发起人:高聪 初入职场

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    Elon Musk 公布其「火星殖民」计划,20 万美元让你成为「火星人」

    极客公园微信号:geekpark

    文 | 龟途慢慢

    (你没看错 本人的提问看看本人究竟说什么)

    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,埃隆•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 http://v.qq.com/x/page/q002144axze.html

    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 Fucking 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:
    
  2. 土豆泥
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    这是一个长答案,只是为所有想了解这个计划的童鞋做一个简单的科普:

    分为两个部分:1)开胃菜;2)主食。

    ————————————————————————————————————-

    开胃菜:

    首先,我们来看一下人类这最近50年以来的星际探索:

    图片来自对比于一旁星罗密布的月球任务,只有38次上访的火星任务似乎小的像盒蚊香,然而你所看到的月球任务的超大部分比例来自1960~1980年间,抛开冷战的背景不谈,载人登陆的秘技似乎被锁在了黄金岁月之中,无人解锁的后果就是技术断层(载人卫星那是去近地轨道)。

    各位80后的看官可曾记得小时候,总有电视报纸宣传要如何登陆火星,可一讲就是30年过去了。

    记得曾经看到过在Quora上关于“我们是如何丢失登月技术?”这一问题的讨论,作为前NASA攻城狮兼宇航员的Robert Frost提供了一个非常客观的答案:

    So, when the Apollo program ended, the factories that assembled those vehicles were retasked or shut down. The jigs were disassembled. The molds were destroyed. The technicians, engineers, scientists, and flight controllers moved onto other jobs. Over time, some of the materials used became obsolete.

    ······

    We don’t have the factories or tools. We don’t have the materials. We don’t have the expertise to understand how the real vehicle differed from the drawings. We don’t have the expertise to operate the vehicle.

    引自首先,火星旅行的理论方案有不少,包括利用金星作为引力跳板以及霍曼轨道转移,人类玩的最溜的是霍曼轨道转移:

    图片来自角差是计算的一个关键点,可以清楚的查得地球绕日轨道半径R1=1AU(天文单位,1AU=149597870700m),而火星绕日的轨道半径为R2=1.52AU。把这两个数值带入角差公式,你就可以知道发射火星飞船时地球——火星的相位差,我计算得到的是\theta =0.245\pi =44.1^{\circ} ,也就是44.1°

    下面是个人制作的简易示意图(忽略物体比例):

    先让出火星大约44.1度的相位,这样当火星到达自己轨道的远拱点位后,飞船也正好被纳入火星的引力范畴,这并不是最快的也不是最近的路径,但这却是目前为止最省燃料的方案。

    既然说到燃料的节省,那么成本控制就是非常关键的因素了。传统飞船近地轨道运输目前的成本控制为$18000/kg,SpaceX的猎鹰9可以做到$2700/kg,现在的SpaceX一直在缩小成本。

    从猎鹰9的发射程序中可以一见端倪:

    首先,猎鹰9的一级火箭是由9台梅林引擎提供动力,这种引擎在所有的助推器中有着最高的推进质量比—155:1,这意味着梅林引擎可以在最小的消耗内做更多的功,并且效率更高。

    在发射阶段,9台梅林引擎可以提供7900kN的推力,旱地拔起550吨的火箭,然后循序地将其加速至5倍的音速。这种火箭的级间机构(interstage),则是由一台梅林引擎负责在真空中作业。

    一级火箭在大约离开地表75千米处进行分离,然后把任务交给第二级火箭的引擎,值得注意的是,在完成分离后,级间机构还始终与一级火箭相连。

    这跟之前土星5号的原理不同,因为级间机构需要在一级火箭分离前等候二级火箭的引擎使用电子点火启动,这样可以保障完整的分离进行,也是为了防止级间机构在分离时与引擎相撞。当然,猎鹰9不会有这样的问题,同时还能回收利用级间机构,节约成本。二级火箭的梅林引擎被设计成为多次熄火启动运作,目的是将载荷送到指定轨道,或者增加火箭的速度进行霍曼轨道转移到火星。火箭的载荷被储藏在复合整流罩中,这里的空间可以装下一整辆校车。当时机适宜,整流罩就会分裂并从二级火箭上弹走,负载就会从二级火箭上脱离进入近地轨道作业。

    同时,一级火箭也开始着降落的过程,冷气推进器点火后将火箭直接翻转,在这个动作完成后,引擎会被再次启动将速度下降至重新进入大气的速度,为安全着陆设计一条精准的弹道。

