SpaceX上市在即,马斯克在IPO前夕最新专访,揭秘了SpaceX的完整蓝图
人类文明在宇宙标尺上处于什么位置?马斯克用一个冰冷的公式给出了答案:我们目前利用的能量还不到太阳能量的万亿分之一。
就在人类文明连卡尔达舍夫等级的“微型”都算不上的时候,本周五6月12日,埃隆·马斯克旗下的SpaceX将以每股135美元的固定发行价登陆纳斯达克,募资750亿美元,对应估值1.77万亿美元,一举刷新全球IPO历史纪录。
超级IPO的背后,马斯克在上市前夜抛出了更疯狂的计划:用星舰把AI数据中心送入太空。 在披露的最新设计中,SpaceX正打造名为AI-1的卫星,配备翼展70米的巨型光伏面板,可支撑120千瓦平均计算载荷,峰值可达150千瓦——相当于直接把一整个英伟达AI计算模块“搬”上太空。
这家从航天发射起步的公司,正在蜕变为AI基础设施提供商。马斯克不仅要用星舰把百万吨物资送上轨道,还计划联手特斯拉在美国本土建设Terafab芯片工厂,打通“火箭—卫星—芯片”的全产业链。
以下为马斯克在IPO前夕揭秘的完整蓝图:
采访者: 大家好,欢迎。我邀请到了埃隆·马斯克和伊恩·道尔加入我们的星链团队。这又是SpaceX典型的一年——推出全新车型,收购xAI(现称SpaceX AI),宣布了一项规模巨大的计划。是啊,从来不会感到无聊,真是精彩纷呈的一年。那么,我们开始吧。
马斯克: 我想把这一切联系起来,解释生命如何成为多行星生命,开始攀升卡尔达舍夫等级,也许会展示一些很酷的新型人工智能卫星设备。
什么是卡尔达舍夫等级?
采访者: 先从星系大小开始,用卡尔达舍夫等级来衡量人类。全局情况如何?什么是卡尔达舍夫等级?你如何决定一个文明取得了怎样的进步?
马斯克: 这是最客观的衡量标准。任何来访的外星物种都会以此来校准我们作为一个文明取得了多大进展。而衡量权力的方式之一就是看一个文明能够驾驭多少能量。
有一位俄罗斯物理学家叫卡尔达舍夫,他提出了这个概念:你可以评估一个文明对地球上可用能源的利用程度——那是第一型;第二型是你利用了多少恒星的能量;第三型是你利用了多少银河系的能量。这些都是非常客观且可衡量的数字。
目前,我们在卡尔达舍夫等级上处于非常低的位置。我们几乎没有利用地球的能量,更不用说太阳了。
采访者: 比如,多少比例的地球能量被我们充分利用了?
马斯克: 这是一个非常非常小的数字。我们几乎没有利用我们这颗恒星的任何力量。太阳真是一件非常了不起的事情,很难用语言来形容它有多么巨大。要体会太阳的大小,一个方法是思考太阳相对于太阳系中所有其他天体的质量:太阳约占太阳系总质量的99.86%,剩下的0.14%里大部分是木星。地球的全部质量只属于“微小杂项”类别。与太阳相比,地球就像一粒微不足道的尘埃。
采访者: 那么,来自太阳的能量,特别是与我们地球上使用的能量相比呢?
马斯克: 地球横截面上接收到的太阳能量大约是太阳总辐射功率输出的五亿分之一。而且绝大多数我们不能用,因为地球表面70%被水覆盖。严格来说,我们的星球应该叫“水”。来访的外星文明会问:“为什么称它为‘地球’,而它大部分是水呢?”
此外,剩余的陆地中,南极洲、西伯利亚、加拿大北部等地区难以利用太阳能。因此,实际可利用太阳能的地方非常小。
采访者: 为了提升卡尔达舍夫等级,或者获得任何有意义的太阳能利用百分比?
