一辆跑车冲上弧形坡道,翻转着跃入空中,完成筋斗后稳稳落地。马斯克随即在社交平台宣布:原来未来真的有飞行汽车。
这段极具视觉冲击力的视频,三天内获得7600万次浏览和80多万次点赞。
就在网友惊呼科幻电影照进现实时,图灵奖得主、深度学习先驱杨立昆却拿出火箭方程,给这场飞行秀算了一笔账。
他的结论是:如果这辆车使用的真是压缩空气推进,那么它的大推力状态可能只能维持几秒。所谓飞行汽车,更接近一辆装着巨大高压气罐、能够短暂弹跳的跑车。
面对技术质疑,马斯克没有解释气罐容量、推力曲线和续航时间,而是回复了一句英国喜剧台词:“我朝你的大致方向放个屁。”
杨立昆也不甘示弱,直接把这辆车形容成一个“700巴、600升、持续3秒的嘈杂响屁”。
一场价值25万美元定金的跑车发布会,就这样从工程讨论变成了一堂关于“屁能不能把汽车推上天”的物理课。
空翻很震撼,但不等于真正会飞
争论的起点,是特斯拉10月15日在得克萨斯州麦格雷戈SpaceX试验场举行的新一代Roadster发布会。
这款双座跑车由特斯拉与SpaceX联合设计,车身底部和尾部布置了一组推进器。按照官方介绍,推进器使用压缩空气,气罐可以反复充气,不需要传统燃料。
现场演示中,车辆先依靠风扇吸附系统贴着弧形坡道倒转行驶,随后由推进器将车身弹离坡顶,完成一次空中翻转并落地。
另一段演示里,Roadster还腾空越过了一排汽车和一辆半挂卡车。
从画面效果看,这无疑是一场成功的产品秀。观众看到的不再是一辆贴着地面行驶的跑车,而是一台能够突然跃入空中的机械装置。
特斯拉还宣称,部分版本从静止加速到每小时60英里只需0.81秒,最高时速超过每小时230英里。推进系统能够产生相当于轮胎抓地力四至五倍的力量。
但这场演示也有几个不能忽视的前提。
车辆按照预先编好的程序完成动作,车内没有驾驶员;汽车需要借助特殊坡道和吸附系统,而不是从普通路面直接起飞;马斯克本人也承认,相关功能能否获得合法上路资格,目前仍是未知数。
因此,视频能证明Roadster可以借助推进器完成短暂腾空,却不能直接证明它已经具备持续飞行能力。
跳起来,与飞起来,不是一回事。
一条火箭方程,戳破“飞行汽车”的想象
杨立昆最初猜测,这套推进器可能使用过氧化氢。
这种猜测并非没有依据。20世纪60年代,美国贝尔公司研制的火箭背包,便使用高浓度过氧化氢作为推进剂。但即使如此,其最长飞行时间也只有20秒左右。
确认Roadster使用的是压缩空气后,杨立昆开始从比冲和推重比计算它的极限。
所谓比冲,可以简单理解为推进剂的使用效率。数值越高,相同质量的推进剂能够持续产生的总推力越大。现代液体火箭发动机的比冲通常可以达到300秒以上,而压缩空气推进系统的比冲可能不到50秒。
这意味着,压缩空气虽然清洁、结构相对简单,也可以重复充气,但能量密度很低。
按照杨立昆的估算,即使把压缩空气的质量假设为整车质量的一半,在推力必须超过车重的情况下,有效推力也很难维持10秒,更现实的情况可能只有5秒左右。
气罐中的压力还会随着空气高速喷出迅速下降,喷嘴产生的推力也会同步衰减。真正能够把整辆汽车托离地面的高推力窗口,只会更加短暂。
所以,这套系统最适合的用途不是城市飞行,而是瞬间加速、姿态调整、越过障碍或缓冲落地。
它可以让汽车完成令人震撼的空中动作,却很难支撑一辆车持续悬停,更不用说载着驾驶员和乘客在城市上空长距离通勤。
700巴高压气罐,首先要解决的就是重量
面对杨立昆的质疑,马斯克没有公布更多工程数据,而是借用《巨蟒与圣杯》中的经典台词进行回击。
这条回复迅速获得230万次浏览,传播效果远超复杂的物理计算。
