改造猛禽引擎
2021年,设计与制造绝不分开
工程模式
「我的神经网络整个活了起来,就像国庆日的烟火一样,」马斯克兴致勃勃地说,「这是我最爱的事情,和顶尖工程师一起反复讨论。」2021年9月初,马斯克坐在博卡奇卡的星舰会议室里,顶着一头渐层发型(fade haircut),看起来像即将被处决的北韩领导人专用理发师剪的。「这是我自己剪的,」马斯克对工程师说,「我让另一个人帮我剪后脑勺。」
前几周,马斯克的情绪很明显受到星舰的猛禽引擎影响,有时绝望,有时暴怒。这具引擎变得愈来愈复杂、昂贵,而且很难制造。「当我看到某个导管的成本居然要2万美元,我真的很想拿叉子戳我的眼睛。」他说。后来他宣布,未来每天晚上八点,他要在他的SpaceX会议室与猛禽团队一起开会,包括周末。
马斯克特别在意材料的质量。他指出,引擎汽缸的厚度和圆顶一样,但是两者承受的压力却是不同的。「这他妈的到底是什么逻辑?」他问,「有一堆不知道为什么要用的金属。」每增加1盎司(约31公克)质量,就会减少火箭的酬载量。
某场会议刚好碰到灵感四号太空人要返回地球降落,一直到午夜才开始,开会时马斯克做了一个重大决定,尽可能让更多引擎零件使用他偏爱的材质:不锈钢。团队展示了几张投影片,说明可以运用哪些方法,尽可能减少使用昂贵的合金材质,马斯克直接打断他们。「够了,别再说了,」他语气坚定地说,「你们开始陷入分析瘫痪(analysis paralysis)了。我们要把所有可以换的零件都换成便宜的不锈钢。」
一开始,他唯一允许的例外是有可能接触高温富氧气体燃烧的零组件。有些工程师反驳,认为面板应该使用铜,因为铜的导热性较佳。但是马斯克也提出铜的熔点较低。「我认为你们可以做出不锈钢面板,」他说,「请去执行。我想我已经说得很清楚:用不锈钢。」他承认,有一定的机率最后发现不锈钢行不通。但是尝试过后失败,总好过花好几个月时间不停分析。「如果你能快速制造,就能快速发现问题,然后快速解决问题。」最后他成功将绝大多数零件换成不锈钢。
另一种类型的天才
每天晚上马斯克在他的会议室里开会,都在寻找能负责猛禽设计的主管人选。「有看到适合的人吗?」某次跨层级会议结束后,萧特威尔问马斯克。
「我的神经网络可以很精准地判断一个人的工程能力,但如果他们戴着面具,就很难看出来。」马斯克抱怨道。所以他开始进行一对一面谈,不断提出各种问题,考验中阶工程师。
几周后,一位名叫雅各。麦肯齐(Jacob McKenzie,大家都叫他杰克〔Jake〕)的年轻工程师渐渐脱颖而出。他的脸上总带着天使般微笑,顶着齐肩的雷鬼头,看起来酷的很低调。马斯克偏爱两种类型的主管:一种是红牛型(Red Bulls),例如马克。容克萨,摄取大量咖啡因,思考时常会长篇大论地说个不停。另一种类型是《星际争霸战》里的史巴克(Spock),他们是严谨、说话不带情绪的瓦肯人(Vulcan)。麦肯齐属于第二种。
麦肯齐在牙买加长大,后来搬到北加州,开始对汽车、火箭或是「任何需要大量运用重工程的领域」产生兴趣。他的家境贫困,所以高中时在一家批发店打工赚钱。后来他存够了钱,进入圣塔罗莎初级学院(Santa Rosa Junior College)就读,主修工程,后来因为成绩优异,成功转学到柏克莱,最后到麻省理工学院读研究所,取得机械工程博士学位。
他在2015年加入SpaceX,负责带领猛禽引擎的阀门制造团队。这是非常重要的角色。每次倒数计时停止,多半是因为阀门出现外泄。麦肯齐和马斯克只互动过几次,所以当马斯克开始和他讨论由他负责带领猛禽专案时,他很意外。「我以为他不知道我的名字。」麦肯齐说。有可能真的是如此,但是马斯克知道他的工作表现相当出色。麦肯齐的团队成功改善了星舰的襟翼致动器的性能,这是马斯克亲自参与的多项专案之一。
2021年9月的某个晚上刚过午夜,马斯克传简讯给麦肯齐:「你还醒着吗?」毫无意外地,麦肯齐立即回复:「是啊,我还没睡。我至少还会在公司待几个小时。」马斯克打电话告诉他升职的消息。凌晨四点半,马斯克寄出一封电子邮件:「杰克。麦肯齐未来会直接向我报告。」他写道。马斯克说,他的目标之一是移除大多数的法兰(flange) 与英高镍合金零组件,改用容易焊接的不锈钢合金,此外还要删除任何「 有可能」非必要的零件。如果我们后来没有把部分零组件重新装回去,就代表我们一开始删得不够多。
