舒畅世界观察：AI设计的太空飞船火箭发动机超人类理解

最近，一种新型的火箭发动机已经问世。它和马斯克SpaceX的Raptor 3火箭发动机颇为相似、但内部结构非常奇特。

这种发动机的外形看起来相当简洁、漂亮，不像传统火箭发动机那样复杂。然而，当视频展示发动机的内部结构，却令人叹为观止：里面布满了密密麻麻、类似人体血管一样蜿蜒曲折的细小管道。这些管道排列紧凑，结构极其精巧，远远超出了传统工程师依靠常规人工绘图方式容易实现的复杂程度。这种新型的发动机是结合了AI+计算工程系统+金属3D打印技术制造出来的。

发动机燃烧室内部温度高达3000摄氏度，而外部金属结构却能通过精密的冷却系统保持在安全温度范围内。要知道，3000摄氏度足以熔化绝大多数普通金属。这种结构究竟是怎样设计出来的？

开发这项技术的是LEAP 71的科技公司。LEAP 71与马斯克的SpaceX的最新一代Raptor 3（猛禽3）发动机，都采用了极其复杂的内部冷却结构。两者都利用复杂的内部通道解决极端高温条件下的冷却问题，然后采用3D打印技术，一气呵成成为产品。两者相同之处是外部看上去非常漂亮，大量原来暴露在发动机外部的管道和零件完全消失不见了，这是怎样做到的呢？

SpaceX的发动机主要依靠自己的工程师团队研发，结合计算机辅助设计、仿真计算、先进材料及3D打印等技术，经过大量测试和不断改进，才形成今天的成熟产品。

而LEAP 71最重要的技术突破，是把大量物理规律和工程设计知识编入AI辅助的计算系统。2024年6月14日，LEAP 71第一台采用其计算工程系统设计的液体火箭发动机，在英国Westcott试验场成功点火。发动机设计推力为5000牛顿，相当于大约500公斤力。试验首先进行了3.5秒的点火，随后又完成了12秒的燃烧测试。试验结束后，工程师检查发现，发动机结构保持完整！非常成功！同年12月18日，LEAP 71又成功测试了一台结构更加复杂的气动塞发动机（Aerospike Engine）。到了2025年12月，该公司已经能够在不到三个星期的研发周期内，完成两款不同的2万牛顿级液氧甲烷发动机从设计到首次点火的过程。

这项技术真正令人震撼的是发动机结构的精巧，而以及它代表的是一种全新的研制的方式：AI+传统计算工程软件，大幅减少传统发动机设计所需的引发科学家的人为的干预和反复修改。

二、3000度的烈焰为什么没有烧毁发动机？

这是视频中最令人惊讶的地方。

火箭发动机燃烧室的温度可以达到3000摄氏度左右，而普通铜的熔点只有大约1085摄氏度。按照一般人的直觉，这样的发动机岂不是瞬间就会熔化？关键在于一种叫作再生冷却（Regenerative Cooling）的技术。工程师在发动机金属壁内部设置大量细小通道，让低温燃料或氧化剂先经过这些通道，吸收燃烧室传来的热量，再进入燃烧室参与燃烧。这样，燃烧室内虽然温度极高，但金属壁却能通过持续流动的冷却介质不断散热，避免被高温烧毁。它和SpaceX的Raptor一样，从原理上设计成极其复杂的、排列紧密的冷却通道，使冷却介质能够有效吸收发动机内部的热量。

这种复杂的内部结构，如果完全依靠传统人工绘图和加工方法，不仅设计困难，制造也极其复杂。而现在，先进的计算工程系统能够自动生成这些结构，再通过金属3D打印技术将其制造出来。而最后产品的内部结构令这些专家们看了以后头皮发麻，因为他们很难理解，为什么人工智能设计出这种奇异的结构，而效果又是那么得好！连内部3000°的高温，这个难题的解决非常巧妙，很令人赞赏！

2024年12月，一个高度为210毫米、使用铜合金制造的小型气动塞发动机，金属3D打印时间不到62小时。经过点火试验，一切正常，3000°的温度不是问题！

2025年11月6日，2026年3月，LEAP 71分别和与德国和中国两家专业高科技公司，合作制造了600毫米的大型火箭发动机喷注头和高约一米、设计推力达到20万牛顿的大型气动塞发动机。

