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花时间研究了下特斯拉 Roadster 的原理。
特斯拉今天发布的 Roadster，确实太酷炫了。
我大半个下午都在刷各种资料，研究了一圈，发现它的实现思路特有意思。
我们都知道，马斯克手里有两家非常知名的公司，其中 SpaceX 是造火箭的，特斯拉是造汽车和机器人的。
这两个看起来没什么关系的领域，现在竟然在 Roadster 中交融到了一起。
特斯拉尝试把原本用在航天器上的推进技术搬到汽车上，让一辆汽车变成可以控制方向的小火箭。
怎么讲？
大家可以想象一下，把一个气球吹得很鼓，然后突然松开气球口。气体高速喷射出去，气球就会朝相反的方向乱飞。
Roadster 用的也是类似的办法。
只不过，它把气球换成了高压储气罐，再通过阀门和喷嘴，控制气体喷射的方向和力度。
比如，朝下喷射气体，汽车就会获得向上的推力。只要推力足够大，就能克服重力，离开地面。如果朝后喷射，汽车就会向前加速。
这套技术叫冷气体推进器，其实在航天领域已经应用很多年了，主要用来调整航天器的姿态和方向。
和传统的火箭发动机不同，冷气体推进器不需要燃烧燃料，直接释放高压气体就能产生推力。
当然，原理简单并不意味着工程层面的简单，要不然这事也不至于停滞那么多年。
我看了汽车杂志 MotorTrend 的一篇技术分析，里面提到不少细节，也和大家分享下。
从逻辑上讲，一辆汽车想要依靠喷气飞起来，就得随车携带大量的高压气体。所以，特斯拉采用了一种叫 COPV 的高压储气罐，外面包裹着碳纤维复合材料。
这次展示的飞行版 Roadster，配备了总容积约 600 升的高压储气空间，储存的气体主要是氮气。
但光有高压气体还不够。汽车飞起来之后，还得调整方向和保持平衡，这时候就需要精确控制不同喷嘴的喷射力度和时机。
特斯拉这辆 Roadster 在车身不同位置安装了 10 个喷嘴。其中四个朝向车尾，负责向前加速。四个朝下，负责提供向上的推力。另外两个位于车头，帮助汽车调整姿态。
这套设计同样也借鉴了航天器的姿态控制技术。
汽车在地面上可以通过轮胎转向，但腾空以后，就只能依靠喷嘴来调整姿态。无论是保持平衡，还是完成空中翻转，都需要不同位置的喷嘴相互配合。
而且，这种控制必须非常精确。 比如左右两侧的喷射力度稍有偏差，汽车就可能发生意外偏转。
所以，特斯拉专门把连接车尾喷嘴的输气管路设计成相同长度，尽量避免供气不均导致汽车偏转。
我感觉这部分才是整个工程最难的地方。让汽车获得向上的推力，原理很好理解。但要在空中控制好它的姿态和平衡，最后还能平稳降落，就复杂多了。
大家可以回头看看这次发布会的视频。
Roadster 沿着一个巨大的弯曲坡道往上行驶，最后竟然倒挂在了坡道顶部。随后，汽车离开坡道，在空中完成翻转，调整好姿态，最后平稳落地。
这段演示其实用到了两套不同的系统。
空中翻转和降落，依靠的是前面介绍的喷气推进器。而汽车能够倒挂在坡道上，则是因为特斯拉还安装了一套风扇吸附系统。
车底的高速风扇不断抽走空气，降低车底的气压，利用气压差把汽车牢牢吸附在坡道上。可以简单理解成一个巨大的吸盘。
更有意思的是，喷气推进器除了让汽车短暂腾空，还能帮助汽车加速。
电动车的电机功率再大，最终也得通过轮胎把动力传递到地面。但轮胎的抓地力总有上限，动力太大，轮胎就可能打滑。
而喷气推进器可以直接产生向前的推力，不受轮胎抓地力的限制。与此同时，车底的风扇吸附系统，还可以增加轮胎的抓地力。
两套系统结合起来，汽车的加速能力就变得非常夸张。
