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马斯克真的要让人类飞向火星了,但这五点你可能会忽略掉


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火星殖民 

昨晚,在墨西哥,国际宇航大会 (International Astronautical Congress,IAC) 上。马斯克终于向全世界介绍了他的「火星殖民」计划,这不光是他想要登上火星的庞大野心的具体实施方案,也包含了他对于人类未来成为星际间物种的设想。

作为带领 SpaceX 、Tesla 和 SolarCity 三家大公司共同前进的马斯克来说。「登上火星」才是他做出这一切事情的最终并且是唯一目标,虽然这一次的演讲,他设想了很多我们从没想过的,或者很难想象的未来场景,但这一切其实他已经思考了很多年。在演讲之后,我们再次整理了一下你可能忽略掉的关键点,希望能让你对于「殖民火星」有更好的理解。

「猛禽(Raptor)」发动机——殖民火星的最强推力

猛禽发动点火照片

就在马斯克演讲之前的上周末,SpaceX 就已经在 Twitter 上宣布新火箭引擎「猛禽(Raptor)」的首次点火成功消息。「猛禽」将会是未来「龙(Dragon)」火箭的组成部分,也会是飞往火星的 BFR(Big Fucking Rocket)的组成部分。

相比于现在猎鹰 9 号上使用的开式循环梅林 1D 引擎,「猛禽 (Raptor)」使用了更先进的分级燃烧循环方式,燃料也采用的是与之前不同的液氧甲烷,这种设计之下,它的工作温度更低,延长了发动机的寿命,同时有了更高的效率。这让它在和旧引擎大小接近的情况下,能达到原来的 3 倍推力。

在飞向火星的飞船上面,将会搭载整整 42 个猛禽发动机,按照每个发动机 67.5 万磅的推力来计算,它们组合在一起将会达到更加惊人的 2873 万磅推力!这么巨大的推力将能够帮助 BFS(Big Fucking Spaceship)起飞,以 5375 英里/小时的速度在宇宙中航行。

可以说,猛禽发动机是 SpaceX 火星殖民计划中最为重要的一步。一旦真正实装并运行成功,那将对人类太空旅行起到强大的推动力。但如此强大的动力之下,乘坐在上面的太空旅行者会怎样呢?恐怕还需要我们更进一步研究。

火星旅行 80 天,建造文明 100 年

飞向火星的旅途中,新的火箭推进器将客运飞船 BFS「Big Fucking Spaceship」送上轨道,然后推进器迅速返回(20 分钟内)地球发射台,满载燃料后被再次送上太空,追上 BFS,为 BFS 的太空飞行提供足够的燃料。完成这一过程之后,BFS 将出发前往火星,而货运 MCT 将再次返回地球。每次 MCT 声控将能够补给 3-5 艘 MCT 飞船。

火箭回收构想

在视频中,我们看到的是 SpaceX 打算如何用火箭将人类送上火星,但是你可能忽略了一点:人类要登上火星,即便是我们之前所说的高达两千多万磅的推力,却仍然需要长达 80-150 天的时间。在这个过程中,即便如马斯克设想的飞船上面有娱乐设施,但是依然是一段漫长的时光。更要面对未知的太空飞行这个随时发生的情况,有人问飞行过程中遇到宇宙射线会怎样,马斯克的回答是会有防护措施。这期间到底有怎样的考虑。马斯克在这次演讲中没有阐述细节。

飞向火星构想

按照马斯克的计划,每两年运送一次,每次运送 100 人,每次航行 80 天到达火星。这样算来,人来要想真正在火星上建立殖民地,拥有能自给自足的文明,需要大概一百年时间。假如多建造这样的飞船,将会加快整个进程,但并非短时间内能达到的目标。

更不要说,登上火星的人即将面对的是一片尚不了解的不毛之地。新的殖民地要建在哪里?整体需要装配吗?人类生存需要的水、食物、空气怎样获得?怎样调节火星表面温度?这些问题马斯克都没有提到,按照马斯克的说法,马斯克只是说道,首批火星开拓者将有宇航员,但不会有儿童,在另一个星球开拓出文明是死亡风险较高的事情。

在时长为一小时的演讲中,马斯克也没有谈到人类到火星之后具体会住在哪里,也没有谈到如何克服火星上恶劣的环境。他说到去火星的旅程相当危险,需要经过大约 80 天的太空漂流后才会到达,随时都会失去生命。但他认为最关键的是尽快能在火星上建造自给自足的文明。这和阿波罗计划不同,「真的是风险极大的冒险」。

往火星的「船票」会降低成本,但是 20 万美元的价格需要时间

SpaceX 官方发推文:如果前往火星的票价高达 100 亿美元/人,是无法创建一个自给自足文明的。

以目前的成本考虑,要送一个人去火星大约会花费 100 亿美元。而这个花费,按照 SpaceX 推文来说,是无法创建一个自给自足的文明的。

所以当听到马斯克说,将来登上火星的成本会降低到大约 20 万美金(大约就是在美国买一间房子的钱)甚至更低的时候,也许你会觉得好像人类距离星际旅行不是那么遥远,甚至可能会有那么点心动。

