马斯克送一次飞船上天，比你发顺丰到纽约还便宜？｜投资笔记

SpaceX给我们树立了一个很大的榜样，就是如何降低制造成本。液体火箭包含了很多高精度的部件，比如燃烧室、喷嘴、管路系统、涡轮泵等等。每一个环节都需要非常精密的设计和制造，这也是成本高的原因。

他们实际上将生产火箭的基础设施压缩到了一个可能业界此前难以想象的成本，甚至可以用“简陋”这个词来形容。马斯克实际上是用制造工业品的思维来做航天。如果你走进他们的工作间，你甚至会觉得它像是一个工棚，但他们能够将制造成本降下来，主要因为采取了几个核心措施：第一，他们使用了流水线生产和货架式的元器件。所谓货架元器件，就是那些可以在通用货架上买到的元器件。这些货架元器件因为可以用于很多其他产品，所以成本非常低，而不仅仅是服务于航天这个小品类的需求。你可以想象，如果1个元器件只服务于几百或几千个的采购量，它的成本一定很高。但如果这个元器件可以用在百万级、千万级的消费电子产品中，它的平均成本就会很低，因此这些货架元器件可以用在可回收的材料中。

在极致降本方面有很多要素，比如说他们用碳纤维到不锈钢的转换大约节省了96%的成本。有些元器件曾经用的是钛合金，现在也改用了不锈钢，可以节约92%的成本。用铝合金的部分也转到了不锈钢，节约了50%的成本。他们几乎重新设计了大量的材料，同时不牺牲安全性和使用情况。比如说碳纤维用在外壳上，但Starship的主要制造材料是用不锈钢，而之前的Falcon 9 和Falcon Heavy的机身用的是铝合金，但这次改用了不锈钢。

碳纤维的成本可能是八九十美元1公斤，铝合金的成本可能是7美元1公斤，钛合金的成本可能是四五十美元1公斤，而不锈钢的成本只有3.5美元1公斤。所以，如果一个Starship的外壳重一两百吨，那么在这种成本下，可以节省大量的资金。

这是一个非常重要的要素。在材料领域，像舰体的材料、发动机的材料，都可以进行大量优化。这是我觉得他们做的一个非常重要的事情。同时，他们也进行了垂直整合，不仅仅是组装，而是将非常多的上游工作整合到自己的工厂里完成，大大压缩了制造和生产的成本。

它的整个经济模型是这样的：发射一次的成本，除以我带到外太空的所有东西的重量，得到的就是单位每公斤的成本。如果是小型火箭，可能只需要发射一些东西上去；但如果是重型火箭，就可以像集装箱一样拼团发射。比如，1个集装箱如果只有1辆车填不满，可以填很多辆车，或者放1辆车再加上2个或3个通信卫星，这也是可以的。所以它实际上是1辆货车，不一定非要是闪送，而是可以拼团的一个集中化物流工具。

如果我们要去火星上生活，就需要运送更多的载荷到火星。我们需要居住环境、水循环系统、大量的前期物资，甚至需要运输植物的种子，以便在那边生根发芽、自我生长等。这时候，运输的整个体系就变得非常庞杂，运输载荷的需求量也变得非常大。所以你可以把火箭看成一个物流公司，火箭就类似于我们地面上的物流飞机和大卡车，承担着这样的作用。

根据马斯克的测算，如果Starship在今年年底技术成熟并成功试射，明年开始商用化之后，将会使得同样1公斤的物品从地球送到近地轨道的成本，比在中国发一个1公斤顺丰快递到纽约的成本还要低。

液体火箭使用液态燃料和液态氧化剂进行混合燃烧，从而产生巨大的推力，推动火箭。简单来说，液体推进器之所以有优势，是因为与固体火箭相比，它有几个核心优势：第一，液体火箭的能量密度更高，能源使用效率更高，推力可调性更大，冷却功能更强大，而且相对更环保。

另外一个核心原因是固体火箭长期来看一定会被取代。固体燃料引擎几乎不可能复用，而复用的价值在于，如果火箭的引擎能回收，只需很小的维护成本就能复用，这样成本效益很高。绝大多数液体火箭引擎是可以复用的，而固体燃料引擎几乎不可复用，即使能回收回来也不行。因此，从长期的经济价值来看，复用是单位运力成本的重要指标，液体引擎一定会取代固体火箭。所以，SpaceX在设计火箭时，从一开始就明确要用液体火箭解决长期的大功率问题。

液体火箭的燃料可以直接填装在火箭的发动机中。然而，在实际操作中，液体火箭的发射准备时间较长，可能需要几天甚至几周，而固体火箭从决定发射到实际发射仅需几个小时到几天。因此，发射周期是一个重要因素。另外，固体火箭的技术相对更成熟，这使得它在今天仍被广泛使用，特别是在近地轨道的商业航天领域。

固体燃料是直接填充在发动机中的，因此它随时处于可以发射的状态。而火箭发射的灵活性主要取决于其他因素，如气象条件等。这意味着，如果需要很长的发射准备周期，可能会因为当天的各种原因无法发射，从而造成很大的损耗。因此，短期来看，固体火箭由于发射时间短和发射灵活性，仍然具有一定的价值。

