摘要:不需要任何怀疑,W君算是妥妥的守旧派,昨天晚上和朋友小聚就掰头起来了,一个结论——中国乃至于全世界的新锐航天公司都是坑人的骗子。这点事情咱不接受任何反驳。
不需要任何怀疑,W君算是妥妥的守旧派,昨天晚上和朋友小聚就掰头起来了,一个结论——中国乃至于全世界的新锐航天公司都是坑人的骗子。这点事情咱不接受任何反驳。
2500年前,一个憨憨坚定了吃仙丹能长生不老的信念,听了一个姓徐的骗子的话,哐哐的猛炫重金属成分的药丸子,不到50就挂了。这件事也就成了这位为数不多的劣迹,到现在,就成了对这位的嘲讽黑料了。要说这位本人的英明神武,那是没跑的;可为什么偏偏在这件事上翻了车?答案简单——他不懂,缺乏对应领域的认知。“长生不老,羽化飞仙”这事情在咱们现代科学的观点上来看几乎是不可能的,同时,服用重金属就成长生这件事也是根本的路线错误。
其实,日光之下并无新事。几千年来这样的段子几乎每天都在不同领域上演,这不,最近就轮到了航天领域。总结起来,这类领域认知骗局的逻辑闭环非常清晰:欲望驱动需求 → 认知出现缺口 → 技术打造神话 → 资源盲目投入 → 欲望继续放大。而一旦循环启动,哪怕聪明人、资本巨头,也一样被裹挟其中,直到笑话彻底揭穿。
昨晚,一个做传统地产行业的哥们组局,说他们的集团要投资一个火箭项目,知道W君做这行,就叫上W君一起喝了个酒。这也就是开头的结论的由来了。
技术说的神乎其神,气动减速+水平着落,火箭可以反复使用……
这件事真不对的!路子走歪了吧?——非常的不靠谱!
来,咱们按照航空航天的思路来捋一捋,为什么说这样的操作并不是一个好办法。
这是咱们经常说的火箭公式,通常的情况下W君和大家讨论的都是公式右边的Vₑ,也就是燃气喷出的速度对火箭速度的影响,但是今天咱们得聊 ln(m0/mf)了。
m0:起飞时的总质量(结构+推进剂+载荷);mf:燃尽后的质量(结构+载荷),对应可回收火箭来说,这就是投送卫星一刹那的时候火箭和卫星的质量。
这两者的比值,才是真正决定火箭能飞多远的硬指标。而且,要看到ln,这是对数!
在工程学上,对数是相当可怕的一个存在。它的意思就是:你哪怕只是在质量比上动了一点点手脚,火箭的性能都会成倍缩水。这就是所谓的“千斤拨四两”——好的时候,你多省一点结构质量,收益能被 ln 放大;坏的时候,你多背一点没用的累赘,损失也会被 ln 放大。
以我们投送1吨的货物到150千米高的近地轨道来计算,我们可以代入火箭公式来计算一下,通常液氧煤油发动机的比冲是300,这样我们计算平均的燃气速度为2943米/秒。轨道速度 ≈ 7.8 km/s,加上重力损失、气动阻力和机动裕度,总 Δv 要求 ≈ 9.3–9.5 km/s,代入公式:
又因为对数和指数互为反函数关系,所以,最终我们得到的结果就是:
也就是说,如果根本不计算任何结构重量的话,投送1吨重的货物到150km高度的轨道上至少需要23.6吨重的发射质量。
这个计算实际上是火箭燃料+载荷的计算方式,这时候按照这个公式计算的结果就只是一滩煤油+一滩液氧+一吨货物=23.6吨。
实际上,m₀= mₚ + mₛ + mₜ,mf= mₛ + mₜ,其中mₚ 推进剂质量、 mₛ 结构质量、 mₜ 有效载荷质量。
所以,我们再去看火箭方程就成了:
这时候如果mₛ=0 咱们说的发射1吨货物,射一枚23.6吨的火箭是成立的,但结构质量也就是火箭的壳体、燃料箱、液体火箭发动机的质量为0是不是不合适啊?
