《像火箭科学家一样思考》1：探险的事业
1.真实的航天，不是走流程的“万无一失”的业务，而是个探险的事业。
2.航天科学家处理风险的最关键一点，是明确已知和未知的分界线。找到这个分界线，你就不是胡乱冒险。
3.对于未知的不确定性，航天科学家有两个办法：一个是冗余，也就是多带几个备胎。另一个叫“安全边际”，就是你做什么事情不要可丁可卯，得留点富余量。
《像火箭科学家一样思考》（Think Like a Rocket Scientist：Simple Strategies You Can Use to Make Giant Leaps in Work and Life），作者是奥赞·瓦罗尔（Ozan Varol）。
这个瓦罗尔是个八零后，号称曾经是个火箭科学家，但他其实是路易斯克拉克法学院的教授。
瓦罗尔出生于土耳其，是个聪明孩子，高中自学了编程和天文学，17岁被美国康奈尔大学录取。到康奈尔正好赶上 NASA 要发射机遇号和勇气号两个火星探测器，康奈尔大学的一个教授参加了这个项目。瓦罗尔就找到教授毛遂自荐，想要当助理，教授一看他编程水平不错就收了，结果瓦罗尔等于是刚上大学就成了“火箭科学家”。
而且瓦罗尔真的做出了贡献，他做了一些编程工作，甚至还参与了选择着陆地点……不过也就是这些。瓦罗尔大学毕业后改学了法学，在美国联邦第九巡回上诉法院工作过两年，然后回到学术界成为一名法学教授。不过瓦罗尔的研究兴趣还不是一般的法学，而是政治：他出的第一本书的主题是专制国家能不能通过军事政变变成民主国家……
所以瓦罗尔是一个通才。
瓦罗尔没做过多少航天的事儿但是他采访了很多一线的航天人，提供了内部的视角。更好的是这本书并不是专讲 NASA 那些老一代航天故事，它提供了最新的案例，特别是像埃隆·马斯克的 SpaceX 的故事。
这本书不是教你怎么造火箭，而是让你借鉴火箭科学家的思维方式。
1.航天探索能万无一失吗？
一提起中国航天，想到的第一个词是“万无一失”。总爱说航天要精准要精心要确保成功。你看航天发射的现场直播，指挥室都是“火箭飞行正常”、“长江三号跟踪正常”、“一级火箭分离正常”，反正都正常。你感觉一切都在掌握之中，指挥室里每个人都自信满满，好像已经演习过很多遍。特别是天宫2号空间实验室对接成功之后，航天员还要在里面打个太极拳，真是闲庭信步。
难道说航天是个走流程的业务吗？做对了就是你有奉献精神观众深表赞叹和感动，一旦出问题就是你工作不尽责，请问这样的工作有啥意思呢？
其实我们看到的只是表面，真实的航天，是个探险的事业。
近年以来 NASA 的主要探测兴趣是在像火星、木星、冥王星这种深空探测，不载人，但是往外走。大部分深空探测任务的指挥中心都是在加州的“喷气推进实验室”，就位于好莱坞旁边。每当发射的时候指挥中心里也是坐满了科学家，也给人一种尽在掌握的感觉。
但是，瓦罗尔说，这些人并没有尽在掌握。他们缺乏控制感到了什么程度呢？已经到了迷信的程度。
有些人穿着上次发射成功时候穿过的“幸运服装”，有的还带着护身符，特别是其中一定有人在吃花生。为啥呢？1960年代发射月球探测器，连续六次都失败了，第七次终于成功，而当时正好有人吃花生……从此之后发射时候在指挥中心吃花生就成了美国航天界的光荣传统。
为什么如此没有控制感呢？因为一旦把火箭发射出去，你能做的就很有限了。
用火星到地球的距离除以光速，一个信号要走12分钟才能从火星传输到地球。就算你接到信号马上就发出指令，往返也得24分钟。可是探测器从进入火星大气层边缘到着陆，总共才 6 分钟。这也就是说不管在着陆过程中发生什么问题，你都没有办法干预。能编程的已经事先编程了，剩下的就是听天由命。
地面指挥中心的人并不像是教练在指挥场上的运动员踢球。他们更像是解说员，只能评论而已。
那你说我们就好好编程，把所有情况都考虑到呗？你考虑不到。