    在返回过程中,栅格翼被启动以提供气动控制,并由之掌舵。这些是一些精妙绝伦的小型装置,但却能提供在超音速下的超稳控制。这些网格状的构架能在极小的空间里提供超大的控制比表面积,这样即便是在发射阶段也能让它们被收叠起来以减小拉力。

    照比传统的平面翼,栅格翼的尺寸要更小,导致它们产生的铰链力矩更小,也意味着它们需要更小的发动机来实行高速流中的控制。

    当一级火箭降落至海平面的高度时,低温气体推进装置、栅格翼和梅林引擎协同运作合力完成移动基地船舶的精确降落。SpaceX使用这种可移动船舶也是一种成本控制措施。当一级火箭飞离后,它正好位于一片开阔大洋的上空,如果这时候它选择陆地着落那么它将大幅减速、掉个然后消耗大量的燃料回到原始的起点。不过,SpaceX的移动基地可以将自己转送至预定着陆地点,等候一级火箭的回归,这样一来猎鹰9所需要的燃料就会小得多。SpaceX的标新立异被大多数人着眼于他们的可回收火箭,这多少令他们的制造能力被掩埋和淡化,但这其实同样是他们的革新之巨!SpaceX是第一家实行火箭制造纵向整合的航空公司,换句话说,他们几乎完全是自己独立研发和制造零件完成整合:梅林引擎、铝锂合金的燃料罐、储藏载荷的复合整流罩、龙飞船、飞行控制电脑和相应的编程。

    如果把航天飞机拿来作比较的话,洛克威尔公司研制的轨道飞行器,洛克希德马丁提供的外部燃料箱,阿连特技术系统公司开发的固体火箭助推器,然后这些大公司同时还有自己的分包合同,每一家分包商必须从售价中抽成来盈利。

    如果是自主研发所有部件就省去了利润的被抽成,这中切掉中间商的举动就像是买粟米自己焙烤爆米花,这显然要比去电影院花10刀买一包现成的要便宜不少。同样地,你可以完全地进行质量监控打造更加高效的研发系统。所有的员工可以就新设计和产品直接交流,毫无障碍。他们接下的打算是发射重型猎鹰火箭,根据他们的预算,猎鹰9火星运载的成本为$15400/kg,但如果是重型系列的话,成本可以被控制在$6600/kg,一个普通美国人的体重大约是80kg,将你在火星的生存成本、旅程的危险程度不考虑在内,去火星的单程估价为每人50万美元。当然,马斯克最终会将综合因素考量后的价格压在这一数字左右。

    ————————————————————————————————————-

    主食:

    昨天在WaitButWhy的官网上看到了这篇文章:SpaceX’s Big Fucking Rocket然后我引入了火箭话题:

    最后,我们还是卧机畅谈了一把关于SpaceX正在打造的疯狂机器以及未来的发展。

    不过,在正文开始前——

    这次的博文也是SpaceX这块宝藏的一小块而已,当然了,SpaceX也只是我们这个时代五彩缤纷的故事之一,但我去年好歹也花了3个月来撰写,林林总总40000个字好不好。如果你真的对火星计划感兴趣而且还没有看过SpaceX的博文系列的话,我建议你先从那里开始啃会更好,以下是SpaceX的博文系列:

    Part 1:图片来自venus surface图片来自Moon图片来自图片来自图片来自Europa – 必应 images图片来自enceladus – 必应 images图片来自这也确实有点简单。只要我们能在地球上找到一百万既想去火星逛逛又足够有钱的人,那么就会在火星上有100万人。

    不幸的是,现在黄色的集合很小而蓝色的集合压根不存在。

    伊隆觉得——某种程度上我也认为——如果蓝色的集合足够大,那么黄色的集合用不了多久就会自动达标的。如果你得知票价合理旅途安全而你又能毫发无损的归来,很多人会愿意上船的,

    当然最难的部分就是蓝色集合了,问题就摆在这:

    上一次美国国会就此事与美国国家航天局相商,得知火星游的五人团报价是500亿美元!平均一人100亿美元!伊隆觉得要让蓝色圆圈足够大,就要把人均降到50万美元。这可是市价的1/200000!

    1/200000,二十万分之一!

    这就好比你指向整个汽车行业说:“现在一架新本田要花2万美刀,但如果现在要让整个产业活泛起来,我们必须把本田新车的价格降到1美元。”

    怎么会这样?

