人類很習慣線性關係，但往往會忽視從A到B這種線性關係背後的複雜過程。比如下面這個：從（A）「我不敢相信我的鬧鐘剛關掉」 到（B）「現在我正坐著工作」。再比如，從（A）「我的房子下個月就到期了，我要找新房」，到 （B）「現在我已經搬到一個新公寓甚至所有的東西都已掛在牆上。」
再或者這個：從（A）「我想要讓一百萬人去火星」到（B）「現在有一百萬人在火星上」——這似乎比上面的從A到B更難。
但Elon Musk 就是要雄心勃勃地實現這個過程。
Musk的「A到B」計劃開始以來，我已經和他交流過六次，大部分的討論都集中在如何實現目標這個層面上。按照Musk的計劃，他只需要兩件事情就能實現從「A到B」的神奇轉化！這兩件事是：
（1）願望
（2）方法
這看起來並不是什麼多麼高深的辦法。因為一直以來，古今中外的智者們都會這樣教導我們：「有志者事竟成。」事實上，人類四十年前已經登上了月球，之後的十五年裡，電腦已經從遙不可及的「奢侈品」成為人人都能買得起的普通產品，所以看起來去火星也是完全可行的，除非是人類缺乏意志。
但Musk不這麼認為。人類還缺乏一種前往火星的經濟實惠的方式，現有方案裡的預算都是天文數字，並且還沒有辦法讓人類長期駐紮火星。這也正是Musk不滿的地方，尤其是他把美國看作一個「探險者」的國度，能體現「人類探索的精神」。Musk認為，昂貴的價錢阻礙了人類登陸火星的意願。
Musk的這個理由讓我想到很多。比如，如果有人告訴我，曼哈頓附近一個帶大陽臺的複式公寓已經降價95%，我可能會第一時間衝過去把這個房子租下來。不過對我而言，這個房子除了價格之外，並沒有真正吸引我的理由，我甚至都不敢想象能有這樣的事情。當我有機會在浴缸裡俯瞰整個紐約城時，我能感覺到那是一種十分有「逼格」的行為。的確，我有這樣的願望，但我沒有足夠的資金。
Musk認為火星的情況也是這樣。相比於所謂「有志者事竟成」，他似乎更相信「如果你建造好了，他們就會來。」
具體來說，Musk認為，到火星的「航班」成本將由乘客們共同承擔，這和地球上的交通問題沒有本質差異。關鍵就是把車票價格大幅降低，使得每一百萬人中會有一人可以買一張。或者就像Musk所言：
「必須有很多願意前往火星並且有能力支付的人，如果這個群體掏的錢能湊夠供養火星的經費，那麼就抓住瞭解決問題（人類殖民火星）的關鍵。」
就像是這樣的
但問題是，現在情況更像是這樣的
Musk認為，想要去火星的人（右側的黃色區域）會隨著火星計劃變得可行而不斷增多，真正具有挑戰性的是左側的藍色區域。也就是說，太空旅行價格過於昂貴將成為主要制約因素。Musk將其作為從「A到B」的關鍵。Musk告訴我：「我組建了一支團隊，並且讓他們連續幾個週六開展關於製造更高效火箭的可行性研究，研究的結果表明並沒有什麼可阻止我們。」
接下來，他有些激動地說道：「火箭技術從上世紀六十年代起就沒有過什麼本質的提高—— 甚至其實還倒退了！」
那麼，除了火箭可行性研究結果呈現的積極要素，Musk又是如何思考他要不要嘗試的的呢？來看看Musk的內心獨白（下面是作者的虛構描寫——譯者注）：
這就是2001年Musk腦海中的一系列想法，這些想法同時也造就了Space X的商業計劃。
Space X 現在已經歷經了十三年，讓我們一起回顧一下現有的成就和以及對未來的展望。
從零開始
第一階段早在Space X存在之前就開始了，那是2001年年中，當時Musk還在PayPal工作。在慎重考慮並決定踏入航空領域之後，Musk和所有想成為一流的火箭科學家的人一樣，花了將近一年的時間自學閱讀各種相關資料。
他讀了很多這樣那樣的書，並且記住了這些枯燥的內容。火箭專家Jim Cantrell在那段時間裡遇見了他，並曾和他一起去俄羅斯（未成行）， 他回憶道：「Musk可以一字不差的引用那些書裡的概念，他已然成為了一個材料方面的專家。」
Elon Musk 的部分閱讀書目
為了擴充套件自己的閱讀，Musk還請教了大量專家。Cantrell把Musk稱為「迄今為止最聰明的工作夥伴」。他表示：「Musk 幾乎把我同事裡願意為他出謀劃策的火箭和航空飛船領域專家都招募到新公司，簡直就像要把這些專家的經驗吸乾。」
就當Musk 越來越認真地開始把打造航空裝置作為自己下一個目標時，他的朋友們不禁都擔心起來。這看起來並不難理解。試想一下，如果你的朋友賣掉了網際網路公司獲取了鉅額資金，並告訴你他為了人類需要一個多星球的居住環境這一目標，將傾盡全部資產成為第一個成功建造太空公司的企業家，或許你也覺得他要瘋掉了。當時，Musk 的一個朋友為了勸他放棄這個瘋狂的專案，把所有火箭發射失敗爆炸的例子都收集起來放在了他的面前。