就比如说 2003 年发射的机遇号和勇气号这两个火星探测器，之前你肯定要精心选择着陆地点。火星上也有人造卫星观察地形地貌，但是你只能看个大概。真正着陆之后一看，你之前的设想简直是全错了。
这才叫探险。
2.不确定性的价值
追求控制感是人的本能，但只要是探索，就一定是充满不确定性的。想要让一个航天任务具备科学价值，你就得去到别人没去过的地方；想要具备经济价值，你就得像埃隆·马斯克的 SpaceX 那样弄一套比 NASA 便宜得多的发射方式，你就得做别人没做过的事情。
搞航天是为了你*能*，而不是为了证明你*也*能或者“你也有” 。正因为没有人上过火星，上火星这件事的价值才是无比的大。
世界上最值得你做的事情是那些别人都没做过而你能做的事情。这个产品已经有了，你再仿制一个，这没有多大意思。你的价值取决于你克服了多大的不确定性。不管是科学家、企业家还是工程师，做的最有价值的事情都是对未知区域的探索。
证明了费马大定理的数学家安德鲁·怀尔斯（Andrew Wiles）打过一个比方。他说钻研数学就好像是在一个全黑的房间里摸索。你根本没有固定的线路，只是到处摸，终于有一天你摸到了房间的开关，你按下去，整个房间一下子就亮了，你豁然开朗。接着你再到第二个房间去摸索，又不知道过了多长时间，才找到第二个开关……怀尔斯说灯光亮起来那一瞬间的喜悦和兴奋，是任何感觉都无法相比的。
电影导演史蒂芬·斯皮尔伯格也说过，他每拍一个新的场景，事先都不知道怎么拍。台词应该怎么过，到时候怎么指挥演员，灯光、镜头应该怎么打，他事先都不知道 —— 但这种未知感，恰恰是斯皮尔伯格最享受的东西。
所以不确定性不是任务的缺点而是我们自我实现的机会。你不但不应该害怕，而且应该兴奋。
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当然搞航天探索未知绝对不是盲目的冒险。航天科学家处理风险的最关键一点，是明确已知和未知的分界线。
宇宙飞船是我们自己设计的，经过了各种各样的实验测试，这个是很有把握的，是已知。很多时候航天员本人还会参与飞船的设计。当初中央电视台曾经采访过中国航天员翟志刚，说你估计失败的可能性有多大？翟志刚回答说可能性为 0，因为他完全知道每一步是怎么回事。
瓦罗尔说，美国最早的一次载人航天任务，对宇航员没有太多别的要求，只有一点最特别，那就是每隔 20 分钟要检查一遍视力。为什么呢？因为那次任务中人们对所有事情几乎都已经一清二楚，唯独不知道人的眼球在失重状态下会不会有什么不良反应……结果那次航天任务就好像是去看眼科一样。
如果你不知道哪些可控哪些不可控，你会以为什么东西都危险；找到已知和未知的分界线，你就不是胡乱冒险。
那么对于仍然不确定的东西，应该怎么办呢？航天科学家主要有两个办法。
3.冗余
第一个办法是冗余，也就是多带几个备胎。SpaceX 的猎鹰 9 号运载火箭有 9 台发动机，但实际上它只需要 8 台发动机就能完成飞行任务，多带一台就是以防万一。这9台发动机互相做了很好的隔离，不管其中哪台坏了，剩下的 8 台都能继续运行。
再比如说，理论上火箭只需要一个计算机就行，但是猎鹰 9 号带了 5 个，形成 4+1 模式。其中 4 个计算机使用同样的软件，各自独立计算。火箭每做一个动作，都要让这 4 个计算机做一次投票：如果其中一台出了差错或者死机了，少数服从多数，大概率还能得到正确的答案。
那你说万一软件出错了怎么办？这就是第 5 个计算机的作用。第 5 个计算机的软件是找另外一个公司编写的 —— 如果 4 个计算机因为软件错误同时死机，那就是第 5 个计算机出场的时刻。
有冗余，你就能大大降低失败的可能性。但是冗余过多也不行。比如波音飞机有两个发动机，坏一个也能继续飞行。那为什么不带 4 个发动机呢？一个是成本会增加，一个是更多不见得就更安全，发动机挤在一起可能会互相影响。
