不燒火箭燃料、靠 10000psi 高壓氮氣噴出推力:特斯拉 Roadster 火箭版,把 SpaceX 的技術裝進了一輛跑車

特斯拉在 SpaceX 的德州火箭測試基地發表 Roadster 火箭版,0 到 60 英里加速僅 0.8 秒,並以冷氣體推進器噴出氣流。原文認為真正的門檻,是馬斯克旗下公司的技術互相流通,而非單一技術。


與其叫飛行汽車,不如叫火箭跑車

剛過去的週末,特斯拉的「飛行汽車」幾乎洗版全網,你大概已經看過相關影片。原文作者認為,比起「飛行汽車」,更貼切的說法是「火箭跑車」。這輛車的定位確實是跑車,也就是特斯拉的第二代 Roadster,原文稱它的加速性能,已經刷新量產超跑的紀錄。

0 到 100 公里加速,其實是 0 到 60 英里

現場做了兩次加速測試,所謂「0 到 100 公里加速」其實是省略的說法,依美國的測試習慣,實際量測的是時速 0 到 60 英里所需的時間,60 英里約等於 97 公里,所以許多媒體才簡化成「零百」。強調這個數字,是因為這類超跑的比較,差距常常只有零點幾秒,一點誤差都不行。第 1 次測試用了 1 秒,第 2 次同樣的加速只用 0.8 秒。作為參考,目前全球最快的量產超跑,布加迪(Bugatti)Chiron 是 2.4 秒,保時捷(Porsche)918 是 2.1 秒。0.8 秒完成時速 0 到 97 公里,可說是地表最快的跑車之一。

不是飛行,而是噴射

嚴格來說,這輛車展示的並不是類似飛機的「飛行」能力,而是類似火箭的噴射能力。發布會的地點,也選在美國德州 SpaceX 的火箭測試基地。現場搭建了 1 座巨大的、橫過來的 U 型坡道,網路上流傳的現場影片裡,這輛車共爬坡 2 次:第 1 次爬到坡道頂端後停住,像壁虎吸附在天花板上;第 2 次直接衝出 U 型坡道,在空中飛出,車身噴出氣流,靠氣流的推力緩緩落地。

3 個版本:基礎、中間與火箭版

依目前公布的資訊,這輛車有 3 個版本。基礎版有 2 個座位,0 到 100 公里加速在 1.6 秒以內,訂金 5 萬美元。中間版同樣 2 座,但加裝後部冷氣體推進器,加速時間縮短到 0.9 秒以內,限量發售,每人限購 1 台,訂金 25 萬美元。最高版稱為「火箭版」,只有 1 個座位,連副駕駛座也拆掉,換成更多推進器,能向上飛、向前飛,也能在空中翻滾,不公開發售,只開放邀請購買。發布會上展示的,就是這個火箭版。

網路上的三種聲音

影片出現在網路上後,引發大量討論。有人認為技術非常厲害,其他車廠望塵莫及;也有人說相關技術並不新鮮,馬斯克只是做了整合;還有人說這輛車實用性不強,發布的目的只是為了拉高股價。原文接著回答其中幾個大家關心的問題。

關鍵技術 1:四個噴嘴與冷氣體推進器

車上最關鍵的部件,是車尾的 4 個噴嘴。它們看起來像普通超跑的排氣管,排出的卻不是廢氣,而是高壓氣流。這套推進系統來自 SpaceX,稱為「冷氣體推進器」(cold gas thruster),在航太領域是成熟的核心技術,SpaceX 的火箭在太空中調整姿態、精準著陸,用的就是這種推進器。

關鍵技術 2:10000psi 的複合材料氣瓶

驅動推進器的,是 1 個巨大的黑色球形氣瓶,稱為複合材料纏繞壓力容器(COPV),外層包覆碳纖維,裡頭裝的是壓力高達 10000psi 的高壓氮氣。一般輪胎的氣壓約為 35psi,這個氣瓶的壓力是輪胎的近 300 倍。這股高壓氣體以超音速噴出,產生超過 80 千牛頓的推力,把將近 2 噸重的車推上天。

不燒燃料,理論上能自己充氣

原文特別指出,這輛車不燒火箭燃料,靠的是壓縮空氣。車上裝了 1 台電動壓縮機,也就是電動氣泵,把外面的空氣抽進來、壓縮,再灌回氣瓶,所以理論上,它可以自己充氣。不過這個過程耗電量大,不可能一邊高速行駛、一邊充氣,因此它沒辦法一直飛。

管路材料與等長要求

連接氣瓶和噴嘴的管路也有講究。管子用鈦合金,分流器用一種能承受極端溫度與壓力的鎳鉻合金,是航太引擎常用的材料。這些管路必須嚴格等長,左右兩側哪怕只差毫米等級,氣體到達噴嘴的時間就會不同步,車子加速時會偏航。

