如何正确围观伊隆·马斯克的火星殖民计划? | 黑马荐文
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如何正确围观伊隆·马斯克的火星殖民计划? | 黑马荐文

“某些时候,我所相信的那个东西实在太过重要了,哪怕是失败我也必须去做。”

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推荐理由:地球已经留不住科学狂人了,明天,他将公布自己的宇宙大计——火星殖民计划。阅读本文之前,你可能不知道:马斯克的 Big Fucking Rocket Big Fucking Spaceship 是什么?马斯克想要一次 “地球-火星” 往返航班到了火星,我们住哪儿读了这些,你将对明天发布会内容了如指掌。本文由深蓝DeeperBlue(ID:deeperbluetech)授权i黑马发布。

国际宇航大会(IAC)即将在墨西哥瓜达拉哈拉举行,就是明天(9 月 27 日)。

在这个大会上,SpaceX 的创始人伊隆·马斯克(Elon Musk) 将发表演讲,题为“让人类成为多星球物种”(Making Humans a Multiplanetary Species),首次完整描述“我们将如何殖民红色星球”。

看起来,伊隆·马斯克这个月过得并不省心。2016 年 9 月 1 日,SpaceX 猎鹰九号火箭在位于佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射台上爆炸了。SpaceX 不得不停止了一切航天飞行项目,并试图找出事故发生的原因。

猎鹰九号花了 Facebook 创始人扎克伯格 (Mark Zuckberg)两亿美金,Facebook 想要这颗卫星给全球未接入互联网的地区带去网络。但现在他们不得不停止这一项目。扎克伯格发推特说:“我非常难过 (I am deeply dispointed).”

但是,SpaceX 确认:这次失败不会改变马斯克在国际宇航大会(IAC)上发言的内容。

把人类送上火星居住这条路看起来如此荒诞,但马斯克在 YC 合伙人 Sam Altman 专访的时候是这么说的: “某些时候,我所相信的那个东西实在太过重要了,哪怕是失败我也必须去做。”

马斯克没有少说 SpaceX 对人类的意义。在 2014 年《万古杂志》( Aeon Magazine )的采访中,马斯克说道:“我认为让人类在多个行星上生活是十分符合人道主义精神的,因为当一些毁灭性事件发生时,这样做可以保证人类的存在。”

“我确信移民火星成功的可能之一就是建立起一个可以自我维持的、能够自行发展的火星殖民地。我现在确信它是行得通的。” 一年前,马斯克对 YC 合伙人 Sam Altman 说,“我的火星计划是用十年时间,做到能够把一定数量的人类送上火星。快一点的话,大概需要九年。在这之前,我需要确保 SpaceX 不能死掉,确保我自己也不能死掉;或即便我真的死了,也要确保有人能把火星计划继续下去。”

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想象中的火星殖民地

马斯克曾在去年 12 月对《GQ》杂志说,“我想这对于人们来说一定非常疯狂,无论如何。”

还有十年不到,在马斯克的计划中,一艘装满人类乘客的飞船即将发射去往火星。这对一个现在还没把一个人送上太空的公司来说,时间似乎太紧了。也正是因为如此,我们对这次国际宇航大会(IAC)上马斯克的演讲如此关注。

在大戏开演之前,先看看我们搜集的关于马斯克火星殖民计划的 “前情提要”。友情提示:这份前情提要里,未知的比已知的来得多;以及对于马斯克的火星殖民计划,看好的人其实没那么多。

Big Fucking Rocket:超级大火箭

马斯克火星计划主要依靠两个 “大家伙”:一个巨型的的火箭助推器,和一个能够载人、载货到火星表面的巨大的宇宙飞船。助推器帮助宇宙飞船从地球上发射,之后,宇宙飞船将继续航行直到火星。

这两个运载工具常常被称为 “火星殖民运输器 (Mars Colonial Transporter)”,简称 MCT。然而,马斯克上周否定了这个名字,所以现在它们被称为 “星际运输系统”。马斯克认为这些运载工具的使用范围并不局限于火星。

伊隆·马斯克的推特是这么说的:

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最终,MCT 的使用范围会超越火星,所以它需要一个新名字。— Elon Musk (@elonmusk) September 17, 2016.