    缘由如下:

    想象一下飞船的设计思路:它们起飞,冲向目的地,然后突然所有的乘客一起跳伞降落而不是跟机登陆,因为飞机会坠向大海然后炸成面片。根据这个思路,每架飞船只能服役一次,想要搭载下一趟航班,你就得再造一架飞船。

    这样的一张船票要花150万美金。

    太空飞行花销过高的根本原因是我们的登陆方式太过残暴——在海洋中撞毁或大气中焚化。

    当伊隆开创SpaceX的时候,他就决意要解决这个问题。考虑到之前没人成功过,这确实是一道登月难题——包括美国和俄罗斯在内的国家已经斥资百亿而寻求突破不得。但SpaceX在几年间如庖丁解牛、步步为营,在经历了几次反复试错之后,他们终于在2015年的后半截搞定了这一难题:

    图片来自图片来自月亮就在1光秒之外。

    而火星远在3光分之外。

    火星很远。

    伊隆喜欢拿地球—火星之行与横跨大西洋对比,以那个比例尺度量的话,登月只不过算是穿越英吉利海峡(而飞到国际空间站只不过是在岸边36米外的码头停靠)。继续这么比较的话,“一颗飞往近地轨道或者月亮的火箭基本就像一艘海洋渔船,与之相比,千倍于这个距离的火星之旅就像一个殖民运输系统。”

    最重要的是,载几个人或者一个卫星去近地轨道也许物有所值,但如果你是一路奔向火星,你就需要加大载量(才能物有所值)。所以你必须加大容量,加上很多很多。把距离因子与负载因子相乘后,伊隆解释一个地球—火星的运输系统“毫不夸张地说就得比现世发射体系的运能高上个一百万倍还不止。它不得不这样。”

    同时,它还必须得是无上领先的才行。伊隆解释道:“不仅要大,它还需要更高效。简单地把火箭类别为‘小而精’或‘大而蠢’是一种错误的二分法。人们总是理解为‘傻大个助推器’,这是不对的。你需要一个大块头大智慧的助推装置。如果你要进行火星殖民的话,你就没得选——体量必须巨大运能必须高效。”

    因此这就是你要做的——运能比现有最好的火箭高上个百万倍但同时还必须兼具高效、智能以及活好(太污了)。

    这就是SpaceX正在打造的饕鬄云箭,来打个招呼吧:

    很难理解它的伟岸是吗?换个姿势再来:

    再换个姿势:

    它的长度可以将将与橄榄球场的对角线平齐,不会延伸至看台区。

    再从这个角度来看:

    它就是个摩天大楼。或者按伊隆的话来说,“目前为止最大的飞行物。”

    在昨天的展示中,伊隆解释说这并不是对它模拟样板的初窥或是什么艺术家的假想图——这是真真实实的它的全貌!这是他们现在着手建造的实物。

    不幸的是,SpaceX似乎在为它命名方面经历着存在感危机——起初是叫它“火星殖民者”,然后(因为它可以不止跑到火星那么远)又重命名为“星际运输系统”(Interplanetary Transport System(点击图片查看细节)

    当你把它们的运载力——有效载荷的重量(货物+人)再加入比较的话,差距上会更加极端:(点击图片查看细节)

    为了方便比较,SpaceX的骁将猎鹰9号火箭可以搭载4吨的有效负载前往火星,而重型猎鹰火箭——即将要成为当今动力最强的火箭——能够搭载13吨的载荷前往火星。伊隆相信,饕餮云箭最初将可以承载几百吨的载荷到达火星,最终的承载力度可以增加到1000吨。这一数据的夸张程度——比蒙级的重型猎鹰箭的载荷也只不过饕餮云箭终极形态载能的1%——确实让人难以接受。

    现在,有一点很清楚的是——这艘我们一直叫做饕餮云箭的东西其实是由两部分构成:一艘加农级宇宙飞船坐落在一架泰坦级助推器上。

    泰坦助推器

    让我们开始聊聊助推器。这个25层楼高的助推器——又名饕餮云箭的真·火箭——就是伊隆所说的“超级禽兽”。它是有史以来最大号的推进器了。在物理尺寸上完爆所有,那是毫无疑问的,在推进功效上更是冠绝群雄。

    在之前那篇SpaceX的博文中,我提到猎鹰9号的9台梅林引擎,以及它们是如何运转动力拉着一堆由40辆汽车叠加在一起的重物上空的——加在一起的话,猎鹰9号的整套引擎可以拉动360辆汽车。而重型猎鹰,在动力十足的27台梅林引擎的发动下,可以提起足有1000台汽车组成的庞然重物冲破云霄。