咱们计,mₛ=500kg如何?这也就是一个完全小得不能再小的结构质量了。加上发射结构质量上去,所需要的燃料也会增加,最终这枚火箭的发射质量将落到35.4吨的重量上。
实际上可以推动1吨货物在150千米轨道入轨而自重只有500kg的火箭结构基本上不存在。
这已经是“小得不能再小”的干重假设了,现实中还要加推进系统配管/电缆、贮箱内构、热防护、测发控、分离机构等。哪怕把 mₛ 提到1.5 吨(仍然激进),这样火箭的发射质量就来到了50吨以上。
现代航天技术的一个首要目标就是给火箭结构减重,次要目标才是研制一个可以反复回收利用的火箭。
因为在火箭方程里,结构质量 mₛ 每增加一点,都会放大到起飞质量 m₀ 的数十倍,直接挤压有效载荷空间。工程上所有的突破,基本都绕不开“轻”。从材料(铝锂合金、碳纤维复合材料)、到贮箱成形工艺(搅拌摩擦焊、整体环段)、再到发动机轻量化(增材制造、整体式推力室),无一不是为了把结构干重往下压。
只有在结构减重已经做到一定水平后,才有可能谈“回收复用”。因为回收必然增加干重:落腿、格栅翼、隔热罩、控制系统……以及额外的返回制动燃料,这些全是又要往 mₛ 里塞的,后果就是火箭的发射质量又要变大——这是一个恶性循环!
那么马斯克为什么“成功”了呢?这里有均衡点!
马斯克之所以能让猎鹰9号复用“成功”,并不是火箭方程对他格外开恩,而是他抓住了一个均衡点。首先,SpaceX 在结构减重上下了狠功夫,用铝锂合金贮箱、整体焊接工艺和高效发动机,把干重比例压得足够低,给复用留下了余地。
其次,他们选择多携带一部分推进剂来完成减速和着陆,这确实让有效载荷减少了约两三成,但换来的却是一级火箭可以多次使用。对比一次性火箭,一级的制造成本往往占总成本六七成,单次造价上千万美元,而多带的燃料成本不过几百万。
这样算下来,只要能保持高发射频率,节省下来的制造费用远大于性能损失和额外结构投入,经济账就划算了。换句话说,马斯克成功的秘诀是先做到极致减重,再通过牺牲部分性能换取复用,用市场规模和高频率把成本摊开,这才让复用火箭从“物理上的不划算”变成“商业上的可持续”。
但要注意W在写马斯克“成功”的时候,这个“成功”是带引号的。
马斯克的“成功”之所以要打上引号,是因为这背后更多是一场资本叙事下的阶段性均衡,而非铁板钉钉的商业闭环和工程逻辑上的闭环。
猎鹰9号的确在技术上实现了复用,但它能否真正跑通市场账本,却远没有那么清晰。一方面,SpaceX 为了抢占市场主动压低发射报价,单次 6000 万美元的数字里到底包含了多少翻修、检测和摊销成本,并不透明;
另一方面,高频次发射更多依赖自家的 Starlink 任务消化产能,而不是外部客户的充分需求。更关键的是,一级理论上可以复用十几次,但每一次回收和翻修都要花钱,这部分成本在财报里并未完全展现。之所以 SpaceX 能持续前进,本质上还是因为资本市场愿意买账,源源不断的融资让“均衡点”暂时成立。至于猛禽和星舰能否在未来真正撑起盈利,还真不好说。换句话说,马斯克的“成功”,目前更多是一种资本驱动下的表演,而不是彻底跑通的商业逻辑。
你看这里资本就作为秦始皇出现了——“我是秦始皇,给你打钱”。
但为什么W君说我们国内民营火箭公司的气动减速水平降落更不靠谱呢?这并不是“外国人搞不成中国人也搞不成的逻辑”。
任何事情在工程学上都是有最优解的。例如五代机,最终都像F-22了,尤其是我们的歼-35和F-35都是有几乎雷同的外观——这就是最优解的大方向。
航天技术也是如此,而气动减速水平着落则有点偏离大方向了。