但Musk 就是一個怪咖，並且一如既往的執著。在給自己整理完了一個完整的知識體系後，他覺得是時候開始召集人馬了。當我問詢他的生意經時，他打量了我一下，然後說：「我並不知道什麼是做生意。所有的公司都是一群人為了一個新產品或者新的服務而聚在一起。並沒有什麼生意的說法，我覺得就是追求一個目標，一群人一起為一個目標奮鬥。」
所以，他開始集結一批他所能找到的最有智慧的人在一起，然後Space X就誕生了。在全明星的核心領導層中，包括著名的火箭專家 Tom Mueller。早期Space X招人的某些理念是：不招混蛋。Musk說，如果你討厭你的同事或者老闆，你肯定不會想來工作或者在這裡長期呆下去。
招聘（和升職）全憑藉於自身的才能，並不看所謂的經驗。Musk已經表示他並不在乎你是碩士、本科甚至高中學位，僅僅關注自身的才能、個性以及對於Space X計劃的熱情。我曾和Space X 公司負責運輸工程的副總裁Mark Juncosa見過面，他給我的印象出乎意外。看起來他就是個隨意的加州男孩，就像我那些吃喝打諢的朋友一樣，並不像一個頂尖火箭科學家。他告訴我，他曾經是一個非常槽糕的學生。直到他開始在一個汽車俱樂部的競速賽車部門打工後，才發現自己找到了讓自己瘋狂的東西。事實證明他在這個方面也很有天賦，畢業後由其他人推薦，並最終被Musk錄取。Juncosa在公司很快地成長起來，現在他才30出頭，但已經獨立負責公司的一個主要部門，並帶領一支由上百個富有經驗的員工組成的團隊。
諸如此類的故事屢見不鮮，也從一個側面反映出Space X不拘一格任人唯賢。我還曾見過Zach Dunn，Space X公司現任發射專案的高階總監，他看上去就像12歲。Dunn告訴我，幾年前他作為實習生加入了Space X。早期他原以為Musk應該不認識他，但令他驚訝的是，Musk不僅知道他是誰，還認為他是一名實力強大的工程師，這一點使Dunn意識到Musk對公司的每個人都瞭如指掌。幾年後，Dunn帶領100多人的工程團隊負責了發射專案。
在Space X，Musk親自面試每個人，包括門衛，聽起來簡直像個怪人。Space X創辦的前8年，這一規則幾乎未曾打破，直到公司僱傭了1000名僱員。我們通過Musk的自傳可以得知，「每名僱員在面見Musk前都會收到通知，被告知接下來會接受一段30秒到15分鐘不等的面試。剛開始面試時，Musk很有可能在寫郵件或者忙工作，說話不多。別感到恐慌，這是很正常的現象。最後，他會轉過椅子來朝向你，儘管如此，他可能也不會與你有眼神接觸或完全正視你的存在。也不必為此感到恐慌，這也是正常的。等到適當的時機，他會與你交流的。」
Space X與Musk的另一家公司特斯拉很類似，垂直一體化程度相當之高。這意味著，相比將火箭製造過程中的大部分工作外包給第三方供應商，Space X幾乎自主生產了所有要件，保持元件的所有權並控制絕大所數供應鏈。這在航空工業中非比尋常，正如Ashlee Vance 解釋的那樣，「Space X是一座神殿，致力於它認為在火箭製造競賽中的主要武器——內部生產。Space X的火箭80%－90%幾乎由他們自己製造，包括引擎、電子元件及…設計主機板和電路、用於感測振動的感測器、飛行計算機和太陽能電池板。」傳統的企業家如安德魯·卡內基和亨利·福特，都是產業鏈垂直整合的擁躉者，今天的蘋果在很多方面也是如此。而如今大多數公司避免大規模的產業垂直整合，但對於質控怪人，如Musk和賈伯斯來說，這是他們唯一的選擇。
這一過程的許多階段都被納入了Space X體系之下，此外，他們也都在一棟樓裡工作，就像特斯拉那樣——坐在計算機前的工程師要麼被安排坐在戶外的地板上看著設計和製造過程，要麼坐在全玻璃的辦公室中，周身就能看到組裝過程。
當小組成長成部門時，Musk仍以不同尋常的方式密切關注幾乎每一個流程。有些領導者被稱為「微觀管理者」（指管理者細緻入微的管理），在Musk的公司，他對事務參與的程度可稱之為「奈米管理者」。
Musk什麼都知道 幾乎每個和我聊過的在特斯拉和Space X工作的人，都強調Musk在他們領域鑽研之深廣，包括汽車電池、汽車設計、電動汽車、火箭結構、火箭引擎，火箭電子（ 「航空電子」 ）或航天工程。他之所以能涉及如此多的領域，源於他把物理學和工程學的基礎認知進行了樹狀結構的梳理和結合，以及他天才級過目不忘的能力。 正是這種難以置信的的專業素養，使得他能維持對公司發生的所有事情的異同尋常的控制力。有關Space X的火箭，Musk說，「我對我的火箭瞭如指掌。我可以和你聊表皮材料的熱處理回火，哪裡發生了變化，為什麼我們會選擇這個材料、焊接技術......直至每個小小的細節。」 我問Space X的軟體工程的副總裁Jinnah Hosain有關Musk的「奈米管理」，他說： 「每個初入Space X的人最吃驚的，就是公司提出的『奈米管理』， 你的感受就是，好吧，他把握每一個細節，這很酷，但是你並不真正理解。作為Space X的CEO ，Musk深不可測，他能記住所有提供給他的資訊，他可以深入並長期鑽研任何一件事，他也時常這麼做。他以極高的責任心為公司進行很低層次的決策和方向指導，我不認為其他任何公司有人能夠做到這樣。一個人成為眾多事情的關鍵決策點，對我而言這簡直不可思議，他能在大腦中儲存所有資訊並及時按需提取——這是必需的——以做出正確的決策。」