成熟技術,裝進汽車卻是另一個量級

這就是為什麼 COPV 與冷氣體推進器雖然是成熟技術,要把它們裝進必須在地面高速行駛的汽車,工程難度完全是另一個量級。火箭的推進器安裝空間充裕,管路怎麼方便怎麼走;跑車裡每一寸空間都是爭來的,管路的走向、長度、彎折角度都要精確到毫米,還得承受路面顛簸造成的震動,這在火箭上根本不需要考慮。

底部風扇:倒掛在坡道的祕密

除了推進系統,這輛車還有 1 套底部風扇系統,在車身底部產生強大吸力,把車牢牢壓在地面,也因此它能倒掛在坡道上不掉下來。

來自特斯拉原有的技術

除此之外,許多技術來自特斯拉原本的汽車技術。電池用的是特斯拉自行研發的 4680 圓柱形電池芯,化學配方與冷卻系統做了專門改進;驅動電機則源自特斯拉先前的電機平台。

最難的不是飛,而是又能跑又能飛

原文認為,「能飛」並不是技術上最難的部分,最難的是讓它既能跑也能飛,也就是同時滿足兩套不同的物理限制。在地面上,車要重、要穩、要貼地;在空中,車要輕、要靈活、要可控。兩套需求天生矛盾:做飛行器的工程師希望機身越輕越好,做汽車的工程師卻希望車身有足夠重量,因為高速行駛時,重量代表穩定。

可變重量:同一輛車,兩種物理狀態

Roadster 創造了「可變重量」,也就是前面提到的底部風扇系統。在地面上,風扇把車往下壓,產生接近 2 噸的額外下壓力;需要飛行時,風扇關閉,推進器接手。同一輛車、兩種物理狀態,靠系統層級的切換來完成。

別家車廠做得到嗎?技術網路才是門檻

這個技術水準,別的公司做得到嗎?至少目前看來,難度不低,因為這輛車並非某一項單點技術的突破,而是馬斯克旗下幾家公司之間,形成了 1 張技術可以互相流通的網路。例如推進器與複合材料纏繞壓力容器,來自 SpaceX,SpaceX 今年還專門收購了複合材料纏繞壓力容器的製造商,把核心零組件的生產收進公司內部。車上的氣閥致動器電機,是從特斯拉 Optimus 機器人的腳踝關節直接挪用;車身的碳纖維複合材料工藝,SpaceX 的火箭也在用;姿態控制的軟體演算法,SpaceX 的獵鷹(Falcon)火箭著陸時需要,Roadster 在空中翻滾時也需要。這輛車的許多關鍵零件,都是從馬斯克的另 1 家公司「借」來,再在新產品上重新組合。

傳統車廠的答案

如果去問任何 1 家傳統車廠:能不能造 1 輛會飛的汽車?答案大概是:「技術上也許可以,但我們需要額外購買火箭推進器和航太級壓力容器。」

不只飛行汽車:特斯拉的整條產品線

不只飛行汽車,特斯拉整個產品線都是如此。完全自動駕駛系統(FSD)與 Optimus 機器人,用的是同一套神經網路架構、同一種晶片、同一套訓練流程,產品之間不是完全平行,而是互相餵養。先前有分析師推測,特斯拉與 SpaceX 可能在 2026 年底前合併,若成真,這張技術網路的融合可能更順暢,彼此的助推作用也會再加強。

技術供體,同時是技術受體

換句話說,今天 1 家公司最核心的競爭力,可以是某項技術做到世界第一,也可以是技術之間能互相「餵養」:每個產品都是其他產品的「技術供體」,同時也是「技術受體」。

飛行汽車能普及嗎?短期很難

從這個角度看,飛行汽車能不能普及?至少短期內很難,空域管理、法律法規、安全標準,社會系統層面的配套都還遠遠沒準備好。馬斯克自己也說,「不確定在所有地方都合法」。

真正值得關注的產品研發邏輯

不過這件事真正值得關注的,也許不只在於「我們什麼時候能開飛行汽車上班」,還在於它展示了 1 種產品研發的邏輯:當 1 家公司的技術開始互相傳染、互相餵養,產品邊界就會模糊,每 1 個新產品,都可能站在所有舊產品的肩膀上。

工程學與科學的差別

馬斯克認為工程和科學的關鍵區別之一是,科學是在發現宇宙中已經存在的東西,工程學則是創造世界上從來沒有過的東西。仔細想想,兩個目標確實不同。比如科學家發現,氣體向 1 個方向高速噴射,會產生反方向的推力,這是科學發現;把這條規律變成火箭,變成航天器的姿態控制系統,再進一步變成 1 輛跑車的推進裝置,就屬於工程創造。

造出一個「東西」

這過程不一定產出新的科學定律,卻確實做出了過去沒有的東西。原文強調,關鍵在於你得造出 1 個「東西」。正如馬斯克自己說的,與其爭論 1 個看似荒誕的目標能否實現,不如分析它必須滿足哪些條件,然後嘗試做出來。

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