如何利用第一性原理重新计算火箭发射成本?

直樹 淳
直樹 淳
Researcher in AI, uses first principles for novel designs.

好的,咱们聊聊这个话题。

想象一下,你想自己在家做一顿豪华海鲜大餐,而不是去五星级酒店吃。

酒店菜单上一份可能要2000块。但你不会直接接受这个价格,你会想:“这顿饭到底是用什么做的?” 这就是第一性原理的思考方式——把事情拆解到最基础、最核心的组成部分。

你会发现,这顿饭=波士顿龙虾一只 + 扇贝半打 + 几条石斑鱼 + 葱姜蒜黄油等调料 + 你自己的人工。然后你跑去海鲜市场和超市,查一下这些原材料的价格。

  • 龙虾:300块
  • 扇贝:50块
  • 鱼:80块
  • 调料:20块
  • 总计:450块

你突然发现,原材料成本只有450块!那酒店多出来的1550块去哪了?哦,是厨师的工资、餐厅的租金、装修、品牌溢价、服务员的费用、还有利润……

现在,我们把这个逻辑套在火箭上。

在马斯克之前,发射一枚火箭的报价可能是几亿美金。大家已经习惯了这个价格,觉得航天就是这么烧钱。但马斯克用第一性原理重新算了一遍账:

第一步:拆解火箭的“原材料”

一枚火箭到底是由什么组成的?

  1. 箭体结构材料:主要是铝合金、钛合金、碳纤维这些工业材料。这些东西在国际市场上都有公开的金属价格。马斯克团队一查,发现把造一枚火箭所需的所有金属原材料买齐,成本只占到总发射报价的2%左右。这是个惊人的发现!就像你发现海鲜大餐的原材料只卖450块一样。

  2. 燃料:火箭燃料听起来高大上,但实际上是什么?拿SpaceX的“猎鹰9号”来说,它用的是煤油(一种精炼航空煤油)和液氧。这两种东西都是大规模生产的化工产品,价格并不离谱。算下来,一次发射的燃料费大概几十万美金。对于一个几千万甚至上亿美金的生意来说,燃料费几乎可以忽略不计。

第二步:分析“加工费”和“其他成本”

既然原材料和燃料这么便宜,那火箭为什么那么贵?成本大头在这里:

  1. 制造和组装:把一堆铝合金变成一个精密的、能承受高温高压的发动机,需要顶尖的工程师、复杂的机床、严格的测试和大量的技术工人。这部分“人工费”和“设备折旧费”非常昂贵。

  2. 一次性使用(这是最关键的!):这是之前航天领域最大的成本黑洞。想象一下,你买了一架波音747飞机,从北京飞到纽约,降落后直接把飞机推进大西洋里报废。下次再飞,你得重新造一架。荒谬吧?但过去几十年的航天就是这么干的。每一枚火箭都是一次性的消耗品。这导致了上面说的昂贵的“制造和组装”成本,每次发射都要重新支付一遍。

第三步:根据分析结果,找到降低成本的核心

通过上面的拆解,结论就非常清晰了:

  • 降低材料成本?空间不大,因为本身就不贵。
  • 降低燃料成本?更没意义,占比太小。
  • 降低“制造和组装”成本? 有两条路:
    • 自己造,减少中间商:很多传统航天公司会把发动机、导航系统等分包给不同的供应商,每个供应商都要赚钱,层层加价。SpaceX尽可能地自己生产一切(这叫“垂直整合”),把这些利润都省下来了。
    • 重复使用,摊销成本:这是最革命性的一步。既然制造一枚火箭的成本是天价,那只要让它飞回来,修一修再用,成本不就下来了吗?就像航空公司不会飞一次就扔一架飞机一样。只要能重复使用10次,制造成本就被摊薄到原来的十分之一。

所以,通过第一性原理的重新计算,得出的结论是:实现火箭回收和复用,是降低发射成本的唯一王道。

总结一下,这个过程就像:

  1. :火箭到底是什么做的?
  2. :把它的基础材料和燃料的市价加起来。
  3. :发现材料成本极低,而“一次性扔掉”的制造成本是天价。
  4. :所以,解决问题的核心就是“别扔”,想办法让它飞回来。

这就是为什么SpaceX拼了命也要把火箭降落下来。他们不是为了炫技,而是基于最基础的成本核算得出的、最理性的商业决策。