马斯克: 你得去太空。要想达到太阳输出功率的百万分之一,你需要将文明所利用的能量增加远超百万倍。目前我们利用的能量还不到太阳能量的万亿分之一——一万亿是一百万乘以一百万。我们基本上哪儿也去不了,在卡尔达舍夫第二型尺度上几乎为零。按照这个等级,我们根本不存在,连“微型”都算不上。
采访者: 一个“微型太阳”将是史诗级的成就,值得努力追求。
马斯克: 是的,那就是我们的目标。就我们目前所处的位置而言,这是一个极具冒险精神的目标。但要真正实现它,不能只是把太阳能板扔进太空,必须得有需求——你想上去做一些有意义的事情。
采访者: 是什么改变了我们的想法?或许现在是时候努力提高一两个百分点了?达到太阳能量的百分之一?
马斯克: 如果你们文明能够获得太阳能量的百分之一,那你们就是一个极其了不起的文明,比我们强大得多。为了开始取得进展,我们需要发射卫星到地球轨道,收集太阳能。这样就避免了在地球上建造大型发电厂以及冷却问题——在太空中冷却实际上比在地球上容易得多,你可以直接向真空辐射。
我们在此提出的方案是努力提升卡尔达舍夫等级,像一个受人尊敬的文明那样。这样当外星人出现时,他们或许最终决定和我们谈谈。我们会告诉他们,我们已经利用了相当数量的太阳能——不至于完全可悲。
规模化需要哪些条件?
采访者: 在我们开始将数据中心送入太空之前,必须克服一些限制因素。规模化需要哪些条件?
马斯克: 你需要星舰。星舰将赋予我们把大量质量送入轨道的能力。最终你需要将数百万吨物质送入轨道及更远的地方。所以,如果你想从地球向太空输送100吉瓦,或者最终1太瓦的能量,你需要1太瓦的太阳能,还需要数太瓦的AI芯片。你需要的三样东西是:质量、大量的太阳能发电装置和散热器,当然还有很多芯片。
采访者: 好,我们开始逐项核对。首先,质量送入轨道——星舰的作用。
马斯克: 我们刚刚完成了B3的首飞。亲眼目睹火箭发射真是太疯狂了,这真是期待已久。星舰将会彻底改变太空。这是第一个能够完全且快速重复使用的火箭设计。可重复使用性是实现生命多行星化以及提升卡尔达舍夫等级的根本突破。除非拥有可重复使用的航天器,否则你根本无法提升卡尔达舍夫等级,不可能把生命扩展到月球、火星和太阳系其他地区。价格实在太高了,你造不出足够的火箭。
你可以想象一下,如果我们每次飞行都要扔掉飞机,那坐飞机就太贵了,基本上不会有人坐。汽车、飞机、轮船、马、自行车,所有交通工具都是可重复使用的。火箭之所以难,是因为地球有深邃的引力井和浓厚的大气层,使得可重复使用性勉强成为可能。之前有很多次尝试制造完全可重复使用的火箭,大多数都中途放弃了,因为他们不认为自己能够成功。
为了实现完全可重用性,一切都必须完美:发动机、结构、航空电子设备、推进剂的选择。你必须采取极端措施来实现质量优化。这就是为什么我们要用塔架来接住火箭,而不是安装着陆腿——因为它们太重了。火箭可以直接被塔楼接住。
我们尚未实现完全可重复使用,但期望今年晚些时候通过星舰实现这一目标。然后你必须更进一步,使其能够快速重复使用——火箭着陆后被塔楼接住,放回发射台后无需任何翻新或繁琐的检查即可再次飞行,就像飞机一样。这真的很难,这是有史以来第一次有火箭能够做到这一点。这就是星舰如此深刻的原因。它碰巧也是有史以来制造的最大、最重的飞行器,任何种类中最强大的移动物体。
星舰B3的推力已经是土星五号登月火箭的两倍多。到第四版的时候,推力将是土星五号的约三倍。我们期待星舰能够每小时不止一次地飞行。顺便说一句,星舰12号航班实际上是SpaceX迄今为止发射过的最重的有效载荷,而这仅仅是V3功能的一小部分。
采访者: 一旦我们开始大规模、快速地飞行,人们真的了解星舰飞行后大规模轨道会变成什么样子吗?
