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文/金捷幡
來源：金捷幡（ID:jin-jiefan）
在看了好幾遍《星際穿越》之后，就特別想買特斯拉股票。
一直不敢吹特斯拉，因?yàn)樗?dú)特的氣質(zhì)并行于人類有史以來最偉大的工程項(xiàng)目。很多人聽到這個(gè)要么說你傻X，要么說你吹牛X，最好的情況是說你居然相信老謀深算的騙子編故事。
中國(guó)的電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量早就高居世界第一，電車是個(gè)什么鬼東西早就被勤勞勇敢的人民揭了個(gè)底兒掉。你特斯拉不過也是穿著西服馬甲的一堆電池加一個(gè)馬達(dá)而已么。
扭轉(zhuǎn)這一印象是很難的，尤其群眾看到特斯拉的高價(jià)格配上簡(jiǎn)陋的內(nèi)飾和較低的裝配質(zhì)量。
接下來，我們重新梳理一下這個(gè)你也許聽過的故事碎片。
一、清晰的目標(biāo)
在最近二十年，伊隆·馬斯克的人生目的已經(jīng)逐漸變得清晰無比：使人類具有在其它行星生存的能力(Making life multiplanetary)。
注意，是移民其它星球，而不是像登月那樣淺嘗即止。
為什么呢？
站在人類的立場(chǎng)上，和《星際穿越》里作物滅絕的假設(shè)類似，在面臨毀滅時(shí)(比如小行星或大瘟疫等各種意外來襲)，逃到其它星球的能力最好還是提前準(zhǔn)備好。
站在個(gè)人的立場(chǎng)上，錢對(duì)馬斯克這樣的人已經(jīng)意義不大，做一番驚天動(dòng)地的事業(yè)才是畢生追求。他自己說：沒有什么比得上漫步太空和群星共舞( I can't think of anything more exciting than going out there and being among the stars)。
在十七、八年前，馬斯克聽說送宇航員上火星一趟需要至少5000億美元。顯然沒人有這么多錢，除了美國(guó)政府。
馬斯克決定自己花錢發(fā)幾盆植物去火星拍幾張照片。他希望用給火星帶來生命的形式，像60年代登月那樣重新點(diǎn)燃美國(guó)人的激情，來重啟輝煌的載人太空計(jì)劃。
馬斯克去了三次俄羅斯，試圖花幾千萬美元購買俄國(guó)人的洲際導(dǎo)彈，作為送這些植物的載體。各種不順利的過程讓他意識(shí)到，登火星和火箭的成本高昂，并不在于國(guó)家愿不愿意出錢，而在于當(dāng)時(shí)的太空技術(shù)太陳舊也太貴了。
因此，馬斯克在2002年創(chuàng)建了SpaceX，研發(fā)自己的火箭技術(shù)。這時(shí)特斯拉還未成立。
經(jīng)歷了十七年各種失敗和瀕臨破產(chǎn)，今天的SpaceX在運(yùn)載能力和成本上已經(jīng)傲視群雄。
二、星際飛行
一般人到這里就功成名就了，但馬斯克的目標(biāo)只完成了前一半：火箭的重復(fù)使用和大推力的實(shí)現(xiàn)方法。
規(guī)劃中的更大推力火箭(BFR)現(xiàn)在叫Super Heavy，用來搭載百名乘客的叫星際飛船(Starship)。在馬斯克看來，只搭載幾名航天員太不經(jīng)濟(jì)了。
我能看出來，馬斯克最珍愛的公司是SpaceX，而不是特斯拉。特斯拉雖然也雄心勃勃，但和太空夢(mèng)想沒法比。他即使很缺錢的時(shí)候，也沒有讓SpaceX上市。因?yàn)轳R斯克并不想讓SpaceX被股市綁架，從而沉迷于商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射賺錢。
在各國(guó)火箭今天還不肯放棄幾十年前的古老發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，SpaceX已經(jīng)開始設(shè)計(jì)用新一代猛龍發(fā)動(dòng)機(jī)替代戰(zhàn)功卓著的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)。
Super Heavy+Starship+Raptor Engine：馬斯克征服火星的藍(lán)圖終于齊備了。
（星際飛船,Photo: SpaceX）
但是復(fù)制一千套的錢還不夠，技術(shù)也還不成熟，怎么辦？先拿地球人練練手。
既然火星都能去，先組織月球7天旅游團(tuán)吧，順便賺些錢。