这一切都得做精心的概率计算、有所取舍才行……“万无一失”的意思不是绝对不出错，只要你能把出错的概率降低到万分之一以下就可以叫万无一失了（其实万分之一是做不到的）。
4.安全边际
航天科学应对不确定性的第二个办法是巴菲特喜欢的概念，叫“安全边际（margin of safety）”。简单来说，就是你做什么事情不要可丁可卯，得留点富余量。理论上需要的材料强度最大值是多少，你实际使用的材料强度要再大一些，这样哪怕出现超常规的意外你也可能坚持下来。
但我们这里说的安全边际还不仅仅是更高的参数，而是你要让现有的零部件有“多用途”，就好像瑞士军刀一样。
能带上天的东西，重量和体积都有强烈的限制。你带不了更多的零件，最好的办法是让每个零件都一专多能。甚至很多时候你得能临场对付出一个办法来。
比如说，勇气号探测器的右前轮，突然不转了。科学家在地球只能做非常有限的操控，但是也想了一个办法，干脆让它倒退着走。再比如好奇号探测器本来有个钻头，可以在火星地面钻洞，但是这个钻头坏了，科学家也想办法用它身上别的部位完成了钻洞的任务。
所以说真实的航天任务往往充满了意外。有时你会为错误而懊恼，但也有时候你会感到惊喜。这才叫探索。
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目前为止印象最深的一次中国航天任务是 2008 年神舟七号航天员第一次完成太空行走。其中最打动人的不是出舱之后的动作，而是两个小意外。
出舱之前，翟志刚按照预定动作要打开舱门，结果一开始他发现打不开！他说“有一股向外吸的力量！”不过好在翟志刚力气大最后还是打开了。
翟志刚和刘伯明出舱出到了一半的时候，留守返回舱的景海鹏发现“仪表显示，轨道舱火灾”！两人已经箭在弦上，刘伯明来了一句说不管了！翟志刚说“真空哪来的火”。事后证明只是传感器的误报。
谁都不希望有这样的意外，但是这两个小意外让神舟七号的出舱过程无比生动，这次任务中的表现够翟志刚吹一辈子。这两个小意外带给我们的启发、对我们思想的刺激，超过了那些千锤百炼的规定动作。
《像火箭科学家一样思考》2：马斯克为什么能用第一性原理？
SpaceX 使用第一性原理的六个办法：
1.尽量不外包，80%的零部件都由自己生产。
2.采购的方式更加灵活。
3.要和大市场对接。
4.回收，尽量重复使用。
5.不只用专门的航天人才，也到大市场上去找人。
6.“奥卡姆剃刀”，尽量简化制造流程。
第一性原理最适合的地方是那些像 NASA 一样积重难返、市场竞争不充分、远离均衡的地方。
“第一性原理”这个概念本来是哲学家和科学家用的，后来马斯克用了，就成了一个商业流行词汇。
航天，已经是一套非常成熟的现代工业体系，有多年积累下来的经验、流程、方法、门道，光是基础知识你都学不完。造一个火箭往往需要几百家工厂的协作，基本上是一个举国体制。面对这么一个庞然大物，你说你要另起炉灶，这是不是有点不可理喻呢？
然而现在像 SpaceX 这样的私人航天公司还不止一家，马斯克之外，还有贝佐斯、还有别人，包括中国也有，航天已经成了科技圈的创业热点。
你要说高科技大佬有钱，要实现自己少年时代的梦想，那我们完全能理解这个情怀。但真的要去做这件事，并且把事情做成，这就有点不可思议了。
单独说说埃隆·马斯克。如果不是有这样的人存在，我们还以为世界只能是循规蹈矩的样子。
1.马斯克的计算
2002年，31 岁的马斯克把自己创办的 PayPal —— 相当于是美国的支付宝 —— 卖给了eBay，获得了 15 亿美元。普通青年很难做成这样的成就，就算做成了可能也想着现在财务自由了可以退休了。但马斯克不是普通青年。
对马斯克来说人生才刚刚开始，而且15 亿美元根本不够花。因为他想做移民火星的大事。