    这架泰坦助推器坐在一台不同寻常的引擎上:猛禽火箭发动机(Raptor (rocket engine)猛禽引擎与梅林引擎的相似度很高,但有一个关键不同——在大幅提高压力的条件下,SpaceX把猛禽的动力提高到梅林的三倍以上。

    单只一台猛禽引擎的推力可以达到310吨——相当于可以拎着172辆车的车堆或者一整架波音747上天。这只是一台猛禽的内功而已。

    而泰坦助推器具有42台这种禽兽。加到一起,就是闻所未闻的13033吨推力,足够推动7000辆汽车或者50架大型飞机去到太空了。

    加农宇宙飞船

    所以接下来就是航天飞机了——当然SpaceX叫它星际航空飞船,我是肯定要叫它加农宇宙飞船(the Big Fucking Spaceship)因为这听起来更有趣一些。这艘安装在泰坦助推器上面的加农飞船看起来酷味十足(为了防止你被超大(big fucking)这个词给弄晕了——超大飞船装在超大推进器的顶端集合而成之前一直称呼的超大火箭)。加农飞船是保障火星之旅人财俱到的交通工具。在完成任务后,它将独立自主地完成发射离开火星并带着归程人员返航。

    加农飞船有16层楼那么高,船身最宽的部位有16.8米,除了能承受几百吨甚至最终形态的一千吨货物之外,加农飞船在开始还可以运载100人,当然伊隆相信随着时间的推移,人数可以增长到200甚至300——就像一艘宇宙巡洋舰。

    在9台猛禽引擎的协助下,它自身就可以提供远超当今任何一支火箭的发射推进力——这其中也包括明年要面世的重型猎鹰火箭。在(火箭的)第二阶段,货运型飞船加载的推进甚至要比第一阶段横扫千军的动力火箭还要强,这实在是太变态了。

    这是一张它的近距离截面图:

    我问伊隆上船的感觉如何,他说:“额,你见过像巨舰那么大范围的微重力场吗,我是说,这将会非常有趣的。你可以到处漂移。”

    真是一个好主意。

    在报告的问答环节里,他补充道:“这真是即有趣又兴奋,你不会感觉到拥挤或者无聊。乘务舱的设计就是为了让你们能玩零重力游戏、能飘带逛,里面还会配备电影、讲堂、客房外加一个大餐厅——让您的旅行变得趣味十足。”

    嗯,对了,现在也给我报个名。一艘零重力的巡洋舰,哈。还有这种视野:

    对了,如果你将要成行,这个流程你最好知道一下:

    1)登机。饕餮云箭将会从佛罗里达州的卡拉维拉尔角的39号发射台发射——阿波罗宇航员们征途开始的相同地点。(在那里发射的)原因是那块发射台的台面大的夸张,因为在当时没人知道今后他们造的火箭能有多大。当你到那之后,乘电梯至塔楼,再穿过舰桥到达加农飞船。

    2)起飞。记好安全带之后,饕餮云箭就升空了。几分钟后,第一阶段的泰坦助推器就实行分离,然后返回地面。加农飞船继续飞进直到近地轨道。

    3)在轨道上补给燃料。再安全着陆至地面后,泰坦助推器会被安上一枚新的加农飞船——充满推进剂(液氧和甲烷)。[6] 然后它再次升空准确地把灌满推进剂的加农飞船送到指定轨道上与你的飞船对接。[7] 传送推进剂的过程就像两只虎鲸手把手言欢。

    这个过程要反复好几次直到你们的燃料被补满。[8] 这一过程非常关键:A)降低这趟旅途的成本;B)让行程加快。人们总是觉得火星之旅要花上六到九个月,但是加农飞船三个月就能搞定。

    4)前往火星。这是三个月在微重力下的快乐时光,这也是三个月让你开始对船友产生厌烦的时光。[9] 在旅途中,飞船使用冷气推进器控行,用超大太阳能电池阵充电:

    5)进入火星大气层。考验防热盾的时候到了:

    6)火星登陆。跟第一阶段着陆地球的方式一样,垂直着地。

    7)在火星上生活执行秘密任务。如果只是在殖民的早期,你也许会在那里工作帮助夯实工业基础。往后的话,那么项目就广了去——科研、创业或者纯粹的探险,又或者像 @Mandelbrot 回答的那样——核弹可以改变火星生态吗? – Mandelbrot 的回答。

