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马斯克的野心岂止特斯拉,他还要“上天入地”

2019-09-12/ 南和新闻网/ 查看: 214/ 评论: 10

摘要作者丨邱晓芬编辑丨杨林提到马斯克,大家最直接的联想是马路上到处跑着的特斯拉。特斯拉不是第一家做新能源
白癜风

作者丨邱晓芬

编辑丨杨林

提到马斯克,大家最直接的联想是马路上到处跑着的特斯拉。

特斯拉不是第一家做新能源汽车的企业,但它将电动汽车连接互联网,赋予汽车自我迭代的能力,并证明了电动汽车低成本量产的可能性。另一方面,特斯拉实行线上销售+线下直营体验的模式,废除了传统4S店的销售渠道。

可以说,特斯拉重新定义了汽车、销售和体验。过去十年,特斯拉的故事鼓励着科技力量加入造车行业,但到如今已经告一段落。

5G以及更高级别通讯网络的发展,给通信行业带来了很大的商业机遇。如今,马斯克还瞄准上了传统通信行业,他的太空探索公司SpaceX这几年正在忙着“上天”抢占低空通信卫星轨道。

那么,当天空布满马斯克的卫星时,中国企业将会面临什么?

2015年,政策的放宽,中国的商业航天领域开始萌芽,四年间,商业航天已经完成了卫星设计制造、火箭研制发射、卫星在轨运营的产业链布局。除了国家队,这个赛道还涌现除了一批初创公司和上市公司。不过,国内商业公司发射的卫星主要是物联网窄带卫星,在马斯克的低空通信卫星争夺战中,中国公司的身影还不多,卫星通信商业化开发还存在很大的发展空间。

除了特斯拉和SpaceX,马斯克的旗下着名的公司/项目还有隧道挖掘公司TheBoringCompany和超级高铁(Hyperloop)。如果想用一个词来概括马斯克这些公司的特点,“颠覆”或许很适合:SpaceX是对人类出行方式的颠覆,星链是对通信行业的颠覆,Loop隧道是对公共道路的颠覆,超级高铁是对列车的颠覆。

马斯克,正在无形中定义着人类未来的生活方式。

上天:占坑低空卫星轨道

马斯克成立SpaceX的初心或许是让人类可以自有穿越不同的星球。这个目标现在还太长远,随着5G时代的来临,马斯克的筹码押在了通信卫星上。

2013年,SpaceX已经开始试水商业卫星发射,直到2015年,马斯克宣布了“星链计划”。计划分三个阶段,最终将把1.2万颗卫星送上轨道,在全球范围内提供成本更低的互联网连接服务

1.2万颗卫星是什么概念?这个数字已经超越人类历史发射卫星数量总和。

星链的卫星排列在猎鹰9号火箭中图来自SpaceX官网

SpaceX公司、OneWeb公司的相继加入,掀起了低地球轨道互联网卫星星座的技术热潮,由于低轨星座频率资源有限,运营商们早已开始“占频保轨”。

几乎在星链计划官宣的同时,SpaceX最有力的竞争对手OneWeb公司也提出了卫星部署计划,计划发射650颗卫星。2017年,OneWeb已经比SpaceX优先申请到了频率波段和可用轨道。后来,OneWeb发现SpaceX申请的卫星轨道与自己的轨道高度重合后,才气急败坏向联邦通信委员会(FCC)提出批准其建立专属缓冲区的要求。

这也是OneWeb的竞争策略——一旦FCC同意,其他公司接下来很难再争取相同高度的卫星轨道。因此,面对激烈的指控,SpaceX不得不做出让步,于2018年底向FCC提出了修改申请。

在这场比赛中,SpaceX动作不是最快的,却是单次发射的数量最多的。今年5月,SpaceX的猎鹰9号一次性了搭载60颗卫星,卫星到达轨道后再依序展开,而OneWeb在今年2月发射的次数只有6颗。

和其他公司相比,SpaceX的星链优势在于成本和技术基础。SpaceX已经开发除了猎鹰1号、猎鹰9号、龙飞船等产品,在商业运输服务(宇航员、太空舱、补给)上已经有了丰富的商业经验,因此卫星升空时搭乘的也是自家运力相当充足的火箭猎鹰9号。再加上,SpaceX已经可以实现火箭的回收再利用,整体成本也更加可控。