SpaceX 公司计划打造的巨型火箭代号叫 BFR,是 Big Fucking Rocket 的首字母缩略词。这个代号让人联想到在电子游戏《毁灭战士》中,有一把巨枪名为 BFG (Big Fucking Gun)。

在 Reddit 网站 2015 年 1 月的“有问必答”节目中,马斯克说这款助推器将发射一艘装满 100 吨有效荷载的宇宙飞船前往火星。这次运往火星的货物数量将大于之前人类历史上的任何一次。所以,从名字我们也可以知道,这款火箭非常巨大;它可能和之前载人登月的土星五号运载火箭一样大,甚至更大。

“一切都得几何倍地大。你要知道,及时要把一个两层的房子一路送到火星,你需要一个非常非常大的火箭。” 鲍比·布劳恩(Bobby Braun),乔治亚理工学院空间技术专业的副教授,在接受美国科技媒体 The Verge 的采访中说。

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预计明年发射的猎鹰重型火箭的艺术效果图。BFR 火箭可能比这款火箭更大,并且只有一个核心。

马斯克曾说这款运载工具将只有一个巨大的火箭核心 (a single massive rocket core)。而且,BFR 火箭极有可能是可重复使用的(不是单次发射完了就不管了),就像 SpaceX 的猎鹰九号(Falcon 9)火箭一样。怎样制造这样一个巨大的运载工具?制造成本是多少?这些问题大家并不清楚。

Big Fucking Spaceship:超级大飞船

打造 BFR 火箭的目的是为了搭载一艘巨大的飞船飞向太空。这艘飞船代号为 BFS,是 Big Fucking Spaceship(大飞船)的缩写。这艘飞船将成为搭载乘客前往火星殖民地的主要工具。

但现在这艘飞船的结构和操作流程还不为人知。有人猜想 BFS 飞船是否通过自旋产生人造重力,以减轻乘客们肌肉或骨质密度的流失。还有很多猜测是关于飞船如何保护宇航员免受深空辐射和太阳耀斑的伤害的。

大问题是:BFS 飞船如何在火星上着陆?这是一个棘手的问题,因为火星稀薄的大气层不能提供足够的缓冲,使飞行中的飞船减速。它的大气层密度只有地球的百分之一。所以大块的货物在飞行途中速度太快,着陆时可能会猛烈撞击地面。

这不仅仅是 SpaceX 公司遇到的难题;就连美国国家航空航天局现在也只能保证一吨的货物完好地降落在火星。好奇号火星探测车(Curiosity rover)在着陆时使用了降落伞和空中吊车。但是,马斯克面临的是 BFS 飞船运载的多达 100 吨重的人和货的着陆问题——这大约是好奇号着陆重量的 100 倍。

鲍比·布劳恩(Bobby Braun)认为,SpaceX 公司不会学美国国家航空航天局的方法来解决货物着陆问题 。相反地,它可能找到一种方法能利用火箭发动机来控制着陆。这种方法叫超声波制动推进,SpaceX 公司在发射猎鹰九号时就是用这种方法着陆的。

然而,人们现在还不能确定是整个 BFS 飞船都能在火星上着陆,还是只有飞船的一部分载着人员和货物降落在火星表面。

 “猛禽” 发动机和 “红龙任务”

无论是 BFR 火箭还是 BFS 飞船,它们的核心部件都是 “猛禽”——SpaceX 公司 2009 年研发的新款巨型发动机。

马斯克说,这款 “猛禽” 发动机 可以在发射时产生 50 万磅的推力,就跟航天飞机的主发动机一样有力。它使用液态甲烷作为燃料,这一点和猎鹰九号火箭上的 “灰背隼” 发动机不同。“灰背隼” 发动机用的是柴油燃料。根据乔治亚理工空间技术专业的副教授布劳恩推测,燃料种类的变换可能是因为在火星上可以通过地下冰和二氧化碳来生成甲烷。这就意味着 “猛禽” 发动机能够在火星上 “补充燃料”。

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“猛禽” 发动机的一个组件正在美国国家航空航天局斯坦尼斯航天中心接受测试。

在 SpaceX 研发的一大堆 “猛禽” 发动机中,有多少是发动 BFR 火箭的,多少是发动 BRS 飞船的,目前尚未明确。

SpaceX 公司的董事长和首席运营官特维尔·肖特韦尔(Gwynne Shotwell)称,第一个按原物尺寸制作的 “猛禽” 发动机已经在今年年初送到位于德克萨斯州的麦格雷尔测试中心接受检验。

在人类到达火星之前,在火星上居住所需的设备都必须送抵火星。当移民到火星的人类到达,他们需要来自地球的食物和物资,以及应对设备损毁或故障的替换零件。

马斯克的解决办法就是 2016 年年初宣布的 “红龙任务”(Red Dragon missions)。2018 年,SpaceX 公司计划向火星发射一款 “龙号载货密封舱”(Dragon cargo capsule),这些密封舱将为火星移民们带去物资和替换零件。