第一点是固体材料更容易保存。而液体火箭的燃料和材料都不易保存，这是第一个问题。第二个是制造成本，实际使用成本方面，液体火箭成本较低，但制造成本更高。这里存在一个权衡关系，如果液体火箭不能实现10次以上的回收，在经济模型上就很难达到成本平衡。但如果回收次数越多，它相对于固体火箭的成本优势就越明显，这是很重要的。

举个例子，液体火箭发动机使用的一些部件，如喷管、燃料棒等，需要使用地球上非常稀有的金属，比如钼合金，这种金属价格非常高，每公斤要2,000美元以上。如果这些部件不能被反复使用，成本就会很高。同时，液体火箭还包含很多高精度的部件。

另外，液体火箭很难做小型化，虽然有很多优势，但如果做小型化，这些优势就不太合理了。所以大多数情况下，液体火箭更适合用于大型火箭，比如最近的星际飞船使用液体火箭，它的经济模型明显会优于固体火箭。但对于小型载荷火箭来说，固体火箭依然有很重要的应用空间。

火箭发射原来是一个很小众的市场，每年的发射需求量也很有限，因为主要都是一些军方和政府的采购，还有一些小载荷的发射。需求看上去很少，原因一定程度上是因为发射成本很高，也不可能进行大量的发射。所以在这件事情上，本质就是要先把供给的成本降下来。就像如果一台轿车要100-200万人民币一台的话，买的人一定很少，但是如果能把一辆轿车的成本降到10万，就会变成一个大众市场。

其实大多数的卫星发射上天的核心目的都是为了通讯，所以Starlink今天服务的也是这样的一个需求——实时的、没有障碍的通信能力。比如在沙漠地区、远洋地区，这时候的通讯都是需要通过卫星来实现的。而之前的卫星通讯很贵，原因是天上的卫星很少，带宽很有限。但Starlink一下子发射这么多卫星上去，提供的就是一个足够平价的服务。

通过组成绕着地球近地轨道运行的大量卫星，可以为地面提供通讯服务。尤其是在那些地面通讯基础设施不够完善的地区，包括一些需要远洋航行的设备，比如游轮、渔船，或者一些美国的大农场，这些地方不可能有AT&T或Verizon的服务。它们可以订阅Starlink的通讯服务，效果非常好，成本也非常可负担。包括在一些欠发达地区，基础建设不够好的情况下，可以为一些有商业价值的需求提供通讯服务的能力。这种情况下，近地轨道发射卫星来做通讯卫星是很有价值的。

我觉得SpaceX有一个很重要的点，就是采用了所谓纵向整合的高度集成设计模式。它在设计的时候考虑的就是要独自承担绝大多数的火箭和飞船的设计、生产制造。有人预测过，大概这个比例占到整个火箭和飞船设计和生产制造成本的90%以上，这里面包含了发动机、机身、软件等各个部分。它基本上打破了传统的分别承担的代工模式，比如发动机由A公司来做，电子设备由B公司来做，导航系统由C公司来做，地面支持由D公司来做。

之前是这样，但SpaceX不是。它通过自己建厂，垂直整合了90%以上的生产环节。他们在霍桑建立了自己的工厂，并对所有的信息上下游协同进行了实时共享。他们也非常好地提高了信息反馈和生产效率的优化，因为所有的工序都是自己完成的，不需要大量的外部供应商，从而避免了来来回回的各种环节效率损耗。同时也减少了这些环节中的成本支出，更重要的是减少了对外部供应商的依赖。

这种理念和效率本质上是从特斯拉开始延续下来的。特斯拉在加州、内华达、上海建超级工厂，大规模生产电动车。在价值链中，每一个部件，包括电池、电机、底盘等，都要把成本控制在一个极限操作的能力范围内。SpaceX把这一整套逻辑复制到了火箭和飞船的生产过程中，这是一脉相承的。

商业火箭发射的背后一定是考虑如何更好地服务地球上的商业价值，这里其实有很多场景可以看到。包括遥感和通讯等需求，背后的逻辑都是为了实现商业价值。

当然，SpaceX的创立愿景超越了这些商业需求。它的目标是让人类不仅仅居住在地球，而是能够移民火星。这里有一个核心假设是，如果所有人都只生活在地球，而地球遭遇一次灭顶之灾，那么我们的文明将不复存在。

但如果我们成为一个所谓的多行星物种（multiplanetary species），那么人类文明的火种就可以得到延续。但这非常困难，因为虽然火星是离我们最近的一颗行星，但它今天的地表状态肯定是不宜居的。在这种情况下，如果我们要移民火星，就需要做大量的前期铺垫工作。比如，我们需要提取火星地表下的深层冰，并将其转化为液态水供我们生活。火星的气温、辐射和极端气候也都不利于人类生存，这意味着我们需要把一些可拼装的纳米级建筑材料运到火星表面，并在机器和机器人的帮助下进行前期建设，这些都是在人类登陆火星之前需要做好的事情。

人类对外太空探索的追求是一个非常长期的过程。即使在古代，人们也会制造类似火箭和有翅膀的飞行器，向往太空和天空。因此，如果要追溯这种追求，它实际上是一个非常漫长的过程。