    8)本地特制推进剂。这将会是火星早期的关键产业之一。推进剂包括液氧(O2)和甲烷(CH4),二者可以很便捷地从当地丰富的冰(H2O)和二氧化碳资源中豪取(火星大气的主要成分),他们将会本地特制的推进剂给源飞船“上膛”,好让它准备好回家的路。这么做的话会节省启程时装带归程燃料的成本。

    9)留或走。如果你要回家,请搭乘最近一趟的火星航班。

    10)垂直落地。跟你之前在火星登陆的方式一样。这艘加农舰将会通过例行维护为两年后重回火星做好准备。

    11)看着自己成为一个装逼都带着火星味的烂屌。

    任务完成。

    这张略有晦涩的示意图算做总结:

    这个视频就鲜嫩多汁地概括了这一过程:

    以上就是关于饕餮云箭的简介和原理。[10]

    下面我们来聊聊这部“大片”将要如何上映。

    飞天计划

    回到现实中来。所以我们如何才能从“这有一支五年内可以发射的炒鸡先进的潜力火箭”跳跃到“我们是一个在火星上有100万人口殖民、如日中天的跨星种族”这一步呢?

    一万次航班就可以。这是伊隆·马斯克认为火星人口在一百万达标所需要的加农飞船的航班数。

    为什么要一万次?因为在大多数航班中,至少有100名乘客,而且这个数字会随着时间而增长——但每次也都会有人从火星返航。坐落在加农飞船底部的将会是一间大型的货舱,为了满足百万人口的自给自足,伊隆觉得我们将会需要至少一千万吨物资的供应。如果按照他们设想的,SpaceX能在相对较快的时间内将货运载荷的容量提升至1000吨的话,那这一切才有可能在一万次航班左右发生。

    那么这一万次航班什么时候启动呢?

    那么让我们看看地球—火星的会合日历——也就是地球于火星相距最近的日期(叫做“火星大冲”)。地球的轨道在火星的内测,因此地球的公转速度更快——大约也就是每隔26个月,地球给火星套了圈然后它们差不多就靠的很近了,那时候地球—火星转移就可以开始了。

    因为最近一次的火星大冲发生在2016年5月22日,所以我们现在离火星很近。如果你跟我一样是一个追“星”族,有点像“卧槽,看那有一颗异常明亮的行星,让我拿出我的星象指南软件查查这是哪颗行星然后告诉我身边的每个人,然后再一次发现没人鸟我,因为这些人都是坏蛋。”的那种感觉,那么你就会知道今年的整个夏天,火星都在整个夜空中及其璀璨和明亮。[11] 一年之后,火星将会在太阳的另一侧,天空中就一点都不会有它的影子了。

    2016年的地球——火星大冲也是十分特殊的一次,因为这将会是最后一次没有多少人关注的。

    为什么?因为从2018年7月的下一次起,SpaceX将会每隔一次火星大冲就进行一次发射任务,然后每次都会见诸头条,下面这个是一个暂定的日程表,前提是万事俱备的话:

    2018年7月:发射一艘载货的龙飞船去火星(猎鹰9号的加强版航天飞船)。

    2020年10月:发射更多的龙飞船,装载更多货物。

    2022年12月:加农飞船去往火星的处女航。只带货物。这就是那只伊隆叫它黄金之心的飞船。

    2025年1月:加农飞船载人火星行的第一航。

    让我们往回看,再读一下上一行的文字。

    2025年1月:加农飞船载人火星行的第一航。

    你发现了吗?

    如果一帆风顺,火星的尼尔·阿姆斯特朗将会在8年后迈出人类的一大步。

    并且没有一个人会对这件事感兴趣。

    但他们最终会的。因为在龙飞船开展火星之旅的那时候,也就是从现在两年后的时间内,媒体的大肆宣传会尘喧直上,在2022年的时候定会直达G点,因为那时加农飞船将会最终完成发射、前往直至降落火星的任务,街头巷尾将脍炙人口。

    当首批加农飞船的宇航员被公布并家喻户晓之时,整个热潮将会指数爆发,人们将会钦佩他们的勇敢,因为每个人都知道不测风云后无法生还的情有可原。然后,在2024年他们将会开展一段三个月的星际之旅,今日头条将成家常便饭。在他们进行登陆的同时,地球将开始实时直播。就像1969的重演一样。

    这一切正在发生之中。

    当人们问他关于处女航与火星的阿姆斯特朗的时候,伊隆显得并不开心。他说,这并不是在帽子上插上一个跨星种族羽毛的人类虚荣,他很快就指出:“载人登月确实一颗赛艇,但话说我们的月球基地在哪呢?”换句话说,让人类与火星完成击掌以示炫耀并不重要——重要的是把在火星上打造一个完整的自给自足的文明的全面展望执行到底。

