaceX做到了全世界首创“火箭发射回收技术”,并且在这些年中完成了几十次火箭发射并安全回收任务,2018年初的“重型猎鹰”发射成功向大家宣告SpaceX火箭发射回收技术的成熟。
当然,虽然SpaceX的火箭回收成功率越来越高,但这和Musk计划的“每次都是100%零部件可回收,所以发射成本最终就只剩燃料”的道路还很长。但是SpaceX走到那天是完全可以预期的,到时火箭发射整体成本再降低100倍绝对不是一个梦。
按照这三个步骤,我们就能够慢慢地把火星船票的价格降到50万美元一张,我们离人类成为一个多星球物种也跨进了一大步。
SpaceX的主力产品“猎鹰9号”火箭在人类航天史上创下多项记录:
它是第一枚完全于21世纪开发和设计的火箭;第一枚实现可控陆地和海上垂直着陆回收的火箭;第一枚实现第一级重复使用的火箭;这是美国首度由私人企业承包国家探索太空的发生工作。
随着猎鹰9号技术成熟,重型猎鹰号的完善,ITS的发明,我们这一代有希望目睹并且亲自走进火星,去探索未知的世界。而SpaceX将会被铭记。