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殖民火星?伊隆 · 马斯克给出了全套方案

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geekpark」是一个已被知乎认证的「机构帐号」,文末有对这位新朋友的介绍:)

如何评价伊隆 · 马斯克的「殖民火星大计划」?

geekpark,关注微信公众号:geekpark | 微博 @极客公园

毫无疑问,火星已经成为了人类在未来多年内最有可能进行深度开发的地外星体,伊隆•马斯克(Elon Musk)尤其认同这一点。「殖民火星」从来就是他的目标,这一点从他 2002 年成立 SpaceX 起就未改变过。

今天,他在于墨西哥城举行的第 67 届国际宇航大会(International Astronautical Congress,IAC) 上比较详细地介绍了自己的「火星殖民」计划,从其中,我们大概可以了解这个项目的具体细节。

当然,虽然他给出了不少的细节,比如飞船的尺寸、火箭发动机的具体数据等等,但还是有很多的细节问题没能得到解决。不过马斯克自己又给自己设立了不少时间点,所以,虽然这次的发布会不够完美,但我们在接下来的几年也许能够持续对此事有一个长期的观察了。

  • 想上火星?看看马斯克给你提供的全套方案吧

一上来,马斯克就为我们列出来四项要实现一次可负担得起的火星之旅的基本要素:

可重复使用性、在太空轨道上进行补给、在火星上制造推进剂、以及使用正确的推进剂。

1. 第一点当然大家都能理解,而且是必须要实现的。就像其他任何的出行方式一样,如果一架飞机只能使用一次,那谁也负担不起。如果使用传统的方式,那成本将会是每人 100 亿美元。

2. 就第二点而言,马斯克表示,如果不能做到这一点,那每张前往火星的票将会增加 500 倍。

3. 第三点的意义在于它能让你从火星返回地球,毕竟你很难做到从地球起飞时就保证能携带足够多的燃料。

4. 针对合适的燃料这一点,马斯克对比了可能的几个选项,比如煤油、氢氧气等等,但他认为「甲烷是一个更好的选择」。因为甲烷在火星上制造起来「相当容易」。

下面,我们来看看马斯克提供的完整版火星旅行的 CG 视频,先来在这种趋近科幻的氛围中感受一下他的想法:

超级震撼!SpaceX 星际运输系统 - 腾讯视频

从中,我们大概可以看出其基本流程:由火箭推进器将飞船 BFS「Big F**king Spaceship」送上轨道,然后推进器迅速返回发射台,等 SpaceX 为其装上燃料箱,它再飞回去追上 BFS,为 BFS 的太空飞行提供足够的燃料。完成这一过程之后,二者将再次分手,推进器返回地球,BFS 将展开 200 千瓦的太阳能电池板继续前往火星。

当然,其中的重点就是 BFR 返回地球的部分。鉴于 Falcon 9 之前已经尝试过了成功着陆返回,所以这点还是值得期待的。马斯克同时也表示 BFR 将会在 20 分钟内完成这一过程,为 BFS 提供更多的燃料。而这种能够回收的火箭将能被反复使用 1000 次左右。

然后,让我们来具体看看一些关键部分。

这是 BFS 飞船的样子,它的主体结构由碳纤维构成,当然这其中还有很大的技术难题,那就是如何去抵御太空超低温。同时,它在尺寸上也将会有一个飞跃式的进展。目前人类使用过的最高、最大、最重、推力最强的火箭是土星五号,但火星飞行器将会在尺寸上大大超过它,下面是马斯克给出的图示。

(右起第五个是现在的 Falcon 9 火箭)

火箭的直径将达到 12 米,堆积高度也将达到 122 米;而飞船的直径将会是 17 米,长度将会是 49.5 米。因为根据马斯克的想法,飞船中将会装有 100 位乘客以及他们的各种行李设施,所以必须要有足够大的空间。同时,他也表示,未来的他的真正目标是一次携带 200 位乘客前去火星。

而在推进装置方面,大家都知道昨天他们才成功测试了自己的 Raptor Engine(猛禽发动机),这也是整个设计中最困难的部分。而这个长度达到 77.5 米的推进装置将会携带有整整 42 个猛禽发动机,它将会以 2873 万磅的推力帮助 BFS 起飞,并以最高 5375 公里 / 小时的速度在宇宙中航行。最终整个旅行的时间将会在 80 天左右。

(42 个发动机的分布)

在到达火星之后,飞船将凭借火箭发动机的能力着陆,然后就像《火星救援》中一样,乘客们将依靠船舱等设备进行长期的殖民生活。通过大概 20-50 次的火星运输,我们大概能在 40-100 年中实现在火星上任何一个地点的完全自给式文明生活。届时火星上也许会有 100 万人。