好的，現在是2002年代中期， 這個瘋狂的想法開始提上日程。有一個明確的任務，一個團隊，一個彷彿擁有神一樣能力的CEO。下一步 ——一艘火箭。
火箭發射的現狀與困境
在我們開始討論Space X的第一艘火箭之前， 讓我們先理清楚一些條款： 幾乎所有航天發射的目的都在於把一些東西送往太空。 你所談論的這個東西叫做有效載荷。有效載荷可以是一個衛星，一些貨物，一些人，一隻猴子——任何東西。 為了在去太空的艱苦旅程中倖存下來，有效載荷有時被放置在一個被稱為整流罩的保護殼裡。其他時候，當它在太空時，甚至有可能需要把有效載荷帶回地球時，有效載荷需要被操縱、引導和停靠。在這種情況下，有效載荷將會被放置在航天器內攜回，對九歲兒童來說，也就是「宇宙飛船」。 然後接下來就是火箭，發射火箭是主要的大事，它只有一個工作內容：攜帶有效載荷及其容器向上穿過大氣層，並把它送入太空。火箭的大部分是一個大的燃料箱，在火箭底部是一個或多個極其強大的鐘形引擎。這些構造提供了巨大的力或者推力——把多噸的重量向上推，穿過地球大氣層。有時一個火箭是由多個被稱為「多級火箭」的小火箭組成的。哦， 對了，如果有效載荷是一個武器，那麼我剛剛所描述的一切將成為一枚導彈。 最後，宇宙飛船並非一個實質上真實存在的事物。「宇宙飛船」只是一個讓四歲小孩對生活充滿嚮往的術語，僅此而已。 阿波羅登月計劃使用了一個叫做土星5號的巨大火箭。土星5號重達3000噸，大約相當於7架波音747飛機的重量，並且高達35層樓。
土星5號
土星5號就像一個俄羅斯套娃，一層層地變得越來越小。下圖展示了它的組成部分：
太空梭，由於其只執行在近地軌道飛行的簡單的工作，與火箭有著完全不一樣的結構原理。
跟一枚大的多級火箭相反，太空梭用2枚火箭（也稱之為固體火箭助推器）來支撐升空的重要部分和有效載荷——人員以及裝置，因此他們真的看來像一個典型的宇宙飛船。當火箭剝離主體時， 航天器採用來自於橙色（我們也不知道為什麼是橙色）的大燃料箱裡的燃料來支援餘下的行進。通常，歸來的航天器一般通過使用降落傘降落在海洋，但是太空梭則不同，它更高階——像普通飛機一樣降落在飛行跑道上。
當Space X造第一支火箭時，他們沒有嘗試去製造有史以來體積最大酷到沒朋友的玩意。相反，他們製造了一種帶有訓練輪的火箭，小而簡易，Musk稱其為獵鷹1號（falcon 1，以《星球大戰》中的Millennium 獵鷹命名）。它有21米高，分為兩級，底部有一個超級強大的引擎——梅林引擎，這是Space X自己的發明。
儘管在大小和容量上很保守，獵鷹1號卻凝結著許多前衛的新科技。團隊的初衷是在費用比所有之前更低的情況下把小型容載量的火箭送上太空。在這裡，Musk考慮的並不僅僅是降低去往火星的費用，更多的是他認為目前太空旅行的唯一面貌應該得到一個更有意義的改觀。便利性和舒適性還是始終如一。在可靠性上，也不需要更多的改進了。所以剩下的可以真正通過科技進步來改善的關鍵參考指標就是費用。
Musk列舉了兩個費用仍然這麼高的原因。
一、僅有的幾家航空航天方面的公司都是規模巨大的，這些大公司都憎惡風險。他說：「他們相當拒絕承受風險。每個人都保護自己只求苟安於世，躲避風險和責任。即使新科技已經足夠好，但他們仍然使用一些遺留下來的零部件，經常是60年代研發的…（很多）使用60年代俄羅斯製造的火箭引擎。別誤會，我的意思是他們不僅僅是採用60年代的設計，他們根本就是直接使用60年代製造的火箭引擎，把它們從茫茫西伯利亞打包運過來。」
二、垂直整合不夠。我們提到過Space X的垂直整合以及對它的全權控制使得Musk可以掌握Space X的發展動態，而且他認為垂直結構對於降低費用很關鍵。他指責其他的企業並沒有這麼做：「有一個趨勢是大的航空航天公司喜歡外包出所有的事情…他們外包給次承包商，承包商又外包給次承包商，層層下去。你需要往下查詢四五層才能知道究竟誰在做有用的事情——切割金屬，修整原子能。以上提到的每一層都會從中獲取利潤——費用因此翻了五番。」