按 SpaceX 公司的计划,龙号载货密封舱将于 2017 年进行首航。这款密封舱将安装在重型运载火箭——猎鹰重型火箭的顶部。当这款龙号密封舱到达火星时,它将使用超声波制动(supersonic retro propulsion)推进的方法来着陆。

SpaceX 公司计划每隔 26 个月实行一次 “红龙任务”——发射时间是地球和火星的运行轨道最接近的时候。这种设计是为了建立一条通往火星的可靠线路。

往返地球?

和火星一号计划不同的是,马斯克的火星殖民计划是允许人们重返地球——火星一号计划 (Mars One project) 承诺的是一次去往火星的单程旅行。

2013 年荷兰非营利组织 “火星一号”(Mars One)宣布公开征集前往火星的地球人,送出两男两女四名地球人去往火星,但这四个人将不再回来。

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“火星一号”计划 2016-2021 年利用 SpaceX 的“龙飞船”探测卫星,2022-2023 年完成 4 名志愿者的登陆,每一名团队成员将会拥有一个类似于上图的居住单元。

“我们得把这艘宇宙飞船带回来”,马斯克在 2014 年麻省理工航空航天百年纪念大会( MIT Aeronautics and Astronautics Centennial Symposium in 2014)上说,“这些宇宙飞船造价高,而且制造困难。我们不能把飞船留在火星。所以不管人们愿不愿意回来——如果他们不愿回来也可以跳下飞船。

那么问题来了,这艘宇宙飞船怎样重返地球呢?事实上,在之前没有任何其他宇宙运载工具从火星表面重返地球。

从火星上完成发射是一件不可思议的事;它要求运载工具在着陆时,还保留有发动机和足够的燃料,使其可以从火星上起飞,再次回到地球。然而,如果马斯克能够在火星上就直接为他的运载工具补充燃料,那么从火星上起飞并重返地球也就可能实现。

其实,哪怕不回地球,仅仅关于关于 BFS 飞船如何得到足够的燃料飞往火星的问题,人们都有很多猜测。

发射这样一个巨大的运载工具会用掉很多燃料,这意味着在到达火星之前这艘宇宙飞船需要补给。有媒体猜测,马斯克可能用其他的火箭为 BFS 飞船送去燃料。

到了火星,我们住哪?

马斯克没怎么对外公布人类在火星上将会住在哪里。

移民到火星上的地球人需要一个生命保障系统:有可供呼吸的空气,有清洁可循环的水源,有足够的食物。当然,大多数的科学家一致认为我们到了火星上还是要依靠火星的土地生活。

“提供足够的食物、饮水和空气是首要任务,但肯定不是长久之计。” 克里斯·麦克凯伊(Chris McKay),美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的一位行星科学家,在接受媒体访问时说,“也许最初几年,大家能靠自己带去的食物生活,但是最终我们还是要自己在火星上生产食物。

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毕格罗航天公司制作的充气型太空栖息地。SpaceX 公司将在火星项目中使用怎样的栖息地,目前仍未有定论。

为火星移民提供食物面临诸多挑战。比如说,火星土壤中包含一种高氯酸盐,这种盐对人类来说是毒药。所以如果要在火星上种庄稼,人们要么使用从地球上带去的土壤,要么使用某些方法把火星的土壤进行净化。

这是一个巨大的困难,目前还没有人能解决它。” 行星科学家麦克凯伊说。

火星上的辐射水平也比地球高,环境更加寒冷,重力只有地球的三分之一。所有这些因素如果没有得到妥善处理,会对人体造成严重伤害。

我们不知道是否能从明天马斯克的演讲中得到这些问题的答案。

“SpaceX 是一个航天运输公司,”乔治亚理工学院空间技术专业的副教授布劳恩(Bobby Braun)说,“我想大家能听到的大部分都是关于航天运输建构的讨论。SpaceX 在保证人类安全方面需要其他公司的技术支持。”

除此之外,还有很多问题。 比如,什么样的人能够去火星?所需费用是多少?

“我认为这是极其困难的,” 查尔斯·米勒(Charles Miller)NexGen 航天咨询公司 CEO 在接受媒体采访中说道,“我赞赏马斯克创造第二个人类社会的理念,但是这太难了,不是说有理想,就能把复杂问题简单化。

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