更妙的是，這套飛船從紐約起飛到上海降落當(dāng)然也是可以的。旅途只要半個(gè)小時(shí)。
據(jù)測(cè)算，燃料加發(fā)射等成本應(yīng)該不到2百萬美元，搭載100名乘客每人2萬美元，比私人飛機(jī)便宜多了。馬斯克認(rèn)為到時(shí)候成本將比飛機(jī)頭等艙要便宜。
月球旅行和跨洋飛船這些，馬斯克許諾我們應(yīng)該能在10年內(nèi)看到，因?yàn)樗谧约河猩昕吹交鹦侵趁竦拈_始。
三、改造火星
很多人說，登陸火星我信，你說讓百萬人在火星上居住打死我也不信。這個(gè)確實(shí)是最受爭(zhēng)議的一點(diǎn)。
有意思的是，人類如何在火星上持續(xù)生存和繁衍，很多細(xì)節(jié)都被認(rèn)真規(guī)劃過了。比如火星上充滿了二氧化碳，適合植物生長(zhǎng)，而植物又可以產(chǎn)生氧氣。
地球上的氧氣，據(jù)說就是藻類和各種植物產(chǎn)生的，在火星上再玩一遍，似乎也不是不可能。事實(shí)上，很多證據(jù)顯示，火星上曾經(jīng)產(chǎn)生過生物。
（改造火星,Photo: SpaceX）
火星兩極有足夠的冰，融化了甚至能形成海洋。碳?xì)溲跞N元素可以組合成各種東西，比如做燃料的甲烷。馬斯克說這是SpaceX BFR選甲烷做火箭燃料的原因，因?yàn)樾枰祷氐厍?。這個(gè)大“騙子”真是天衣無縫。
有人說，星際移民死亡率肯定很高，很顯然是這樣的。
早期從歐洲移民美洲的人里面，死亡率也是超高的：比如五月花號(hào)上的人，一年死掉一半。澳洲的早期移民，也都是社會(huì)底層和囚犯。
那時(shí)的人，絕對(duì)也不會(huì)想到今天的美洲和澳洲是什么樣。150年前的清朝人，也絕不會(huì)想到我們現(xiàn)在有飛機(jī)和電腦。
人類在火星上，能源從哪里來，顯然是個(gè)首要問題。在地球上，其實(shí)幾乎所有的人類能源來自于太陽(核能和地?zé)岢?。
億萬年前的生物吸收了太陽能，變成我們今天的煤和石油?，F(xiàn)在的食物，也是通過草食或肉食直接或間接把太陽能吃進(jìn)我們肚子。理論上有太陽和水，生物就能生存。
只是在火星上，沒有化石燃料供我們使用。太陽能發(fā)電則是最直觀的選擇。
所以，特斯拉和它的太陽能子公司SolarCity就聯(lián)系起來了。
四、零排放
火星上的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)(Starlink)、軌道交通(Hyperloop/Boring)和電動(dòng)汽車(Tesla)都已經(jīng)規(guī)劃了，只是這些實(shí)驗(yàn)要先在地球上做。
特斯拉給我們畫出的藍(lán)圖大概是這樣的：未來二、三十年內(nèi)，人類的能源將主要來自可再生能源。
亞馬遜的貝索斯也承諾，2040年亞馬遜將做到零碳排放。他說，“如果年發(fā)貨量100億件的亞馬遜可以做到，任何公司都可以?！?/p>
也就是說，不再燒煤和燒油來發(fā)電，也不再開內(nèi)燃機(jī)汽車。不管你信不信，這樣起碼沒有霧霾了，空氣會(huì)很棒。
為了達(dá)到這一點(diǎn)，電動(dòng)車要達(dá)到和燃油車一樣的動(dòng)力和價(jià)格。
顯然從材料成本上來看，在產(chǎn)量足夠大的情況下，電動(dòng)車一定更便宜。電動(dòng)車大扭矩的特點(diǎn)在動(dòng)力上本來就可以秒殺燃油車。
電動(dòng)車的弱點(diǎn)只剩下續(xù)航能力和充電站網(wǎng)絡(luò)，所以特斯拉把所有的尖端科技都投入在這個(gè)上面了。這就是特斯拉和其它各種電車的重大區(qū)別，因?yàn)橹挥刑厮估患疑砩媳池?fù)著沉重而宏大的使命。
很多燃油車企做電車，要么沉浸在賺取政府補(bǔ)貼中，要么沉浸在用燃油車平臺(tái)改造電動(dòng)車中。
確實(shí)消費(fèi)者也不懂，和他們有什么關(guān)系呢？
五、特斯拉的技術(shù)領(lǐng)先在哪兒？
評(píng)價(jià)特斯拉在汽車設(shè)計(jì)上的追求，“登峰造極”四個(gè)字首先冒了出來。
特斯拉目前驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)壽命是160萬公里，而且不需要維護(hù)。