沒有歷史久遠的大公司的那些包袱，Space X的老員工Max Vozoff認為「Space X得以在一張「白紙」上從頭開始設計和研發獵鷹1號」。而且你可以理解馬Musk為什麼會有這種思維傾向：「火箭由什麼組成？航空航天級鋁合金，加一些鈦，銅還有碳纖維。這些材料在商品市場上是什麼價格？事實上，這些材料的價格大約僅僅是它標準化（為了應用在火箭上）價格的2%——這對於一個大型機械製造產品來說是很瘋狂的利潤率...所以我認為，考慮到這些材料的成本，我們應該有能力製造更便宜的火箭。」
這聽起來很偉大——但它不是一家有著正常預算和正常發展時間表的正常公司，是一個理智的投資者不會去觸碰的風險事業，公司得以生存下去大部分是靠Musk的個人銀行賬戶。2006年的時候，Musk決定對汽車行業發起一場革命，他把在PayPal 上7千萬的財富給了Tesla，留出1億給Space X。Musk表示，這可以支援「3到4次發射」。Space X嘗試證明它值得消費者花錢。消費者花錢就是希望Space X可以把他們有效載荷內的物品送上太空軌道，這就是Space X需要做的——成功把一些物品運往太空軌道，向這個世界宣告他們真的做到了。
所以這個遊戲很簡單——要麼在3或者4次嘗試以內把有效載荷內的物品送上軌道，要麼這個公司就完蛋。在那段時間，許多私人公司嘗試過把一些物品送上軌道（看看列表上那些缺乏可操作性的公司），只有一家成功了(Orbital Sciences)。
想要明白這件事為何如此之難，首先我們要明白什麼是軌道。
那什麼是軌道？
直覺上我們會認為把一個物體放在軌道里面臨的挑戰是很難讓它進入軌道。就像直覺上會認為在國際太空站的宇航員是漂浮著的，因為太空沒有重力。是時候別再相信你的直覺了。
現在讓我們回顧下高中學過的知識。以下公式是我們在計算萬有引力時所用到的:
G代表重力系數，一個不那麼招人喜歡的數字，我們可以暫時忽略它。
m1和m2是分別代表兩個相互作用的物體的質量。 引力並不是單向的，因此公式中有兩個物體——代表他們正用相等的力量互相吸引。就拿你和地球來說，你的重量就是你與地球之間的引力，一個相同的力量同時作用在你還有地球上。兩個物體的質量是公式的分子，這說明當它們增加，引力就會成比例的增加。如果我把你的質量增大一倍，那麼你的重量也會相應增加一倍。如果我保持你的質量不變但是將地球的質量增加一倍，同樣的，你的重量也跟著增加一倍，如果我將你的質量和地球的質量都增加一倍，那麼你的重量就會變成之前的四倍。後面我們將不會再討論到和質量這個值有關的問題。
我們關注的是d²這部分。d代表兩個物體間的距離——更詳細地說就是兩個實體質心間的距離。以地球為例，地球的質量分佈是非常均衡的，所以質心就是地球的中心點。地球的半徑是3，959英里（6371千米），當你站在地球表面想要算出此時你受到的引力時，d的值就是上述的地球半徑值。由於d是分母，因此當d變大時，引力會減小。
來進一步描繪我們討論的問題，假如我把地球縮小到只剩目前的一千三百萬之一，也就是說直徑一米。
如果我們將地球推遠半米（現在地球半徑是半米），以獲得雙倍的d（距離），那麼d²將變成4倍，這時引力和你的重量都會變成之前你在地球表面時的四分之一。如果推遠到一米——這是你和地球之間就能放一個同樣大小的地球——此時d增加三倍，引力就會是之前的九分之一。
那麼國際空間站（ISS）應該在哪兒呢？
ISS位於離地表205英里到255英里的太空裡，如果用我們上述這個一米的地球舉例的話，它位於地球表面2-3釐米或1英寸多點的位置。如果地球表面貼著一個乒乓球，那麼ISS（和其他很多衛星）就會被吸進去。（通常，被稱為太空高度的起點是在卡門線，即向上62英里（100公里）的地方。就我們這個一米地球來講就是在距離表面7.8毫米的地方——大概有根鉛筆的寬度。飛機飛行在0.84毫米的位置，大概一粒沙子那麼大）
那麼近地軌道附近的引力又是如何呢，比如像國際空間站這種地方？
假如取中間值，ISS處於230英里的位置，那麼比在地球表面的情況下，d（距離）只多了5.8%，也就是說他們所受到的重力只比在地球表面減少了10%
（一米地球重力演示）
所以ISS的宇航員們幾乎感覺不到這樣的重力差別，更別提他們會飄著。
因為他們處在自由落體的狀態。
我曾經有機會坐過一個飛行員駕駛的一架小飛機，當然這個飛行員才不關心以上的理論推演以及種種結論。他飛到4000英尺高，然後迅速降到2000英尺的高度。在突降前，他交給我一支筆，叫我放在手上。降落的整個過程，儘管我是嚇得半死，但我還是看到那支筆在我眼前盤旋，然後漂浮到一邊，又緊接著突然掉在我懷裡，當飛機到達2000英尺的高度時，筆又和我處於同一穩定狀態。這就是在ISS裡每天上演的場景。
原因是這樣的：想像一下你正站在比地球更小更光滑的星球上面的一座懸崖上，那裡沒有大氣層，你把一顆棒球儘可能遠地投出去。