马斯克: 它将比现在的情况大几个数量级。目前,SpaceX将地球上近90%的质量送入轨道——我觉得在85%到90%之间。剩余的大部分质量是由中国完成的,然后是其他地区。现在,有了星舰,我们的目标是从每年约500吨送入轨道,提升到每年数百万吨,而且要在很短的时间内完成。我们认为大约三年左右可以达到每年一百万吨。星舰将解决质量与轨道质量的限制问题。
太空数据中心与AI卫星
采访者: 当你说“太空数据中心”时,人们可能很难想象。我们不会给建筑物装上引擎然后飞上去。那么,如何把地面上巨大建筑物里的东西变成太空中可以使用的东西?
伊恩·道尔: 很多人其实不知道数据中心内部究竟是什么样子。它是一个充满神秘色彩的地方,互联网是在“云端”之类的。有些人想到的是电线,有些人想到的是盒子。但实际上,归根结底就是一定数量的芯片。我们需要发射到太空的物体其实非常小,更具挑战性的是如何获得所需的电力以及如何散热。
我们为现有产品所做的很多工作,比如星链的太阳能电池阵列,正是我们想要利用的专业技术。实际工程问题是将电力输送与废热排放相结合,向太空真空辐射散热。
马斯克: 人工智能卫星实际上比星链卫星简单得多。星链卫星有巨大的相控阵天线、抛物面天线、很多激光链路,复杂得多。AI卫星本质上是很多太阳能电池、散热器,还需要一些激光链路,但没有超级复杂的天线。所以,更容易设计的是AI卫星,只是稍微大一点。
伊恩·道尔: 我们展示的是AI-1,第一个草稿版本。150千瓦峰值功率、120千瓦持续功率是个合理的起点。为了让你们对尺寸有个概念:太阳能电池阵列假设每平方米250瓦,散热器每平方米约1400瓦。散热器是双面的,向两侧辐射热量,它们朝向如刀刃般直指太阳。每平方米1400瓦是一个非常容易实现的目标。随着时间的推移,我们或许能够实现更高的功率密度。
这颗卫星有很多太阳能电池板,散热器比其他任何东西都小得多。这些技术都源于我们已经在星链V3卫星上使用的技术,所以我们真的很兴奋可以把这些做大做强。我们想要传达的信息是,AI卫星没有那种“必要魔法”——很多事情都是我们已经掌握的技术,适用于星链V3卫星。我们基本上不认为这是一个极其困难的问题。
马斯克: 连接容量可能也会达到太比特级别,通过激光链路连接,从卫星到星链星座,再由星链发送到地面,使用现有的Ka和Ku天线。延迟不会特别高——大约在600到800公里高度,光速每毫秒300公里,所以基本上只差三毫秒。有些人担心延迟,但光速很快。
伊恩·道尔: 我觉得很酷的是,散热器本身的大小和现有的V3星链卫星的太阳能电池阵列差不多,翼展大约70米,尺寸相当大。我们正在讨论建造很多这样的卫星,然后放在那里。太空中空间很大,即使谈论成千上万,甚至多达一百万颗卫星,太空仍然非常广阔。相对于地球而言,这些卫星非常小,你甚至都看不到它们。
马斯克: 我们有大约10,000颗星链设备在轨运行,已经对如何操作非常大的星座有了相当清晰的认识,而且我们是唯一一家拥有这种规模运营经验的运营商。我们知道卫星可以排列得多么紧密,同时确保它们安全飞行——那是首要目标。
我们将在这里——巴斯特罗普建造很多卫星。事实上,我们已经拥有太阳能制造工厂,正在施工。然后很快就会开始建设AI卫星生产大楼。到明年年底,这些运作应该能达到相当可观的销量。这里将成为人工智能卫星的中心枢纽。