麦肯齐开始采行汽车业常见的解决方法,在某些情况下零组件成本可大幅缩减90%。他邀请马斯克底下的特斯拉高阶主管拉尔斯。莫拉维一起巡视SpaceX生产线,请他建议可以采取哪些自动化方法简化流程。莫拉维发现火箭引擎生产线有太多不必要的复杂流程,他很惊讶,不时用双手遮住眼睛。「好了啦,你可不可以不要把脸埋在手里?」麦肯齐问,「因为这真的、真的让我觉得很受伤。」
马斯克推动的最大改变,就是让设计工程师负责生产流程,之前有段时间他也在特斯拉推动类似的改革。「很早以前我把设计与生产团队分开,这真的是该死的错误。」在某次麦肯齐主持的会议上,马斯克对大家说,「现在你们要负责监督生产流程,不能交给另一个人。如果你们的设计导致生产成本增加,就要修改设计。」随后麦肯齐和他的工程团队,将75张办公桌全数搬到生产线旁。
1337引擎
当问题变得复杂难解时,马斯克的解决方法就是转移注意力,设计新版的产品。所以麦肯齐接手后几周,马斯克开始思考新引擎的设计。他宣布,他们要将重心转向设计全新的引擎。他希望新引擎和过去的引擎有很大的差异,所以他完全不想沿用猎鹰系列的引擎名称,例如灰背隼或红隼。最后他决定借用密码世界的数字,将新引擎取名为1337,发音如同LEET(这四个数字和那四个字母看起来很像。)他说他的目标是做出每公吨推力成本低于1,000美元的引擎,「如果人类要能在不同星球生活,就必须突破这个重大关卡。」
马斯克直接跳去开发全新引擎,目的是为了让每个人都能突破框架、大胆思考。「我们的目标是建造能够完成太空冒险的伟大引擎,」马斯克向团队精神喊话,「成功机率有可能大于零吗?如果是的话,就放手去做吧!如果我们的改变太冒险,再收手就好。」他的最高指导原则就是打造更精简的引擎。「解决问题可以有很多种方法,」他说,「但是很重要的一点,你要知道改变后会变成什么样子。你的答案必须足够震撼人心、足够有挑战性。」
当天深夜,马斯克又匆匆寄了几封讯息强调他是非常严肃地看待这个新要求。「我们不是要登陆月球,」他写道,「我们是要登陆火星,我们的营运原则就是创造疯狂的急迫感。」接着他又写了一封信给麦肯齐,他在信中提到,「SpaceX的1337引擎是人类成功登陆火星之前,最后一项必须突破的任务!!!任何文字都不足以强调这对人类文明的未来发展有多么重要。」
马斯克自己提出了一些极端的建议,例如拆除整个高温燃气管线分配器,将燃料涡轮泵与主燃烧室喷射器整合在一起。「这样可能会影响燃气分配,也可能不会。我们试试看吧!」他几乎每天发信,不断强调这场圣战的重要性。「我们现在正处于『 疯狂』删除的阶段!!」他在其中一封电子邮件中写道,「没有东西是绝对不能删的。任何稍微有点问题的管线、感测器、分配器,今天都要全部删除。请抱持超级强硬的态度,全力删除与简化。」
2021年10月,每天晚上的开会时间愈来愈晚,多数时候差不多晚上十一点才开始,但会议室里通常会有十多个人,还有超过五十人透过视讯方式参加会议。每次开会都会激荡出新的简化或是删除方法。举例来说,某天晚上马斯克一直想办法要拆除助推器的裙部,也就是位于助推器最底部、未高压加工的开放零件。「若要保留大部分推进剂,它其实没有太大作用,」他说,「就像在游泳池尿尿。对游泳池不会有太大影响。」
一个月后,马斯克又突然要求团队把注意力重新拉回到猛禽引擎,改良出更精简、成本更低的猛禽二号引擎,就和他之前突然强迫团队把工作重心放在未来的1337引擎一样。「我要求SpaceX推进团队将工作重心移回到猛禽引擎,」他在凌晨两点传简讯宣布,「我们必须每天生产一具引擎,才能维持适当的发射步调。现在是每三天生产一具引擎。」我问他,这样是否会减缓1337的开发进度。「是的,」他回答说,「猛禽引擎无法让我们变成多星球物种,因为成本太贵了。但是在1337开发完成之前,我们需要猛禽帮助我们度过难关。」
马斯克先是命令团队全力开发1337引擎,接着又要求全体撤退,这究竟是他经过深思熟虑的策略,为了让团队更大胆思考;或者只是他一时兴起、冲动做出的决策,后来又决定收手?就和往常一样,两者皆是。这么做的确刺激了团队产生新想法,成功开发出改良版猛禽引擎,包括删除各种防护罩和裙部。「这次的经验能够帮助我们重新定义何谓理想的引擎设计,」麦肯齐说道,「但是对于推动星舰的进度,并没有立即的进展。」隔年,麦肯齐和他的团队终于能够大量生产猛禽引擎,几乎和汽车生产线一样顺畅。到了2022年感恩节,他们已经做到一天生产一具以上的引擎,为未来的星舰发射任务准备好充足的库存。
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1 一种圆盘状零件,用于管道之间的连接。