它著地前的運動路線是這樣的：
如果棒球聯盟的專業投球手嘗試一下，球的路徑或許是這樣的：
那如果這個球是從一個大炮發射出去的呢？或許它的飛得更遠。
所有這些丟擲去的球在落地之前，都會形成一條運動曲線。現在我們把每條曲線和與它相吻合的圓配對。
如果是個射程更遠的大炮，球的路線是這樣的：
看起來沒什麼特別，但是注意下這個弧度的曲線和地球的形狀是吻合的。所以最後情況是這樣子的：
球會圍繞著地球轉一圈並飛回到大炮的背面。如果沒有阻礙，球就會一直按這樣的曲線一直「往下掉」，但永遠不會掉到地上。因為這個球的飛行曲線曲率和地球的曲率是完全吻合的。地球一個勁地離開那個球，而球則是一個勁地要往地上掉。這樣，你就成功讓球進入軌道了。
如果你有表面光滑的任意大小星球，且沒有大氣層，理論上你可以把任何物體放入這個軌道。但是地球有著厚厚的大氣層（表面有著高低起伏的山脈），無論你如何努力地從地球表面發射一個 球，大氣層都會把它的飛行速度降下來，讓它的飛行曲線的半徑越來越小，直到它掉出那個軌道，落到地球表面。這就是為什麼我們要把物體放入遠離地球表面的軌道上，只有大氣層足夠稀薄，物體速度才不會受影響。沒有摩擦力的干擾，牛頓的慣性定律就會開始奏效，那麼這個物體就會永遠圍繞著地球，一直繞下去。
為了進入到這個軌道，物體必須以非常高的速度飛行。當然也不能太快。為什麼？因為飛得太快的話，物體飛行的曲線所對應的圓的半徑會越來越大，當半徑大於地球的半徑的時候，下圖的情況就會發生：
這就是為什麼人們會說達到「軌道速度」才能停留在軌道上，而達到「逃逸速度」就能成功擺脫地球引力，飛向太空。逃逸速度意味著物體飛行的速度曲線曲率要大於地球的曲率。
那麼距離地球230英里遠的ISS所需要的軌道速度是多少呢？17150英里/小時（27600千米/小時）。或者說每秒4.76英里/7.66千米。這就是這個高度的物體剛剛好的軌道速度。
到底是多快？想像一下如果你把一個球從沙灘扔向大海，球呼嘯而出，穿過地平線，在半秒左右的時間它就沒了蹤影。ISS正是以這樣的速度，每九十分鐘繞地球一圈。（當然，因為速度是相對的，ISS裡的宇航員完全感覺不到他們在移動，這就像你在飛機上感覺不到自己在飛一個道理。
Space X：在失敗中成長
回到Space X公司。如上文所述， Space X公司面臨的挑戰是從根本上實現將有效載荷「扔」入軌道這一難題就說得通了。人們一般會認為火箭是向上升空的，但實際上它更像是一個將某物狠狠地向旁邊投擲出去的動作，這也就是為什麼火箭的軌跡是像這樣的：
這就像我們上面的例子，火箭表現得就像是一個巨人在投擲某一有效載荷：
不像在現實世界中使用一隻胳膊和一隻手，火箭公司需要用一個七層樓高、40噸重的金屬高塔來將有效載荷發射出地球，並且它需要在一個適當的高度適當的速度下彈射出一臺精密機器 。
使事情變得更加困難的問題是：這一投擲動作開始於如糖漿般稠密而且充滿不確定性（即天氣狀況）的海平面大氣層。這就像你的手浸在幾英尺的水下然後試圖做出精準的投球動作。Space X車輛工程部門的主管Mark Juncosa，描述了指引火箭穿過大氣層的挑戰在於：「火箭就像是溼麵條，而你正試圖把它推入太空。它會相當劇烈地震顫，你甚至無法只通過測量火箭上任意一個點的軌跡來推測其執行軌道——你必須測量好幾個點。」
然而在實際的運作過程中，因為有如此大的作用力——火箭的重量、速度、厚厚的大氣層——甚至一個微小的裝置故障都能立即摧毀整個任務。問題在於，直到火箭真正發射之前你都無法真正準確可靠地測試這些裝置的穩定性。
Space X 經歷了一段非常艱辛的過程才學會這一切的。
2006年：第一次發射——失敗
2007年：第二次發射——失敗
2008年：第三次發射——失敗
困難時期。
這些失敗都是由一些微小的事物造成的。具體而言，一個被腐蝕的螺母在壓力的作用下無法保持穩定、火箭中液體的晃動程度超出預期、以及在逐級分離的過程中第一級引擎晚了幾秒才關停。你可以準確做到99.9％的事，可是這最後0.1％的失誤導致火箭爆炸，成為災難性的失敗。航空技術很有難度。
每一個發射火箭的政府或公司——每一個——都曾經歷過失敗，這是必經之路。通常情況下，你只是深呼吸一口氣，捲起袖子，找出什麼地方出了錯，然後繼續進行下一次的發射。但是Space X有著自身的特殊情況——公司的資金只能進行 「三或四次的發射」，而在經歷了三次失敗之後，他們唯一剩下的就是這或許存在的第四次。它被安排在距第三次發射失敗之後不到兩個月的時間內。並且這是最後的一次機會。