在部署的卫星的数量和效率上,SpaceX的风格更大胆:其他公司申请的卫星数量只停留在百位或千位时,星链计划已经到万级;要实现全球最基本的宽带覆盖至少要360颗卫星,SpaceX的这60颗卫星已经和地面建立联系,但还没来得及实现卫星间的互通,也没有真正的通信功能。

马斯克显然不会打没准备的仗。和OneWeb的前述争端说明了一件事儿:申请并不意味着万无一失,只有发射成功后才是,随着星链计划未来新卫星的补充,早期用来占坑的卫星将会被慢慢取代。

SpaceX和OneWeb的竞争还在持续,另一边,不少科技公司已经把低空通信卫星计划提上日程。2015年,三星公司此前也提出放飞4600颗卫星的计划;2018年,Facebook也加入了互联网卫星计划;2019年,亚马逊提出“ProjectKuiper”,计划在2029年前部署3236颗通信卫星。

反哺自动驾驶?

星链计划也是为特斯拉等车企未来实现高级自动驾驶大规模落地铺路。

尽管特斯拉宣称车型已经具备了相应的能力,这还远远不够——政策协同以外,L4/L5级别自动驾驶大规模运用,对于高精定位、通讯速率和数据存储容量提出了更高要求。

定位上,目前普遍采用的方案是地面基站校准卫星测量误差的“地基增强”方案,不过由于部分区域(海面/山区)无法建地面站,加上成本较高,用户端数据分发存在真空区。

“星基增强”可以解决大范围高精定位需求——即地面站数据上传到卫星,再由卫星进行分发。目前,SpaceX已经向美国联邦通信委员会申请了1万多颗卫星的轨道资源,配合卫星和用户信号接收的地面站也正在布局申请。

高级别自动驾驶情境下,仅仅依靠车辆自带的雷达、传感器、摄像头系统无法做出基于全貌的判断。C-V2X(C即Cellular,V2X即vehicle-to-everything)是基于蜂窝网络的车联网技术,帮助车辆通过通信信道共享信息,增加自动驾驶的感知范围,实现车和车、车和人、车和基础设施的互联。

因而,5G,甚至是更高级别的蜂窝网络作用会更大,这代表着能提供更高速率的网络互联服务,时延也更低。按照星链计划,SpaceX发射的卫星分布在三个不同高度(340公里、550公里和1150公里),比地球相对静止的卫星距离近了很多,因此时间延长更短,传播速度已经能和光纤媲美。

数据容量也是影响自动驾驶的重要因素。未来的自动驾驶汽车一个小时内可以产生40TB的数据,摩根士丹利分析师亚当·乔纳斯在一份报告中表示,特斯拉可能会使用SpaceX开发的宽带网络管理该公司大量的自动驾驶数据。

不过,SpaceX星链计划还只是刚刚开始,单一卫星总带宽和卫星数量也有限,定点同时间天顶可能只存在1颗或者几颗星链卫星飞过,服务的用户数量还很有限。这种情况未来将会得到改善,SpaceX的聪明之处在于,卫星的轨道已经占好了,并且已经形成了一套未来可持续的方案。

入地:公共交通颠覆者

太空出行还是自动驾驶,都不是现在出行的主要矛盾。目前,地面是人类出行的主要场景,道路拥挤是大多数国家都面临的难题。对此,一些车企和科技大佬的研究方向是改变交通工具,比如飞行汽车,而马斯克的思路则是颠覆传统公共交通。

马斯克Boring公司的第一条地下隧道位于SpaceX公司地底下。据公开消息,首条的隧道是2公里长的圆筒,汽车从地面的升降梯运到地下。汽车在地下隧道不止是单向行驶,马斯克曾表示,未来的地下隧道网络可达30层,可容纳汽车和列车,车辆也可根据实际需要更换线路。

特斯拉在Loop的隧道中图来自于TBC官网

隧道最初是利用一块电动滑板来运输汽车。不过,马斯克不允许自己的创新建立在浪费之上,出于成本和适配性的考虑,马斯克改进方案,为汽车安装四轮以外的“引导轮”以替代滑板,维持车辆行进方向固定。

