星舰与星际基地
2018至2019年,史上最大、最强的火箭
大型猎鹰火箭
如果马斯克的目标是成立一家获利的火箭公司,那么当他度过2018的危机之后,应该可以收割胜利果实,好好放松一下。可重复使用的猎鹰九号后来成为SpaceX的发射主力,而且是全球最有效率、最可靠的火箭。此外,他也成功发射通讯卫星,未来将能创造可观的营收。
但是他的目标不只是成为太空创业家。他的终极目标是把人类送上火星。可是猎鹰九号或是升级版的猎鹰重型火箭,都无法达成他的目标。猎鹰最多只能飞这么高。「我可以赚很多钱,但是我没办法让人类成为多星球物种。」他说。
这是为什么他在2017年9月宣布,SpaceX将要开发更大型的可重复使用发射载具,这将会是史上最高、动力最强大的火箭。他为这枚大型火箭取了一个代号:BFR 。一年后他发了一则推文:「将BFR重新命名为星舰(Starship)。」
星舰系统包含第一节助推器与第二节太空船,总高度约119公尺,比猎鹰九号高出50%,比NASA在1970年代执行阿波罗任务时使用的农神五号(Saturn V)火箭高约9公尺。星舰拥有33具助推器引擎,可以发射超过100吨的酬载进入轨道,是猎鹰九号的4倍以上,未来将可载运100名乘客前往火星。当时马斯克为了特斯拉内华达和佛利蒙工厂的生产问题伤透脑筋,但他还是每周抽空和团队讨论,在前往火星的九个月航行期间,应该要提供乘客哪些设施和住宿设备。
不锈钢,又来了
马斯克小时候常会在父亲位于普勒托利亚的工程办公室溜达,对于建筑材料的特性了若指掌。每当他在特斯拉和SpaceX开会时,都会专心讨论电池阴极和阳极、引擎阀门、火箭结构或是皮卡货车车身可以使用哪些不同材料。他会长篇大论说明锂、铁、钴、英高镍合金(Inconel)与其他镍铬合金、塑胶成分、不同等级的铝以及钢合金的特性。2018年,他开始爱上一种相当常见的合金材料,他发现这个材料很适合用来建造火箭与Cybertruck。他心中的新欢就是不锈钢。「不锈钢和我应该去某个地方开房间。」他对自己的团队开玩笑说。
和他一起开发星舰的工程师名叫比尔。雷利(Bill Riley)。雷利个性爽朗、谦虚有礼,曾经加入传奇的康乃尔赛车队,指导过马克。容克萨,后来容克萨说服他加入SpaceX。雷利和马斯克都非常热爱军事史,尤其是一次和二次世界大战的空战史,两人也都对材料科学非常感兴趣。
2018年底的某一天,他们一起巡视星舰的生产基地,地点就位在SpaceX工厂与总部办公室南边、距离约24公里的洛杉矶港附近。雷利向马斯克解释,他们在使用碳纤维时遇到了难题,碳纤维板会产生皱折,而且作业流程缓慢、成本昂贵。「如果我们继续用碳纤维,我们就完了,」马斯克说,「那就真的死定了,我永远也去不了火星。」那些签了成本加成合约的厂商当然不会这样想。
马斯克知道,1960年代初期首次载运四名美国人进入轨道的擎天神(Atlas)火箭,就是用不锈钢打造的,而且他已经决定用不锈钢打造Cybertruck的车体。他巡视完生产基地之后,静静地盯着正要进港的船只。「各位,我们要改变做法。」他说,「依照现在的流程,火箭建造的速度不够快。如果用不锈钢呢?」
一开始有人反对,甚至有些怀疑。几天后,马斯克在SpaceX会议室与高阶主管开会,他们认为不锈钢火箭会比碳纤维或是猎鹰九号火箭使用的铝锂合金还要重。马斯克的直觉却不这么认为。「跑一下数据,」他对团队说,「跑一下数据。」他们重新计算后发现,事实上依照星舰未来可能面临的情况来看,使用不锈钢反而会让火箭变得更轻。在极度低温时,不锈钢的强度会提高50%,也就是说,当它携带超级冷却的液态氧气燃料时,会变得更坚固。
此外,不锈钢的熔点高,因此星舰面对太空的那一侧不需要加装隔热罩,如此可以减少火箭整体重量。最后一项优势是,不锈钢很容易焊接。猎鹰九号使用的铝锂合金需要另外经过摩擦搅拌焊接(stir welding)的步骤,而且必须在无污染的环境里完成。如果是不锈钢,就可以在大型帐篷内、甚至是在户外焊接,团队可以在德州或佛州的发射基地附近完成焊接。「用不锈钢的话,焊接时你还可以在旁边抽雪茄。」马斯克说。
改用不锈钢之后,SpaceX就可以雇用不具有制造碳纤维专业能力的厂商。SpaceX在德州麦葛瑞格的引擎测试基地有一家负责建不锈钢水塔的契约厂商。马斯克要求雷利立即联系这家厂商,请对方协助解决问题。其中一个问题是,星舰的壁面应该要多厚?马斯克不是问高阶主管,而是直接询问实际执行焊接作业的工作人员,该怎么做比较安全。「伊隆的一个原则就是『收集资讯时尽可能接近源头。』」雷利说。第一线员工告诉马斯克,他们认为燃料槽壁面最薄可以到4.8公厘。「如果是4公厘呢?」马斯克问。
「这样我们会很没把握。」其中一位员工说。
「好,」马斯克说,「我们就做4公厘,试试看吧。」
结果成功了。
短短几个月内,他们就建造出一枚名为Starhopper的原型火箭,准备进行低空试跳测试。它配备了三个可伸缩支架,目的是测试星舰完成飞行后如何安全着陆,未来可以重复使用。2019年7月,Starhopper开始进行约24公尺高的低空试跳测试。