Musk一個朋友，Adeo Ressi，描述了當時的情況：「所有的資源都投入到了這次發射中…如果成功了，這將成為史詩級的勝利。如果失敗了—— 如果哪怕一件事出現問題從而失敗了——這將成為史詩級的挫敗。沒有絲毫迴旋的餘地，外界也沒有了多餘的信任。他已經失敗了三次。這一切本該結束了。我們正在談論的是哈佛商學院的研究案例——一個富有的傢伙開始做發射火箭的生意，然而卻失去了一切。」
但在2008年9月28日，Space X公司進行了第四次的發射——並且成功了！他們將試驗用的有效載荷順利無阻地送入軌道，成為僅有的第二家實現這一技術的私營企業。
獵鷹1號也是迄今為止發射的最具價效比的火箭，計價790萬美元，它的成本低於當時美國可供選擇的最佳替代方案的三分之一。
NASA注意到了，第四次成功的發射足以向他們證明Space X公司是值得信賴的，在2008年底，NASA聯絡了Musk，並告之他們打算提供給Space X一個為國際空間站進行12次貨物運送的價值16億美元的合同。Musk投入的錢成功完成了它們的使命。 Space X公司現在不僅擁有了客戶並且有著相當美好的前景。
Space X的殺手鐗之一：獵鷹9號
如今，許多人都聽說過Space X。不過，鮮有人瞭解它到底是幹什麼的。它是幹這個的：商業運輸太空物資。
這就是它真正在做的事情：一臺試著解決大問題的——太空之旅的成本——創新機器，因為這是人類邁入多行星勘察文明的關鍵一環。
我們後面會講到如何做的問題。現在，先看一下商業運輸太空物資到底是咋回事兒。
獵鷹9號
2008年，獵鷹9號發射成功吸引了大量新客戶前來登記使用SpaceX價格低廉的太空運輸服務。SpaceX是時候造一臺自己的哈雷了。來，和獵鷹9號打個招呼。
先跑題吐槽一個事實——獵鷹9號是世界上最大的小弟弟狀雕塑。公司員工已經學會忍受這個職業生涯揮中揮之不去卻又不能提及的事實。
迴歸正題，獵鷹9號也是世界上最先進的火箭，相比獵鷹1號，9號有了巨大改進。火箭體型巨大——224英尺高，相當於三個獵鷹1號，與20層建築一樣高，佔地四分之三個足球場。獵鷹1號最多隻能搭載1噸物資，而獵鷹9號能夠搭載13噸。無論從哪方面看，獵鷹9號都讓公司躋身成熟玩家的行列。
研究火箭會讓人對火箭「排洩物」都產生崇拜之情。火箭不僅需要難以置信的堅硬——1000噸的傢伙，滿腹爆炸材料以極快的速度上升穿越強颶風——其設計也要精確到毫米，因為火箭要搭載不堅固的東西，比如計算機電路板，纖弱的衛星還有大活人。標準制造技術並不總是為此類特殊物件「量體裁衣」，公司給我展示了獵鷹9號各種奇形怪狀的部件，它們不得不通過3D設計並列印出來，因為實在沒有別的方法能夠立刻生產出這樣的部件。
然而，這些都不是問題。所以，我們也不用過多理會。
火箭的第一級
火箭第一級承擔著非常重要的三分鐘任務——在脫離、墜入海里之前，爆炸力助推第二級以及有效載荷升至海拔100公里的高空。
和獵鷹9號的絕大多數部件一樣，第一級也是由SpaceX位於加州的總部研製。
第一級幾乎是一個巨大的燃料庫，有兩個關鍵部分組成：一個巨大的液態氧罐，旁邊是一個火箭使用級別的煤油罐。火箭上升速度極快，很快達到空氣稀薄的層面，這時會因無法吸取氧氣而停止工作。因此，火箭必須自己攜帶氧氣。在 -297.3 F (-183 C)，氧氣會呈液態，此時密度是氣態氧的1000倍——所以，可以盡情打包。液態氧和煤油混合作為推動燃料。
火箭引擎是如何運作的（屬於反作用力式發動機——譯者）
或許有些奇怪，這傢伙的汽車公司不用原油做燃料，而火箭公司每次發射時卻要燒上成千上萬噸化石燃料。Musk已經說過未來所有交通工具都會是電動的，除了火箭。
原因在於牛頓第三定律：每個作用力都有一個大小相等、方向相反的反作用力
驅動交通工具的方法之一就是使用推動器。它的工作原理是通過朝著一個方向推動空氣，反作用力會推動運輸工具朝另一個方向前進，有點像朝牆蹬一下腿或者用手推一下牆壁。問題是，太空沒有空氣供推動器使用，在太空使用推動器就像站在離牆很遠的地方，無論做啥推動動作，根本不會有任何力量反推動自己。即使大氣層較高處會有些空氣，如果太稀薄，仍然無法產生足夠大的反作用力。 還有一個方法，如果給太空中的氣球放氣，氣球就會快速往後退——在地球上也會發生這種情況——因為此時的推力並非來自氣球外部的空氣（就像推動器一樣），而是由於氣球內部的氣壓比氣球外部高出很多，壓差將氣球裡的空氣排出。實際上，如果我們在太空中漂浮並帶著充滿空氣的氣球，只要慢慢給氣球放氣，你就能朝著相反的方向漂移——此時的氣球就扮演著引擎的角色。 獵鷹9號底部的引擎就像是更加強勁的緊縮中的氣球。爆炸產生了極高的溫度和壓力,使得爆炸氣體快速膨脹填充周圍的低壓空間。如果一個空間區域的中心發生爆炸，它會迅速向四周膨脹開來，如果不限制爆炸時的膨脹方向的話......