最终,我们去一次火星的成本也许就和买一栋小房子的价钱差不多,大概 20 万美元。

  • 但这还是一个有很多问题没解答的「马斯克式」计划

当然,遗憾的是,马斯克在自己超过一个小时的演讲中仍然没能提供一些很重要的东西,比如我们究竟该如何在火星上生存下去。同时,他也对宇宙中可能出现的种种安全考量忽略了过去。

当有记者询问有关宇宙射线的威胁时,马斯克只是简单地表示「它只是会在癌症方面带来一些轻微的影响」,而且「应该会有某种防护措施」。

同时,他还提到了会在火星上建设一个人工磁场以偏离太空粒子的威胁。不过如同之前一样,他仍然没有提到该如何建设这个人工磁场。而如果你仔细观看他的整场演讲,你会发现类似的细节疑问还有很多。

不过,如同之前他的一贯表现那样,即使还有很多事情没有解决,他仍然先给自己立下了不少的时间节点:2018 年进行 Red Dragon(红龙任务)、2019 年进行推进器的测试、从 2023 年正式开始进行火星飞行。最终,它将会在 2020 年代的后半段将人类送上火星。

所以,毫无疑问,这又是一个「马斯克式」的大胆计划。如同之前的自动驾驶技术一样,它也是在仍然有许多技术问题没有完全解决的情况下就大胆马上尝试,所以你很难说他这是「敢为人先」还是「不计后果的鲁莽」。

但毫无疑问,这次马斯克又将自己放在了全世界所有其他人前面,我们就来看看他能给出一个怎样的答卷了。毕竟,我自己也是很想上火星看看呢。

或许你还想知道更多的:

放眼全球来看,在 10 月 4 号的 Google 发布会之前,科技圈最重要、同时也是最值得大家关注的事属伊隆•马斯克(Elon Musk)和他的「火星殖民」。

是的,又是马斯克。尽管他在最近由于猎鹰九号的爆炸事故以及 Tesla 自动驾驶车祸事件颇受争议。然而,你仍然不得不承认他才是科技圈现在最大的玩家。

他的这个庞大的野心,也许这是你第一次听说。这究竟是一次野心家赚取眼球的噱头,还是实干者的梦想之旅。

  • 关于飞上火星,马斯克早已有了一些想法

也许你知道 SpaceX 最知名的项目是他们承担了 NASA 向国际空间站运送物资的任务。然而,当它在 2002 年成立的时候,他们就有一个非常清晰、宏大而又理想化的终极目标,那就是「殖民火星」。

马斯克曾经说过,有两点让他觉得势在必行。第一点,因为这是一次令人兴奋的旅程,而我们也需要这样的宏大理想;第二点则是为了人类的长久生存。如果一个灾难摧毁了地球,不管是天灾还是人祸,只要我们在其他地方有了一块殖民地,人类文明就可以在宇宙中延续下去。在他的想法中,多星球化是理所当然的事。

马斯克将这比作在电脑中进行备份,是一种谨慎处事的做法,「你会给你的硬盘备份......也许我们也应该给我们的生命备份,不是吗?」

要做到这件事显然不能一蹴而就,SpaceX 公司的存在是为了从多方面促进这个目标:去开发可重复使用的火箭技术,因为我们需要运载非常多的人和货物去火星;为了实现这个目标,它当然也需要赚钱来让自己继续发展下去;同时,还要想出可以在地球与火星之间来回穿梭的办法。

在之前,马斯克曾经表示过要在去年年底之前公布具体的计划,不过由于种种原因,这个事件一推再推。终于,本周他终于向全世界宣布了这件事。

下面,让我们来看看要做到这件事,他们都需要哪些准备。

· BFR 及 BFS

马斯克是个疯子,这点不仅从他的行动上能看出来,从一些细节处也能看到,比如起名字。BFR 和 BFS 的全名打出来都可能「被河蟹」,因为中间那个「F」代表的是「F**king」(都不知道到时候中文媒体该怎么翻译它)。

「Big F**king Rocket」和「Big F**king Spaceship」是马斯克殖民火星的两大基础。

这些名字都是马斯克自己想出来的,「这里我参考了一个电子游戏。在初版的《毁灭战士(Doom)》中,他们使用的机枪都像是 BFG 9000 那样的疯狂机枪,所以这个名字有点从这个游戏中得到灵感。当然,这不是它的官方名称。」