15 亿美元在航天领域是个什么概念呢？马斯克去打听了一下美国火箭的价格，得知仅仅是火箭本身，不算飞船不算其他任何承载，两发火箭，就要 1 亿 3 千万美元。你这 15 亿真不算啥。
马斯克去问价这件事情，至少告诉我们两个信息。第一，马斯克并不是说先发现了在航天领域创业的机会才选择进入航天领域的，他是想来就来了；第二，马斯克对搞航天要花多少钱毫无概念，他根本不懂行……
但他非要做。这是非常之人的做事风格。更非常的是，马斯克提出，火箭不应该这么贵，价格应该降低十倍。
“十倍思维”现在也是一个流行概念。什么意思呢？如果你是小打小闹的改进，比如你这个技术能让成本降低 18%，我们不感兴趣。我们要干就干那种“十倍”的事儿，有一种风险投资就专门投这样的项目。不过当时马斯克并不容易找到风险投资，那时候航天不是私人干的事儿。
那马斯克的十倍思维从哪来呢？这就是第一性原理。物理定律并不禁止你把火箭的价格降低十倍。
马斯克是这么算的。你看一个火箭，它身上并没有什么神奇的零部件，造火箭的材料无非是航天级别的铝合金、金属钛、铜、碳纤维等等，这些材料的市场报价满打满算，也就相当于 NASA 火箭报价的2%。那你火箭凭什么卖那么贵？
后来马斯克做特斯拉电池，也是这个思路，算一算电池的材料总共多少钱，要求把电池的价格也降下来。但买工业品不应该论斤买。不管是火箭还是电池，贵是贵在这个产品里面蕴含的技术信息，贵有贵的道理。
但是马斯克的幸运之处在于，NASA 的火箭这么贵，也有贵得没道理的成分。
2.航天不是市场经济
为什么NASA的火箭这么贵呢？
第一个原因，航天领域不是一个充分竞争的有效市场。我们知道，如果是一个有效市场，那就是有任何好主意都会快速被人实现，就应该充分竞争，就会什么都很便宜。但航天基本上是 NASA 垄断的业务。NASA 相当于是美国国有的，而且根本不讲什么收支平衡。政府给多少经费它都全花光，它存在的目的是发射各种航天器探测太空而不是赚钱，它不在乎成本控制。
而且美国在国际上一家独强。本来中国的发射报价比美国便宜不少，但是后来美国对中国搞封锁，美国的卫星不让中国发射，这就更没有市场竞争了。
所以 NASA 的逻辑不是市场逻辑。NASA 自己基本上只负责设计和科学研究，它会把火箭的制造工程转包给各个小公司，然后小公司又会转包给更小的公司，这样层层转包，往往要转包四到五层！那些小公司只为 NASA 一家生产，产量小但是经费足，那就既没有多少竞争压力也没有什么改进的动力，它们报价当然很贵。
第二个原因是，NASA 现在其实不怎么创新。NASA 在科学探索方面没问题，一直在进步，但是作为一个庞然大物，它就像其他大型企业一样，得了大企业病。
大企业讲传统，讲标准化，讲层层审批，讲垂直管理，讲流程。2001年的一项研究调查了美国和欧洲的100家企业，发现在过去15年之内，这些公司内部的流程手续增加了 50% - 350%。越来越大就会越来越臃肿，越来越浪费。
效率低还不算，流程关键问题是它会逼着你往“过去”看，做什么都先看以前的人是怎么做的。可能现在外面的世界已经发生了翻天覆地的变化，你还在关注过去。流程会让公司一直按照惯性行事，你一直都在使用已经成熟的方法完成下一个目标，你没时间、也想不到搞什么改革创新。你被路径依赖锁死了。
贝佐斯有一句名言：「到底是我们是流程的主人，还是流程是我们的主人？（Do we own the process or does the process own us）」
企业做大了效率就会降低，这已经成了某种共识。所以美国政府宁可放手不管自己的亲儿子，也要优先扶植 SpaceX 这样的小公司。
而马斯克和贝佐斯这样的人进入航天领域，他们最大的优势就是他们是新人。他们没有任何历史包袱，有可能重建一套航天体系。