但是,按照目前的情况,如果要达到马斯克所设想的如此低的「票价」,不光需要技术进步的推动,还需要各种合作。目前 SpaceX 和 NASA 的合作算是这种解决方法。马斯克也说有很多政府和私人组织对投资火星任务很感兴趣。

SpaceX 和 NASA 的合作

马斯克说,即便飞船每次运送 200 人,每两年运送一次,这个时间也是相当长的。而为了加快这个进度,增加足够的飞船会成为一个办法,并且这样也会将「票价」降下来,当大规模运输达成的时候,不论是去火星还是运往其他星球,其实都不再是花费昂贵的事情了。这也就是他说「票价」能够降低到 20 万美元的原因。

当然,即使一切顺利,这最后一步达成需要的时间都会很久。而现在,SpaceX 需要花费数十年时间来完成所有过程中最开始的步骤,这不是说一说就能做到的。但考虑到作为一家从无到有在航天领域逐渐强大的公司,相信 SpaceX 有机会能够实现这样一个廉价宇宙飞行的第一步。

在火星上,人类要怎样将飞船发射回地球?

首先是燃料问题。在视频中,马斯克希望的是 SpaceX 将人从地球送往火星之后,能让飞船再次返回地球,使太空飞船能重复使用,降低成本,这样才会让去往火星的「票价」不至于那么贵。马斯克没有提及在这个过程中的细节问题。但他明确了一件重要的事情:燃料来源甲烷。

从地球携带足够的燃料满足往返需要是相当困难的事情(1 吨重的飞船大约会需要 20-50 吨燃料),马斯克更希望能在飞船到达火星后制造燃料返程。马斯克说 SpaceX 将会依靠火星上的甲烷,确切的说是叫做「deep cryo-methalox」的燃料,因为这种燃料在火星上制造「相对容易」。

其次,从火星上发射物体本身就是一个技术难题,需要离开火星的运输工具(比如飞船)自身就需要大量的燃料以及强力的火箭引擎。如果 SpaceX 真的能在火星上着陆然后又发射回地球,那在工程技术上将是非常大的突破。

这就需要 SpaceX 在火星上建造一个发射场,制造燃料然后将飞船送回地球。因为在火星上,可以利用地下的冰和大气中的二氧化碳,这是物质基础。而如果能制造这种燃料,将减少太空船需要从地球带来的燃料的总量,降低旅行的成本。而飞船在火星上的发射场发射时,也将不再需要助推器,因为火星的重力低于地球,飞船自身的推动力就足够脱离火星的重力。

但是,以上一切设想都基于人类最终能登陆火星,按照现在的技术,上面的每一个环节听上去都像是不可能实现的事情一样。

特斯拉,SolarCity 都是过程,他的最终目标只有这一件事

经过人类改造的火星构想

听上去,除了「猛禽」引擎,马斯克说的这些事情没有一件是能在现在完成的。但是,他还是把这整个计划都告诉给了全世界。我相信,他的想法还会被很多人看做是「疯子」,那又怎样呢?马斯克总是能在说出让人吃惊的计划之后把它变成现实,况且当大家还在想 9 月 1 号猎鹰 9 号意外爆炸对他是否有影响时,我们看到他还是站在台前,跟大家讲着他的「火星之旅」。

马斯克说:「SpaceX 的目标是建立交通运输系统,就像建造联合太平洋铁路那样。」一旦能够将这种运输系统建立起来,就将会为任何想去往火星创造一些新东西,或者建造新基础的人提供非常多的机会。「从冶炼钢铁到制作披萨,人们能在那里做任何事情」。而一旦有能力实现「地球-火星」运输,那么其他星球(比如月球),或者太阳系中更远的星球都能够用这样的方式进行运输。

之前的飞船命名时,马斯克曾经说新的飞船不应该只是服务于火星的,所以他没有把名字命名为「火星运输飞船(MCT)」,他很喜欢《银河系漫游指南》里那艘飞船「黄金之心(Heart of Gold)」的名字,所以第一艘非常或许会以此来命名。「黄金之心」出现在作家 Douglas Adams 1978 创作的广播剧和随后的图书中的船,用来拯救故事的男主角。它是第一艘使用了「无限不可能性驱动」(Infinite Improbability drive)的超级飞船。马斯克很喜欢这个设定,因为他觉得 SpaceX 将来登上火星的太空船就像「黄金之心」被「无限不可能」一样来驱动。

所以,不论说他是「先行者」还是「莽夫」,对于马斯克来说,他都不会在意,他要做的是实现自己的目标。如他所说「这会是一场难以置信的冒险,我能想象出它对大家的激励。每天的生活远不是解决问题这样,当你醒来,对未来感到兴奋,然后被鼓励,然后你才生活下去。」我想,不论结果会怎样,作为这个时代的参与者,我们应该抱有期待。

内容参考: TheVerge

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