当然,这些只是他在名字上的孩子气。真正的「干货」在下面。

「想去火星需要由两部分组成:一个助推火箭和一个宇宙飞船。助推火箭只是让它摆脱地球的引力,因为地球的引力和大气层真的很强大;而宇宙飞船从火星飞回地球的时候就不用助推火箭了,因为火星的引力与大气层都很弱小,所以它有足够的能力回来,它只是需要我们帮助它离开地球。」

· 红龙任务(Red Dragon)

显然,如果你想让人类「殖民」火星,你要让他们能在那里长期待下去。所以,为了解决这个问题,马斯克在今年年初的时候推出了 Red Dragon 任务。

它的具体细节就是在 2018 年的时候向火星发射一架「龙号货物运输舱(Dragon cargo capsule)」,它将会在明年进行测试,以观察它究竟能否将物资运送到火星表面。如果成功,它将会每 26 个月发射一次,因为每隔这段时间地球和火星之间的距离将会变得最短。

  • 还有很多需要解决的谜题(有关此点前部分内容已经阐释了马斯克在发布会上对此的解释)

· 燃料。目前有关 BFS 将会如何携带足够的燃料去火星已经有了很多的猜测,因为这样长的距离需要很大的燃料空间。

· 如何返回地球。马斯克的火星一号计划(Mars One project)只是一次前往火星的单程旅行,但显然,他真正想要的是能够往返。马斯克也在 2014 年的时候表示:「这些飞船都很贵,你不能就把他们丢在那里。」

然而如何做到这一点还是个未知数,毕竟之前从未有飞行器做到这一点。因为这里面的难度很大,意味着你不仅要成功着陆,还得有足够的能力和燃料从火星上起飞并飞回地球。

· 让人类在火星上生存。这一点尤为困难,马斯克也很少谈到这一点。比如你在火星上需要空气、食物和水,但把食物带上火星还有可能,但想在上面自己生产食物就很困难了。所以,想要实现《火星救援》中的场景还有很长的路要走。

· 成本。这点都不用赘言了,看看上面简单提到的这些内容,你就知道这绝对代价异常的高。

  • 我们有权力在火星上为所欲为吗?

但是,尽管困难重重,但马斯克的决心不容小觑。

「我们有一个机会去在火星上建设一个自给自足的基地,但这样的机会能维持多长的时间谁也不知道」,这是他的解释。

「在某种意外使得地球科技倒退之前,让我们赶紧去做这件事吧。而这个基地能在飞船无法飞行之前完成自给自足的任务吗?......我的意思是,我们不能认为第三次世界大战毫无可能。你知道的,在 1912 年的时候,人们认为这是一个和平与繁荣的新时代,他们说这真是一个黄金时代,战争不可能再发生了。接着的事你都知道了,一战和二战接踵而至,然后还有冷战。所以我认为,我们必须承认第三次世界大战绝对有发生的可能,而如果它真的发生了,那绝对会比人类历史上所发生的任何事情都要糟糕,比如说核武器就会被使用。我的意思是,到时候绝对会出现强大的反技术运动,宗教极端主义也会增加,就比如像今天的 ISIS 这样。」

这是他之前接受《GQ》杂志采访时发表的内容,可以看出他对于让人类多一个生存的空间非常在意。为了早日做到这一点,他甚至还提出了一个颇为激进的方案:「比如在火星的两极扔两个热核武器。」

马斯克后来就这点进行了解释,他说自己的想法只是去在火星的两极投掷可多次引爆的混合型炸弹。「并非真的核武器,」他说道,「我觉得许多人并没有意识到太阳也是一个巨大的混合型爆炸体,而我们谈论的只是将这种发生着太阳身上的过程复制到火星上。它不会产生辐射、蘑菇云或是带有辐射性的尘埃体这类东西的。」

即便如此,这种思考方式还是太有攻击性了。要考虑到,NASA 的无人火星任务还禁止飞行器在有可能有水源的地点着陆,这样做是为了防止将地球上的污染带给火星。但马斯克对于这样的顾虑嗤之以鼻,「就我们目前看到的而言,在火星表面没发现任何有生命存在的证据,最好的情况也只是在地下有可能存在微生物。」

但是,在这颗星球上是否存在生命似乎成为了一个道德问题:我们有权在火星上为所欲为吗?

对于马斯克而言,这不是问题。「如果上面没有生命,那就没有道德的问题」,他坚持这样认为,「我的意思是,事实上,如果这意味着我们能在上面保存地球的生命,那不去这样做才是不道德的。」

现在,到目前为止,发布会已经结束,其中「火星殖民」内容他都已阐述,你还对这个「疯子」的「上火星」还有什么疑问吗?

不知道我们究竟能不能在有生之年到达火星。


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文 | 龟途慢慢

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