这次发布会上，特斯拉展示的 Roadster，从静止加速到时速约 97 公里，只用了 0.81 秒。
不过，说到这里，大家肯定和我一样也会想到一个问题。
既然 Roadster 依靠高压气体飞起来，那储气罐里的气体喷完了怎么办？
这恰好是冷气体推进技术的一个重要限制。
我查了 NASA 的相关技术资料，这项技术其实已经相当成熟，结构也比较简单，但能够提供的总冲量有限。
毕竟，一辆汽车能携带的高压气体终究是有限的。喷射越猛烈，产生的推力越大，气体也消耗得越快。
所以，今天我们看到的主要还是短暂腾空和空中姿态控制。
它究竟能够连续飞行多久？一次充气能够完成多少次飞行动作？如果某个喷嘴突然出现故障，又该怎么处理？
这些问题，目前都缺少足够的公开测试数据。
还有高压储气罐的安全性、喷气时对周围环境的影响，以及飞行过程中出现意外的风险，都需要经历大量验证。
现在展示的仍然是原型车。马斯克预计 2028 年开始量产，这次是不是饼就不知道了。
毕竟，Roadster 早在 2017 年就已经公布了，原本计划 2020 年交付，结果一直推迟到了现在。
但我真的是非常佩服马斯克这样的创新者。
记得早在 2018 年，马斯克就公开表示，准备给 Roadster 安装 SpaceX 的推进器，大约 10 个，分布在车身不同位置。当时他甚至提到过，说不定有一天能够让特斯拉飞起来。
大家想想，八年前听到这样的话，是不是觉得这哥们有点异想天开？毕竟，谁会想到给一辆电动车安装火箭推进器呢？
但没想到，八年之后，马斯克真的实现了。至少，部分实现了。
不抬杠，我知道，从技术演示到真正量产，还有太多问题需要解决。但马斯克这哥们就是这样，有些在别人看来完全不着边际的想法，他也能实现。
就像大家经常调侃的那样，马斯克想做的事情，最终都实现了，只是从来没能按时完成。
真硅谷钢铁侠。
特斯拉今天发布的 Roadster，确实太酷炫了。
我大半个下午都在刷各种资料，研究了一圈，发现它的实现思路特有意思。
我们都知道，马斯克手里有两家非常知名的公司，其中 SpaceX 是造火箭的，特斯拉是造汽车和机器人的。
这两个看起来没什么关系的领域，现在竟然在 Roadster 中交融到了一起。
特斯拉尝试把原本用在航天器上的推进技术搬到汽车上，让一辆汽车变成可以控制方向的小火箭。
怎么讲？
大家可以想象一下，把一个气球吹得很鼓，然后突然松开气球口。气体高速喷射出去，气球就会朝相反的方向乱飞。
Roadster 用的也是类似的办法。
只不过，它把气球换成了高压储气罐，再通过阀门和喷嘴，控制气体喷射的方向和力度。
比如，朝下喷射气体，汽车就会获得向上的推力。只要推力足够大，就能克服重力，离开地面。如果朝后喷射，汽车就会向前加速。
这套技术叫冷气体推进器，其实在航天领域已经应用很多年了，主要用来调整航天器的姿态和方向。
和传统的火箭发动机不同，冷气体推进器不需要燃烧燃料，直接释放高压气体就能产生推力。
当然，原理简单并不意味着工程层面的简单，要不然这事也不至于停滞那么多年。
我看了汽车杂志 MotorTrend 的一篇技术分析，里面提到不少细节，也和大家分享下。
从逻辑上讲，一辆汽车想要依靠喷气飞起来，就得随车携带大量的高压气体。所以，特斯拉采用了一种叫 COPV 的高压储气罐，外面包裹着碳纤维复合材料。
这次展示的飞行版 Roadster，配备了总容积约 600 升的高压储气空间，储存的气体主要是氮气。
但光有高压气体还不够。汽车飞起来之后，还得调整方向和保持平衡，这时候就需要精确控制不同喷嘴的喷射力度和时机。