这个道理在中国历史上也不断重演。郭建龙在《中央帝国的财政密码》这本书里总结，凡是通过暴力革命建立的王朝，因为没有历史包袱，往往都能重建一套新的制度。而像司马炎篡位当皇帝这种改朝换代，好处是流血少，但坏处就在于需要继承前朝的历史包袱，你得保证那些支持你篡位的人的利益，你就不能大刀阔斧地改革。
第一性原理，是新人的特权。那 SpaceX 是如何使用第一性原理的呢？
3.SpaceX 的方法
第一，尽量不外包，80%的零部件都由自己生产。既然航天工业还没有市场化，那自己生产就比外包便宜。比如说外包定制一个发动机的气门，报价是25万美元，时间要一年；SpaceX 自己做只要几个月，成本只要几分之一。
第二，采购的方式更加灵活。SpaceX 甚至会到 eBay （相当于中国淘宝）去买材料，到废品厂去买二手零部件。
第三，可能也是关键的一点，是要和大市场对接。
为什么一般的电子产品都便宜呢？因为里面的部件是通用的，能量产。一个芯片能在手机上用，也能在音响、扫地机器人上用，它当然就会很便宜。
NASA 的做法是什么东西都定制。哪怕宇航员系的安全带，定制价格都非常贵 —— SpaceX 直接采购最高级的赛车上的安全带，不但使用更舒适，而且比 NASA 定制便宜得多。再比如电脑，NASA 火箭上用的电脑，一台报价要 100 万美元 —— SpaceX 直接用街头 ATM 机上的电脑，一台只要 5 千美元。
SpaceX 是在拿民用产品的产业链做火箭。你想想如果一家公司能像攒个人电脑一样去深圳华强北攒火箭，那火箭得多便宜。
第四个办法是回收，尽量重复使用火箭。不管是SpaceX，还是贝佐斯的蓝色起源公司（Blue Origin），都在做把火箭回收的事情。
猎鹰 9 号火箭总共分两级，70%的成本在第一级上，带有 9 个发动机。如果能把一级火箭回收，发射价格就已经降了一大块。
总体计算，同样是把载人飞船发射到空间站，SpaceX 报价只要 1 亿 3300 万美元，NASA 做则需要 4 亿 5000 万美元，等于是一下子省掉了 2/3。
第五，SpaceX 在用人方面并不只用专门的航天人才，也到大市场上去找人。特别是像造汽车和造手机的人才，因为这两个领域本身都是快速迭代快速变化的领域，这些人才都习惯了不断地学习、不断地适应。把这些人招来，等于是用互联网圈的企业文化来做航天。
第六是“奥卡姆剃刀”，也就是尽量简化制造流程。
NASA 发射火星探测器用的阿特拉斯-5型运载火箭总共分三级，每一级使用的发动机都不一样。而SpaceX 的猎鹰 9 号火箭只有两级，第一级 9 个发动机，第二级 1 个发动机，这 10 个发动机都是一模一样的。一样就容易量产，不但降低成本而且增加可靠性。
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这么对比下来，SpaceX 不是在生产“穷人版的火箭”，而是重新定义了火箭。马斯克这帮人把火箭从庙堂神器变成了手机之类的东西，把航天从神话事业变成了民间市场。
这样看来现在果然是航天创业的好机会。事实上美国搞航天创业的小公司还挺多，都想着来一把“第一性原理”。就拿发动机来说，传统发动机都是化学推进的，而现在至少有一个小公司，叫 Accion Systems，在做电力航天发动机。电力驱动的动力比化学火箭小得多但是效率高得多，现在设想是用在卫星上。这种发动机体积小重量轻，能帮卫星做变轨运动，延长卫星的使用寿命。
第一性原理最适合的地方是那些像 NASA 一样积重难返、市场竞争不充分、远离均衡的地方。你不太可能对 SpaceX 再来一遍第一性原理，但是你也许能找到类似的机会，而且不一定非得是商业。
「从来如此，便对吗？」凡是能用上鲁迅这句话的地方，就是能用马斯克的第一性原理的地方。