和传统道路相比,Loop隧道的运作时效更高,车速最高时速可达200-250公里,并且只能允许有自动驾驶能力的电动车,因此可以说解决了城市交通的污染问题。在实际操作中,挖掘成本也还不到铁路的10%。Boring公司的一位投资者曾断言:隧道设计是对公共交通的颠覆。

Boring公司除了已经在美国拿到数个交通改造项目,此前,马斯克在上海的世界人工智能大会上称,还将启动Boring公司的中国项目。

不过,马斯克的隧道在实际推行中遇到了很多难题。首先,公共交通改造方案难免存在着社会关系冲突,比如在洛杉矶,建筑项目最经常遇见环境诉讼。2018年11月,Boring公司的隧道工程第一次受挫,原因是加州的居民团体认为该公司称隧道工程规避了某些环境审查流程。最终,为了达成和解,马斯克不得不放弃了某些路段的挖掘计划。

其次是和车辆的适配问题。在马斯克的这种交通解决方案中,所需的引导轮暂时只能运用在特斯拉的车型上,车主需要另外购买,进入隧道前也需要人工安装,而未来Boring公司是否会开发出适配所有车型的引导轮方案,亦或是和不同的汽车企业达成协议,尚且不得而知。

超级高铁:第五种交通方式

城市内的拥堵解决方案有了,马斯克还想解决城际交通耗时长的问题。2013年,马斯克提出了“超级高铁”(Hyperloop)的方案,并发表了轰动世界的《超级高铁缘起》白皮书。

这一方案由90年代的“真空管道运输”概念启发而来:车厢在近乎真空的管道中由磁悬浮推进,如同子弹一样被发射到目的地。马斯克此前的预期是,这种超级高铁的时效将达到接近音速的1200公里,相当于乘客未来从洛杉矶到达旧金山只需要30分钟。

马斯克《超级高铁缘起》白皮书中的超级高铁示意图图来自于HyperloopOne官网

马斯克的这一设想也给了很多初创公司启发。

美国公司HyperloopTranspotationTechnologies(HTT)是在马斯克白皮书发布的两个月后成立的。2017年,这家公司打造了全世界第一个全尺寸的超级高铁胶囊。

HyperloopOne是另一家颇有成绩的超级高铁研发公司,已经对推进系统和真空环境做了测试,是第一家测试全尺寸超循环系统的公司。

超级高铁作为“第五种交通方式”,由于技术壁垒,目前还没有能落地的方案。

据光明日报,西南交通大学超导与新能源研究开发中心首席教授赵勇认为,“超级高铁”所使用的真空管道技术难以实现,未来大规模运用首要解决的问题是如何低成本解决维持大面积真空空间。此外,磁悬浮或气悬浮技术还不成熟,超级高铁所需要的直线牵引技术也不能满足动力需要。

尽管如此,抢单已经开始了。2017年起,HTT公司已经与捷克、印尼、韩国、印度、中国等国家签署了超级高铁测试/开发协议;HyperloopOne重点放在美国市场,在密苏里州、俄亥俄州等地已经有了具体的路线,并且已经开始测试,在国际市场,这家公司还尝试进军芬兰和瑞典。

和别的项目不同,马斯克在当中更多是倡议者和推动者的角色——这一项目仅整合进SpaceX旗下,并未成立独立的公司;马斯克在发布白皮书时直言,“仅向外界抛出这种概念,让其他方面进行探测和研究”。

和前述两家初创公司相比,马斯克的动慢了很多。SpaceX每年都会召开超级高铁大赛,邀请高校团队参加,比赛围绕超级高铁的设计和速度展开。直到2018年,马斯克才获准在纽约和华盛顿特区之间建立超级高铁,同年4月,其旗下的“超级高铁乘客舱”才进行了测试。

比赛的目的或许除了是为超级高铁贡献思路,但也有内部人士称活动也是在帮助SpaceX物色工程师人才。

曾经有人这么评价过马斯克:马斯克想开电动车,特斯拉成立了;马斯克想要便宜的太空旅行,SpaceX成立了;马斯克想让出行更快,超级高铁有了;马斯克想让上下班不塞车,隧道公司Boring成立了。

马斯克未来出行的这些概念最初看上去非常天马行空,但不得不承认,这些愿景正在一步步实现。正如一位网友所说,“马斯克从未告诉别人世界多糟糕,却一直致力于改变世界。”


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