以高超音速的速度坠入大气减速?!火箭以高超音速大攻角钻进大气层,靠所谓“气动减速”来刹车,然后再水平着陆。听上去很酷,画在 PPT 上很拉风,但工程学上就是逆天难度。高超音速再入时,整根火箭筒子都得承受剧烈气动加热。航天飞机的机头和机翼已经搞到过百万块隔热砖,维护一次要几个月,成本极高。你一个细长的火箭筒子全面迎风,热流量比航天飞机更狠,热防护的材料和维护基本不可解。
是不是看到这个先例呢?不得而知。不过W君放话,space X的这个星舰着落的方式也是大概率不会成功的。一样的原因——马斯克最终也会折在隔热问题上。而且星舰本身是货运飞船,并不是运载火箭。更别忘了,星舰本质上是一艘货运飞船,而不是一枚纯粹的运载火箭。它要兼顾人员与货物的再入安全,就必然要做复杂的气动减速和隔热体系,这种设计方向天生就注定了高成本、高维护。而对于一个返回来重新利用的燃料罐子,水平减速的意义并不大,而且加剧了结构设计难度。结构设计难度增加最终的问题就又指向mₛ了。
另外一个燃料罐子干嘛非得水平着落?中二啊!为了达到水平着陆的目的还加六个发动机?
要我说啊,真不值当的。这几个发动机仅仅是保证了火箭水平着陆,在整个飞行过程中并无其他用处,也就是结构干重了。反而不如人家垂直着落的方案,共用一个发动机来的实在。
如果大家再仔细想想,如果这个大燃料罐子保持垂直着落,是不是连火箭侧边的隔热瓦也可以不用装了?
所以,这时候再去看所谓的“气动减速水平着落”是不是就不那么香了?
仔细琢磨琢磨吧……这种设计在商业上也没什么竞争力,即便是增加了额外的发动机、隔热瓦,优化了结构承受力,让躺下来着陆这件事最终可行,但每次发射大量的燃料用于“中二”表演,投资人真会认头打钱?要知道别人发射一公斤货物要500块钱,你发射一公斤货物收人家501块钱,人家都不会在你这里看表演。——这是很简单的商业逻辑吧?
后记:为什么W君把今天这个内容发到公开领域而不是放在收费的咨询中呢。其实,我们面临着一个新兴的蓝海市场——就是航空航天领域。这个领域本身是依靠严谨的积累和小心的求证,而不是靠PPT忽悠投资人。但最近十几年时间里,时不时的就冒出一堆高端的宇宙术士在一个很多普通人都不熟悉的航空航天领域兜售概念,骗的是外行的钱,耽误的是产业的时间。
其实,在几年前这种“宇宙术士”的路数在国外还要更盛一些。SABRE 发动机、Skylon 单级入轨飞行器……几乎清一色的套路:开局一张饼,能把投资人的钱卷成山;几年后热度散了,项目就默默烂尾。PPT 和渲染图永远领先火箭方程二十年。
而最近几年,随着私人航天在国内放开,类似的戏码也开始上演。什么“太空计算”“超音速客机”“可回收火箭”……概念一个比一个玄乎,民间炒得热火朝天。看宣传的样子,好像我们航空航天技术的真正瓶颈,不是材料、不是动力学、不是试验验证,而是PPT 模板和 3D 动画软件的熟练度。
所以,一个时代有一个时代的术士,一个时代也有一个时代的“仙丹”,换汤不换药,只是道具从金丹换成了 3D渲染图,叙事的逻辑却一脉相承。归根结底,欲望制造需求,认知形成缺口,术士编织神话,资本掏出真金白银,直到笑话彻底揭穿。区别只是:古代术士好歹还得花大价钱打一口丹炉,如今连丹炉都省了,一台笔记本就能忽悠天下。
现在有人买你一枚“仙丹”你觉得大概率是一个骗子对吧,但现在要你投资航空航天说自己能搞出什么酷炫概念的,其实也可以完完全全的当作专门骗傻子的骗子先审视一下。至少不能光看ppt,还得看他们真正做过什么。
来源:军武数据库