特斯拉这辆 Roadster 在车身不同位置安装了 10 个喷嘴。其中四个朝向车尾，负责向前加速。四个朝下，负责提供向上的推力。另外两个位于车头，帮助汽车调整姿态。
这套设计同样也借鉴了航天器的姿态控制技术。
汽车在地面上可以通过轮胎转向，但腾空以后，就只能依靠喷嘴来调整姿态。无论是保持平衡，还是完成空中翻转，都需要不同位置的喷嘴相互配合。
而且，这种控制必须非常精确。 比如左右两侧的喷射力度稍有偏差，汽车就可能发生意外偏转。
所以，特斯拉专门把连接车尾喷嘴的输气管路设计成相同长度，尽量避免供气不均导致汽车偏转。
我感觉这部分才是整个工程最难的地方。让汽车获得向上的推力，原理很好理解。但要在空中控制好它的姿态和平衡，最后还能平稳降落，就复杂多了。
大家可以回头看看这次发布会的视频。
Roadster 沿着一个巨大的弯曲坡道往上行驶，最后竟然倒挂在了坡道顶部。随后，汽车离开坡道，在空中完成翻转，调整好姿态，最后平稳落地。
这段演示其实用到了两套不同的系统。
空中翻转和降落，依靠的是前面介绍的喷气推进器。而汽车能够倒挂在坡道上，则是因为特斯拉还安装了一套风扇吸附系统。
车底的高速风扇不断抽走空气，降低车底的气压，利用气压差把汽车牢牢吸附在坡道上。可以简单理解成一个巨大的吸盘。
更有意思的是，喷气推进器除了让汽车短暂腾空，还能帮助汽车加速。
电动车的电机功率再大，最终也得通过轮胎把动力传递到地面。但轮胎的抓地力总有上限，动力太大，轮胎就可能打滑。
而喷气推进器可以直接产生向前的推力，不受轮胎抓地力的限制。与此同时，车底的风扇吸附系统，还可以增加轮胎的抓地力。
两套系统结合起来，汽车的加速能力就变得非常夸张。
这次发布会上，特斯拉展示的 Roadster，从静止加速到时速约 97 公里，只用了 0.81 秒。
不过，说到这里，大家肯定和我一样也会想到一个问题。
既然 Roadster 依靠高压气体飞起来，那储气罐里的气体喷完了怎么办？
这恰好是冷气体推进技术的一个重要限制。
我查了 NASA 的相关技术资料，这项技术其实已经相当成熟，结构也比较简单，但能够提供的总冲量有限。
毕竟，一辆汽车能携带的高压气体终究是有限的。喷射越猛烈，产生的推力越大，气体也消耗得越快。
所以，今天我们看到的主要还是短暂腾空和空中姿态控制。
它究竟能够连续飞行多久？一次充气能够完成多少次飞行动作？如果某个喷嘴突然出现故障，又该怎么处理？
这些问题，目前都缺少足够的公开测试数据。
还有高压储气罐的安全性、喷气时对周围环境的影响，以及飞行过程中出现意外的风险，都需要经历大量验证。
现在展示的仍然是原型车。马斯克预计 2028 年开始量产，这次是不是饼就不知道了。
毕竟，Roadster 早在 2017 年就已经公布了，原本计划 2020 年交付，结果一直推迟到了现在。
但我真的是非常佩服马斯克这样的创新者。
记得早在 2018 年，马斯克就公开表示，准备给 Roadster 安装 SpaceX 的推进器，大约 10 个，分布在车身不同位置。当时他甚至提到过，说不定有一天能够让特斯拉飞起来。
大家想想，八年前听到这样的话，是不是觉得这哥们有点异想天开？毕竟，谁会想到给一辆电动车安装火箭推进器呢？
但没想到，八年之后，马斯克真的实现了。至少，部分实现了。
不抬杠，我知道，从技术演示到真正量产，还有太多问题需要解决。但马斯克这哥们就是这样，有些在别人看来完全不着边际的想法，他也能实现。
就像大家经常调侃的那样，马斯克想做的事情，最终都实现了，只是从来没能按时完成。
真硅谷钢铁侠。
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