以上成果证明，人工智能与现代制造技术相结合，可以在较短时间内制造出极其复杂、安全度要求极高的，成本也是极其昂贵的火箭发动机。

四、人工智能为什么能够做得这么快这么好？

传统的发动机设计，需要工程师使用计算机辅助设计软件，反复绘图、计算、修改和验证。每改变一个参数，都可能牵涉大量其他结构的调整。

LEAP 71开发的Noyron计算工程系统，则采用了完全不同的方法，把过去分散在不同工程师手中的复杂设计工作，整合成一套能够自动执行的计算流程交给人工智能去处理。接下来的整个流程就是

AI辅助设计 → 3D打印制造 → 实际点火测试 → 收集反馈数据 → 工程师根据数据修正AI计算模型 → 再次设计。

过去需要工程师大量手工、反复实验的的工作，现在可以由计算系统自动执行。

这不仅提高了设计速度，也使工程师能够尝试过去由于结构过于复杂、设计成本过高而难以实现的新方案。

五、人类真的已经无法理解AI的设计了吗？

从这些发动机的复杂结构来看，人工智能辅助的计算系统，确实已经能够生成一些远远超出传统人工设计方式容易实现的工程结构。这个发动机里面的那些细微的道管，就形状如同人体血管一样，弯曲交错，形成一个冷却通道系统，既不是为了美观，也不是随意排列，而是服从流体力学、热传导和制造条件等一系列复杂约束。专家们能够理解其中的基本物理原理，却很难凭自己的智力去设计出这样一个复杂、完美的系统

随着人工智能和自主优化技术的进一步发展，未来的工程系统可能越来越多地采用这种设计方式。

六、这项技术对人类意味着什么？

我认为，这件事至少带来了3个重要启示。

第一，人工智能正进入真实的高精端产品的设计和生产，并且有可能代替专家和工程师，设计出更先进、更完美的产品

第二，极为复杂、适用于特殊环境（如太空飞行）的火箭发动机设计，将变得更加简单、快速、高效。

第三，最令人关注的，就是人工智能高度发展可能带来的难以预料的风险。

不久前，世界上多名著名数学家已经感叹，人工智能的智力未来可能超越世界上最优秀的数学家。人工智能能够用一些匪夷所思的方法，并在很短的时间内完美地解决，几百年甚至更长时间的困扰数学家的世界最难的数学问题。而他的证明方法居然是，有些数学家感叹，要花很长的时间才能理解他的证明方法和解决方法：人工智能解题的方法和人类最聪明的人的思路不一样——这似乎说明，人类的智商很快就将被人工智能所超过！这就意味着，未来推动世界快速发展的最重要的发明创造的力量，可能不在于人类，而在于人工智能

其实，早在多年前，当IBM的计算机“深蓝”打败国际象棋世界冠军，以及后来Google DeepMind的AlphaGo打败世界围棋高手时，类似的情况就已经出现。

而AI帮助设计的这种新型火箭发动机结构，也再次说明，人工智能与先进计算系统采取的方法，在某些特定任务上已经能够超越人类传统的设计能力。

而这正是为什么人工智能教父辛顿博士深感担忧之处

当人工智能的智力大大超越人类的时候，如果再加上它具有自主意识，那么人类还能不能有效地控制人工智能系统？人类会不会被这些聪明绝顶的人工智能系统所控制？如果真的是这样，那么人类的安全还能得到保障吗？

人工智能教父、图灵奖得主辛顿博士就曾经解释过他的担忧。他认为，从整个地球生物发展史来看：在人类熟悉的世界里，通常是智力较高的人类控制其他动物。那么未来呢？如果人工智能的智力高于人类，会不会出现相同的情况？

如果真的到了那一天，这种强大的技术，也可能给社会安全乃至人类生存带来严重风险。

到目前为止，世界各国政府都在投入极大的人力和投资，不顾一切地快速发展人工智能，而人工智能的发展速度已经证明是一种指数型的发展速度。

这就必然会产生一个问题：在未来的两三年当中，人工智能的智力将大大超越整个人类，那么到那个时候，人类还能主宰一切吗？或者是反过来，被人工智能所主宰