马斯克非常满意星舰的设计概念,某天下午在SpaceX会议室开会时,他冲动地决定自断退路,下令取消猎鹰重型火箭。会议室里的高阶主管传讯息告诉葛温妮。萧特威尔。她马上冲出自己的办公隔间,一屁股坐在椅子上,直接告诉马斯克决不能那样做。猎鹰重型火箭拥有三具助推器核心,是公司履行军方合约、发射大型军事情报卫星的关键。她在公司份量够,有办法应付这种挑战。「当我告诉伊隆事情的脉络,他也同意我们不能照他想的去做。」她说。马斯克的一个问题是,他身边大多数人都不敢这样顶撞他。
星际基地
位于德州最南端的博卡奇卡(Boca Chica)就像是一座灌木丛生的乐园。当地的沙丘和海滩虽然不如北边的帕德雷岛(Padre Island)海岸度假区那般充满生气,周围的野生动物保护区却让此地成为发射火箭的安全地点。2014年,SpaceX在这里兴建了简易发射台,作为卡纳维尔角与范登堡的备用发射台,但是自此之后就任由它累积灰尘,直到2018年,马斯克决定把这里当作星舰的专属发射基地。
星舰的体积非常庞大,不可能先在洛杉矶建造,再运送到博卡奇卡。所以马斯克决定在博卡奇卡兴建火箭生产基地,地点就位在被烈阳晒到干涸的灌木丛林地与蚊虫孳生的湿地之间,与发射台相距约3.2公里处。SpaceX搭建了三座类似机棚的巨型帐篷作为生产线;另外运用波浪形金属板搭建三座「高棚」,让星舰可以直立安置在棚内。他们将当地一栋旧大楼重新改装成办公隔间,有一间会议室与一间餐厅,提供勉强可接受的食物与好喝的咖啡。到了2020年初,总计有500名工程师与建筑工人在此工作,其中有一半来自当地,不分昼夜地轮班工作。
「你一定要来博卡奇卡,想办法让这个地方变棒,」他对当时担任他助理的巴特菲尔德说,「未来人类的太空事业能否进步,就靠它了。」距离最近的几家汽车旅馆都位在内陆的布朗斯维尔(Brownsville),与海岸相距约37公里。所以巴特菲尔德设置了好几台Airstream露营车,打造成员工宿舍园区,她还从家得宝(Home Depot)买了几棵棕榈树,搭建了一座提基酒吧(tiki bar),以及有营火坑的露天平台。年轻热血的设备主管山姆。帕泰尔(Sam Patel)特地租了几台无人机以及专门用来喷洒杀虫剂的小型飞机,想解决蚊虫的问题。「如果我们被这些虫吃掉了,就没办法去火星了。」马斯克说。
马斯克全力投入工厂帐篷内的空间与动线设计,思考该如何安排生产线。2019年底,马斯克到工厂巡视,发现进度缓慢,感到非常失望。工作人员甚至没有生产出可以与星舰完美结合的圆顶。他站在其中一座帐篷前,向团队发出挑战:天亮之前完成一座圆顶。有人告诉他办不到,因为他们没有工具,无法精准校正尺寸。「我们一定要在天亮前建造一座圆顶,否则我们他妈的就死定了。」他坚持。他下令切除火箭桶尾部,当作校准工具。团队照做了,他和四位工程师与焊接技师一起熬夜,直到圆顶完工。「我们其实没有在天亮前做出圆顶,」其中一位团队成员吉姆。武(Jim Vo)承认道,「我们到早上九点才完成。」
距离SpaceX生产基地大约1.6公里远处,有一区1960年代开发的住宅社区,总计有31栋房屋以及两条荒废已久的街道,其中有部分是组合式房屋(pre-fab)。SpaceX买下了大部分房产,虽然SpaceX的出价是原本估值的3倍,还是有部分屋主不愿出售,有些是因为固执,有些则是因为能住在火箭发射台附近,觉得很兴奋。
马斯克自己选了一间两房的房屋。客厅、餐厅与厨房采开放空间设计,四周全是纯白色墙面,地面是有点污渍的木地板。他把一张小木桌当成办公桌,桌子下方有一个无线网路装置,会连到星链接收器。厨房橱柜用的是白色富美家(Formica)美耐板,唯一显眼的摆设是工业尺寸的大冰箱,里面装满了无咖啡因健怡可乐。房子内的布置很有早期宿舍寝室风格,例如科幻杂志《惊奇故事》( Amazing Stories)的封面海报。咖啡桌上放着邱吉尔的《第二次世界大战回忆录》第三卷、以报导讽刺新闻出名的《洋葱报》员工撰写的《我们的愚蠢世纪》( Our Dumb Century)、艾西莫夫的《基地》系列小说,以及《周六夜现场》在2021年5月为马斯克上节目所准备的相簿。另一个相邻的房间里放了一台跑步机,但是他很少用。
后院长满了杂草,还有几棵棕榈树,明明是棕榈树,却在8月的炙热高温下枯萎了。后方的白色砖墙上全是格莱姆斯随意创作的涂鸦艺术,布满红色爱心、云朵,以及类似表情符号的蓝色泡泡。屋顶的太阳能板与两片Powerwall相连。后院有一间小屋,有时被格莱姆斯当作录音间,有时被梅伊当作卧室。
那里作为亿万富翁的主要住所,已经无法用简陋来形容。但马斯克把那里当成避风港。在星际基地开完冗长的会议,或是情绪紧绷地查看完火箭生产线之后,他就会开车回到那里,全身放松地在屋内闲晃,和一般郊区老爹一样吹着口哨。
* * *
1 代表Big Falcon Rocket(大猎鹰火箭)。