火箭的引擎通過製造爆炸實現相同功能——不過，引擎就像氣球一樣，它會將力量匯入一個方向。其他去路被堵反而增加了動力。
這也是火箭引擎能在真空中工作的原因。它們並不需要外部物質，比如空氣，來向下推動——而是靠熱氣體物質。
Musk肯定樂意找到更好的燃料替代化石燃料，不過，他沒有把握我們可以找得到這樣的能源。我問過他這個問題，他的回答是，「用電力驅動火箭，這個發現可以獲好幾座諾貝爾獎啦。」
Space X的殺手鐗之二：梅林引擎
獵鷹1號採用了Space X研發的一款超級強勁發動機梅林8。
一臺梅林引擎的推力超過73噸——比如，能夠舉起73噸的重物——這意味著，如果你把40輛車疊加在這部引擎上，它能在三分鐘內將這40部汽車送至太空。它是世界上最高效、強勁的引擎之一。火箭發動機領域的一個重要統計數字是推力重量比——發動機能夠舉起自身重量多少倍的物體。梅林發動機體重超過半噸，最高推力超過80噸，它的推重比就是165：1，能夠像這樣吹走所有其他發動機。這是梅林測試點火：
現在，想象一下9個這樣的引擎一起運作。這就是獵鷹9號發射時的裝備——名字源於9個梅林引擎。
現在，想象一下9個這樣的引擎一起運作。這就是獵鷹9號發射時的裝備——名字源於9個梅林引擎。
9個梅林引擎一共產生650噸的推力，足夠將360輛小轎車送入太空（這麼多輛轎車疊加起來的高度相當於世貿中心），每秒燃燒540加侖（2044升）燃料——一分鐘不到，即可蓄滿一個游泳池。所有發動機的最終使命都是推升火箭及其攜帶的燃料，重量合計550噸，不過，我們在火箭頂部再加一個相當大的有效載荷。
火箭第二級
發射後三分鐘，火箭的第一級會與第二級分離。
第一級返回地球，該是第二級火箭大放異彩的時候了。第二級火箭是第一級的迷你版，絕大部分裝的是燃料。不過，沒有使用9個梅林引擎，只安裝了一個特殊版本的梅林引擎，用以在真空環境中執行，同時增加了鍾狀延伸部分增加推力。這個時候之所以不用那麼多引擎的原因有二：首先，沒有那麼厚的大氣；其次，分離後，火箭體重越來越輕；最後，火箭已經飛地很快了，大部分工作已經完成。
第二級的工作完成時間在幾分鐘或數小時之間不等。引擎可以開關，有方向操作。它的任務就是精確地將有效載荷送至確切地點並達到需求速度。一旦完成任務，即與有效載荷分離並墜落。
說起有效載荷，獵鷹9號可以分為兩類，以有效載荷的型別為標準，這是第一類：
這種獵鷹9號搭載著人造衛星。頭部隆起部分是兩片保護性蛤殼狀物質，叫整流罩，看起來和立體衛浴的大小差不多，實際上有校巴那麼大。
一旦第二級執行達到一定的速度（通常是子彈速度的4倍），整流罩的兩個殼狀部分就會分離開來並墜入大氣層燃盡。
第二種火箭頂部設計是這樣的：
頂部明顯呈三角狀的火箭正搭載著龍飛船。
Space X的殺手鐗之三：龍飛船
龍飛船
SUV大小的龍飛船是SpaceX的宇宙飛船，主要用於太空貨物運輸，或許將來還會搭乘人類。2008年，NASA與SpaceX簽訂合同，龍飛船將要完成12個ISS的物資運輸任務。如上圖所示，圓錐狀部是龍飛船的密封艙，也是唯一返回地面的部分。柱狀部分是非密封箱，能夠承載額外貨物和夾載住太陽能板。這兩個部分加起來能承載大約六噸的貨物。
那些小洞是龍飛船採用的迷你推進器，用來在太空中行動，底部是一個防熱罩，用以保護火箭返回地球時遭到損壞。
獵鷹9號開始服役了
當這些新裝備還在研發中時，獵鷹1號已經在2009年夏天完成了它的第五次、也是最後一次的發射，為馬來西亞政府傳送一顆人造衛星，大馬政府也是SpaceX第一個付費使用者，這也是公司第二次發射成功的案例。不過，孕育中的獵鷹9號更加高大英俊，公司不再需要獵鷹1號了，老人家退休了。
2010年，第一 艘獵鷹9號來到發射臺，當時高速公路上的司機都在問：「那是個什麼鬼？」
試發射成功了。然後，公司開始做一些人們認為商業公司無法做到的事情。
將宇宙飛船送入太空很難——不過，把它還帶回來，難上加難。從碼頭跳入海中，不會有什麼糟糕的事情發生（除非海水刺骨冰涼）——但是，如果從一座橋上縱身躍入海中，你會死翹翹嗎？如果唯一的區別就是身體入水時的流速呢？地球大氣層也是一個道理。
你現在感覺不到大氣，因為你的速度很低。如果你失心瘋似的前後來回擺動手臂，你就能感覺到大氣了。乘快艇加快速度，你會迅速感覺到大氣擊面。但是，速度並不僅僅與你有關，還和你的速度與大氣速度的相對值有關。在車速為每小時50英里時，將手伸出窗外，此時的感覺與停車將手伸到每小時50英里的風中是差不多的。因此，當軌道上的物體——之前已經證明過執行速度為每小時1，7000英里（每小時27，300公里） ——完成任務返回地球時，如同體驗著每小時1，7000英里的颶風。我們官方的颶風「水平」從1級（每小時74-95英里）到5級（起始值為每小時155英里），每小時風力每增加20英里，就上升一個級別。每小時1，7000英里相當於身處842級颶風當中。
颶風讓我們恐懼的地方是它的力量。不過三位數級別的颶風，會讓我們有大麻煩。飛船在高空大氣中的行進速度很猛烈，太空艙前面的空氣會因為沒有足夠時間「讓路」而變得超級壓縮而且相當炙熱。低處大氣較濃的地方，飛船必須處理 強大的大氣熱阻力。火箭無法處理這個問題——這也是它們化作流星隕落原因。 建造一艘飛船需要掌握很多夢幻般的技術。