杨立昆则顺着“放屁”这个比喻继续算下去:如果人体内能够储存足够多的高压气体,突然向后喷出,理论上当然也能获得向前的反作用力。Roadster的推进原理,本质上正是如此。
他由此给出一个讽刺性的估计:700巴压力、600升容量、持续喷射约3秒。
700巴大约相当于海平面大气压的700倍,也是部分氢燃料电池汽车储氢系统采用的压力等级。
问题在于,压力越高,气罐就必须越坚固。要承受700巴压力,储气装置往往需要厚重的碳纤维复合材料和复杂安全结构。
这会带来一个难以绕开的矛盾。
为了延长喷射时间,需要增加空气和气罐容量;但气罐越大、结构越坚固,整车就越重。车重增加后,又需要更大的推力和更多压缩空气才能离地。
工程师当然可以通过轻量化材料、优化喷嘴和提高压力改善性能,但无法突破能量守恒和火箭方程设下的基本边界。
所以,杨立昆才会认为,这辆车如果要完成演示中的动作,就必须尽可能轻,并在车内塞进足够大的储气装置。
作为一台能够短暂弹跳的特技跑车,它很有意思;作为真正意义上的飞行汽车,它距离实用仍然很远。
马斯克卖的是未来感,物理学问的是能飞多久
公平地说,这次Roadster演示并非毫无工程价值。
把高压推进器整合进跑车,可以突破轮胎抓地力对加速度的限制,也可以用于车身姿态控制、短距离腾空和落地缓冲。
如果特斯拉最终把这套系统做成稳定产品,它仍然可能成为汽车工程中一次极具想象力的尝试。
争议真正来自“飞行汽车”这个说法。
公众理解的飞行汽车,是一辆可以摆脱地面道路,在城市上空持续飞行,并且安全完成起降和通勤的交通工具。它需要解决的不只是短时推力,还包括续航、导航、噪声、安全冗余、空域管理和法规认证等一整套问题。
Roadster目前展示的,则更像是利用高压气体获得数秒额外推力。
这几秒可以完成惊人的加速或腾空,也足以拍出一段让7600万人围观的视频,但无法支撑真正的空中交通。
压缩空气的能量密度决定了它很难承担持续飞行任务。真正意义上的飞行汽车,仍然更可能依赖电动垂直起降等其他技术路线,而不是在跑车底部安装一组只能喷射数秒的气动推进器。
特斯拉可以通过工程创新逼近物理极限,却无法让物理极限消失。
一边是7600万播放,一边是一支笔和几个数字
这不是马斯克与杨立昆第一次交锋。
两人此前已经在人工智能路线、科研价值等问题上多次公开争论。这一次,双方使用的武器依然完全不同。
马斯克有一场视觉效果拉满的发布会、一辆会翻筋斗的跑车,以及能够在几小时内影响全球舆论的流量。
杨立昆手里只有几个公开参数、一条火箭方程,以及一个不太优雅却十分直观的“高压响屁”比喻。
从传播效果看,马斯克毫无疑问赢了。空翻视频三天播放7600万次,他那句没有任何技术内容的喜剧台词,也得到230万次浏览。
但从工程判断看,决定这辆车能不能真正飞起来的,不是点赞数,而是气罐容量、整车质量、推进效率和持续时间。
新一代Roadster最早在2017年亮相,当时承诺2020年交付,如今量产时间已经推迟到2028年。预订页面显示,配备加速推进器的版本需要支付25万美元定金。
这也意味着,特斯拉还有时间把演示转化成产品,也必须在量产前回答一系列问题:高压系统是否安全,整车增加了多少重量,推进器可以工作多久,重复充气需要多长时间,普通道路上是否允许使用。
在这些数字公布之前,所谓“飞行汽车”仍然更像一个成功的营销称呼。
马斯克负责让7600万人相信未来已经到来,杨立昆则提醒所有人,未来也必须服从物理规律。
2028年如果量产车真的交付,答案自然会揭晓。它究竟是一辆改变交通方式的飞行汽车,还是一台价值不菲、能在空中跳几秒的特技跑车,最终不由社交平台上的嘴仗决定,而由那只高压气罐能撑多久决定。