伊恩·道尔: 我们这里仍然在生产所有星链用户终端,而且不会结束——事实上,我们正在启动新的生产线,生产新设备,这些新的星链终端产量更高。最终,我们认为星链终端的数量可能会达到数亿个。星链直接到小区星座将直接连接到人们的手机,实现高带宽通信。
芯片与Terafab
马斯克: 我们已经解决了两个限制因素。我们目前的参考设计是针对NVIDIA的Rubin芯片或GV300,我们还会提供一个TPU的参考设计,基本上你可以将任何现有芯片送入轨道。目前行业人工智能计算大约每年100吉瓦,但这并没有回答“如何达到太瓦级”的问题。
所以你需要Terafab——永远着眼于更大的目标。为了达到下一个数量级,你需要一个巨型芯片工厂。我们预计Terafab的面积将达到约1亿平方英尺,是特斯拉德州超级工厂的10倍。从一端到另一端,你需要星舰点对点运输才能到达。
采访者: 除了尺寸之外,还有什么让它如此独特?与地球上其他芯片制造企业有何不同?
马斯克: 随着时间的推移,Terafab的技术将会迎来巨大变革,但从根本上来说,关键在于规模。即使没有基础技术突破,你也可以简单地扩展现有的芯片制造技术,每年芯片产量达到太瓦级。如果从逻辑芯片的角度看,那相当于每年生产十亿个芯片,每个芯片输出功率一千瓦,还需要大量的内存配合。
采访者: 如今许多人认为轨道数据中心大概还要十年。
马斯克: 我们想努力让人们感受到时间范围。至少在我们预期的时间范围内——当然这只是我们的最佳猜测,不是承诺。到明年年底,年化太空人工智能计算将达到1吉瓦。然后理想情况下每年扩大一个数量级,两年半后达到10吉瓦,三年半后达到100吉瓦。而Terafab更进一步,达到每年1太瓦——即1000吉瓦,相当于美国当前电力消耗量的两倍。
月球质量驱动器与更远的未来
采访者: 在我们克服了所有限制因素之后,下一步又该如何?尝试在达到卡尔达舍夫二级水平的道路上取得一些进展?为什么就此止步?
马斯克: 1太瓦实际上非常小。我们不能目光短浅。为了达到另外三个数量级——每年从1太瓦到1000太瓦,你可以在月球上实现,使用质量驱动器。本质上就是在本地进行生产,比如光伏电池、太阳能和散热器在月球上制造。也许你可以从地球带来芯片,或者也可以在月球上制造芯片。你需要大部分质量在月球上生产,这样就不用从地球运输了。
因为月球没有大气层,重力只有地球的六分之一,你可以不用火箭就能将AI卫星加速送入深空——基本上可以用一种电磁炮,像轨道炮那样的线性电动机。这就是我们向人们展示的另一件事。
采访者: 如果这都不能让你对未来感到兴奋,我真的不知道会发生什么。
马斯克: 我非常兴奋,迫不及待地想在月球上看到质量驱动器。那太酷了,科幻未来。这也意味着,如果我们把那么多质量的物体带到月球上,任何想去月球的人都能去。我第一个跳上去。每个人都应该至少去一次月球。如果你愿意,你可以搬到那里去,去月球生活。
采访者: 谢谢各位抽出时间。我很兴奋能看到一种全新的卫星类型,更多星舰发射,更多芯片,更多太阳能,更多的一切。未来充满无限可能。
马斯克: 谢谢。
本文来自微信公众号“后浪进化星球”,作者:Mark,36氪经授权发布。