到2010年，只有五個國家的政府成功向太空發射過宇宙飛船併成功回收。獵鷹9號的第二次發射將龍飛船送入地球軌道，在此次測試飛行中，龍飛船在繞地球軌道執行兩週後高速闖過842級颶風，安全降落於預定海域，SpaceX成為世界上第一家回收軌道飛船的公司、也是世界上第六個實現這一創舉的機構。
獵鷹9號的第三次發射再次創造了歷史，是為NASA進行的一次試飛，龍飛船成為第一個與ISS建立聯絡的商業宇宙飛船。
Space X 公司自己製作的充滿高潮的慶祝視訊
獵鷹9號不是玩票。Vance寫到，「獵鷹1號從瓜賈林點火發射是一家創業企業的業績，但是，獵鷹9號從古登堡發射成功卻是一個航天大國才能做到的事情。」計劃中的三次試發射完成後，NASA開始使用龍飛船為ISS完成官方的補給任務。
在獵鷹1號進行了5次發射、獵鷹9號進行了3次發射（ 大都屬於測試和demo）以後，SpaceX 準備好開始它的太空投遞服務了。獵鷹9號的第四次發射和第一次官方ISS再補給任務是 15 次連續成功投遞（6次是為NASA服務的龍飛船任務，9次是為其他顧客服務的衛星任務）中的第一次，讓我們回到2015年5月，那時我寫下了這面這句話，卻意外地給整個公司帶來厄運：
自從前三次發射失敗後，SpaceX已經又發射了20次——都成功了。
在連續20次發射都成功後，Musk發聲：「火箭發射正常，衛星也在進入軌道。但我仍然如此緊張。期待某天能感覺正常。」
然後——就在接下來的發射中——這事發生了：
發射失敗是很恐怖的一件事，即使是無載人發射。難怪SpaceX 副總裁 Mark Juncosa會 告訴我，每次發射的那天都總是令人持續感到痛苦的焦慮。 這種感覺就像是在美國職棒總決賽的第7場第9局，投手擲出關鍵一球，但扔出去的球卻要在幾個月後才能達到本壘，投手和隊友們只能回家在電視前等著棒球到達擊球手的那一時刻。
但是，毀滅性的失敗是你參加這個太空遊戲的一部分。在獵鷹1號第三次令人洩氣的失敗後，Musk給他的手下寫信：「我們或許應該注意這樣一個現象：那些發射成功的公司也經歷過這樣的艱難時期。我一個朋友提醒我，飛馬號的前9次發射，只有5次成功；阿里安號5次發射，3次成功；阿特拉斯號20次發射，9次成功；俄羅斯聯合號21次發射，9次成功；質子號18次發射，9次成功。 SpaceX也在此列，無論有什麼困難，我們都將繼續下去。」這個觀念讓他們能夠正確看待SpaceX在2015年6月的那次失敗，同時這也提醒著它們，前24次發射中有20次成本是多麼令人印象深刻的壯舉。
發射失敗的好處在於，它能準確的幫你發現弱點。這次失敗的罪魁禍首是一根 2英尺長、1英寸厚的鋼筋——火箭裡有上百根這樣的鋼筋——它本應該承重5噸力，然而有一根被折斷了。從此刻起，SpaceX將分別測試放入火箭裡的每一根鋼筋。我們從上面的動圖可以看出，龍飛船脫離軌道時毫髮無損（在螢幕頂端，剛開始的時候，火球包裹中），如果有軟體能夠較早展開降落傘，那飛龍號裡的內件就可以倖免於難。從現在起，龍飛船會配備這套軟體。
這帶給我們如今的景象。
在這樣一個滿是中間商漫天要價以及裝置成熟度達幾十年的行業裡，SpaceX對內部供應鏈和尖端技術牢牢把控，這使得他們成為全世界太空投遞業報價最便宜的公司。多年來，美國政府依賴於兩大航空航天公司——波音和洛克希德馬丁，以及他們的合資企業聯合發射同盟(United Launch Alliance，以下簡稱ULA)——負責國內的太空發射。ULA每次太空發射都向政府（實際上是美國的納稅人）收費3.8億美元。而同樣的太空發射，美國政府只需付給SpaceX 1.3億美元。如果是其他客戶，他們沒有NASA那些特別要求的話，則SpaceX的每次發射只需收取6,000萬美元。
這是令人難以置信的優惠，因此，自然會有一大批顧客排隊等著他們的服務——他們當前已經積壓了50個發射計劃，總價值超過50億美元。他們竭盡所能的增加產量，短期目標是一年製造出40架獵鷹9號。 Musk相信，幾年內SpaceX的發射成本將降到行業平均水平的十分之一，並且將接管全球商業太空發射的大多數業務。
這不只是對SpaceX，對美國來說，也是個大買賣。
美國因為波音而成為兩個（另一個是歐洲的Airbus）主要飛機制造國之一，但是基於一些原因，美國在全球太空發射領域中並不出彩——而歐洲、俄國和中國占主導地位。ULA是美國太空發射的主要廠商，但它的大多數業務都是來自於美國政府，而其硬體裝置中最昂貴的部分——引擎則需從俄羅斯進口。SpaceX全球業務激增，而且幾乎所有裝置都是國產，這正在使美國再次成為太空發射領域的大玩家。
Space X的快速崛起引起了行業傳統巨頭的焦慮，他們似乎準備做點什麼了……
本文選自WaitButWhy，作者：Tim Urban，由機器之心編譯出品 參與成員：Rainbow、Kelsie、安隱、Rita、Jen.W、鄭勞蕾、妞妞姐姐、泥泥劉、薛矽、Atian、Bing Wu、Duo、電子羊、KaraLii、微胖、柒柒、張璽、汪汪、趙雲峰、龐