原本電動(dòng)車在動(dòng)力上已經(jīng)占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但是馬斯克仍不滿足。所以我們今天看到特斯拉的風(fēng)阻系數(shù)在所有量產(chǎn)車?yán)锸亲畹偷?，甚至低到傳統(tǒng)車廠不能理解的程度。
前幾天發(fā)布的Cybertruck皮卡外形詭異被廣為嘲笑，原因也很簡(jiǎn)單，這個(gè)大皮卡的風(fēng)阻甚至低于多數(shù)燃油轎車。
特斯拉的電池制造和電池管理技術(shù)都非常領(lǐng)先，不過這不是本文的重點(diǎn)所以就不展開了。
特斯拉掀起的巨大革命是所謂“軟件定義汽車”，這個(gè)討論眾多我也不展開了。軟件包括OTA和輔助駕駛也是車主們對(duì)特斯拉的口碑如此好的最主要原因。
特斯拉即將啟用的第三代硬件采用獨(dú)家設(shè)計(jì)的全自動(dòng)駕駛芯片，視頻處理速度超過每秒兩千幀，將真正有能力處理360度的8個(gè)攝像頭和12個(gè)超聲波傳感器的實(shí)時(shí)狀況。這也使馬斯克有底氣拒絕昂貴的激光雷達(dá)。
(實(shí)時(shí)跟蹤多目標(biāo)的自動(dòng)駕駛,Photo: Tesla)
值得強(qiáng)調(diào)的是，起源硅谷的特斯拉和SpaceX在軟件技術(shù)也是頂尖的。而傳統(tǒng)車廠完全沒有這個(gè)基因，所以追趕并不是一兩年就能搞定的事情。
特斯拉的電機(jī)也是重要核心部件。在從追求性能的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)到追求平衡的永磁電機(jī)后，特斯拉完成了類似SpaceX的規(guī)劃：就是一款電機(jī)通用所有車型，需要大動(dòng)力就用雙電機(jī)或三電機(jī)。
同樣這款電機(jī)的出生花了十多年的時(shí)間積累，特斯拉利用先進(jìn)的軟件仿真和計(jì)算機(jī)集群來設(shè)計(jì)這款電機(jī)，最終結(jié)果是其能源效率高達(dá)嚇人的97%。
即使這樣，還是不滿足特斯拉追求卓越的腳步。電動(dòng)汽車還有一大損耗來自變壓和變頻：電池到電機(jī)的DC-AC、充電的AC-DC和內(nèi)部用電器的DC-DC轉(zhuǎn)換。在高壓部分，使用硅基IGBT是通常解決方案。
特斯拉為了追求行駛里程僅5%的提升，不惜貴幾倍的代價(jià)在業(yè)界率先全面采用碳化硅(SiC)替代IGBT。在最熱門的化合物半導(dǎo)體中，氮化鎵(GaN)適用于計(jì)算機(jī)和通訊等低功率高頻率應(yīng)用，而碳化硅適用于高功率領(lǐng)域。雖然節(jié)能效果明顯，但是由于成本問題一直未被廣泛應(yīng)用。
碳化硅是氣相結(jié)晶，生產(chǎn)效率和均勻性遠(yuǎn)低于硅晶圓。其超高硬度和脆性導(dǎo)致切割損耗也成為巨大的問題：因此我們看到水刀和激光冷裂等各種先進(jìn)技術(shù)不斷被引用嘗試。
由于特斯拉的引導(dǎo)效應(yīng)，碳化硅作為功率器件在地球上的普及可能被提速了一倍。這不僅對(duì)電車產(chǎn)業(yè)，也對(duì)其它行業(yè)的節(jié)能產(chǎn)生了巨大而積極的推動(dòng)作用。
特斯拉在所謂三電包括電池、電機(jī)、電腦硬件軟件和甚至傳動(dòng)等各個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域已經(jīng)無一短板，加上充電站，每項(xiàng)都領(lǐng)先對(duì)手1～N年。
六、激動(dòng)人心
特斯拉缺的只有錢，如果沒有花不完的錢，就只能一步一步擴(kuò)充產(chǎn)能。
寫這篇小文只是用微薄之力再普及一下這個(gè)了不起的夢(mèng)想。上海能夠在汽車市場(chǎng)飽和的情況下，勇敢接納特斯拉建成第三個(gè)超級(jí)工廠，這非常有遠(yuǎn)見。
想想人類未來也許真的能夠把紅色的火星變成藍(lán)色的另一個(gè)宜居行星，那絕對(duì)是比電影還科幻了：雖然沒有像《星際穿越》里穿越蟲洞那么神奇，但更加波瀾壯闊。
如同500年前顛覆世界的大航海，我們很有幸生活在現(xiàn)在的時(shí)代，有機(jī)會(huì)再一次看到偉大的人類駛?cè)胄浅酱蠛！?/p>
(殖民火星,Photo: SpaceX) 
這里更新比較少，有點(diǎn)像個(gè)人的長(zhǎng)篇朋友圈。但和朋友圈閱后即廢不同，我想慢慢記錄一些過去的時(shí)光和周圍的事，留著講給朋友和孩子聽