    就算我鼠目寸光吧,但我确实很为2025年激动,将会十分令人期待。

    总之,在那之后的下一次火星大冲会发生在2027年左右。这一次,如果计划无变,多批次的加农飞船将飞往火星,带着比2025年第一批更多的人一起飞。而那艘2025年起航的飞船——太空的“五月花号”——也将会王者归来,带着部分第一批的火星先驱者们返航。迎接这些国际英雄的将是万人空巷的欢呼,而那艘传奇般的飞船将会躺进航空航天博物馆颐养天年。

    届时,我们将会紧紧地抱着电视,[12] 因为那拨到达火星的成员将在2025成员艰辛的工作上添砖加瓦。先期的火星殖民者像早期的大陆移民者一样困难重重——只不过火星的要格外的艰难。他们不仅仅是真是要从零开始——挖矿搬砖采石冶炼,为首批的地下宜居村落奠下地基,筹建首批火星医院、学校和温室农场,兴建大型管道系统为村庄供水,建造首家火箭推进剂制造工厂,而且还不得不穿着厚重的太空服干这些体力活,在这不毛之地上抬起头来发现心中所念所及的牵挂全部汇集成夜空中一个淡淡的蓝点。

    这确实会很艰难,但对于我们这个世界的开拓者来说,付出这样的代价是值得的。伊隆说:“在地球上,只要你想你在一天之内就可以去到任何一个角落。在这里,已经没有任何物理的限界可言。现在,宇宙才是我们的边界,对于任何具有探险精神的人来说,宇宙的探险才是心向往之。”

    在2029年的4月,SpaceX将会运送一批更大组别的飞船、人员和物资前往火星。这一次的航行,也许不会那么吸引眼球了。到2029年时,我们可能会习惯于火星上人类的影子,也会对每隔26个月的往返大迁徙习以为常。

    不断增长的火星殖民将会吸引更多的淘金者——就像那些在15或者16世纪上窥见大航海展览的人一样,饥渴般地希望成为其中的一份子。当我询问伊隆关于这块小小的殖民系统将如何扩张和进化时,他告诉我:“你就把火星殖民想成一个刚由受精卵进化而成的有机体,之后它会成为多细胞机体,然后进行器官的分化——所以这一路下来它不会给人完全一样的感觉,就像在詹姆斯敦的第一批定居者一样,他们早已不是如今美国的象征。这对于火星也一样——火星将会成为一个新的新世界。

    2031年、2033年和2035年的火星大冲将会为这个新的新世界带来更多的人力,在这个阶段,处于萌芽阶段的火星城市就会成为我们生活的一部分。我们会选择自己喜欢的记者,不断刷新他们从火星上发回的推文。我们会目不转睛地盯着火星第一期的热播真人秀,然后一部分人就会开始思考:“我是不是应该趁着未老前在这些大冲年份里报个名去火星火一把。”

    到2050年,火星上将有超过十万的人类。你儿子工作的那个企业,可能在火星就有分公司,他将会跟几个工友道别,因为他们马上将要前往火星进行为期52个月的调任。你的儿子告诉你他没有去的原因是他不想让他在读9年级的女儿离开她现在的生活和朋友圈。但他告诉你你的孙女正在申请一个教育项目,内容是在她17到23岁之间可以到火星学习并拿到一个城市规划设计的学位。你忧心忡忡,尽管你知道你的担心是多余的。这只是你的记忆还停留在火星的征途既危且险的年代,你身体

    的一些部分还在排斥这个世界。万一她决定不会来了咋办?

    到2065年,火星的早期移民可能看上去就显得有些原始了。在早期的几次迁徙里,只有几艘飞船载着区区100名乘员出行,这几乎是成本极高的旅途,花了三个月到那之后发现只有几个非常累人的企业可以工作。

    在2065年,每次的火星大冲就会有超过1000次航班,每次的载量可以超过500人次,运送超过1000吨的物资。在每隔两年的旅途上就有50万人次的出行,不到5万人返回,这是因为随着更多的飞船投入使用,每一次的地球—火星迁移运能都会随之提升一点。这个旅程现在只需要花费30天、仅仅6万美元(换算成2016年的美元市值)——大多数人可以用火星上收入不菲的工作来支付船票钱(在早期火星城市的扩张和兴建时,劳工属于稀缺资源,高度需求)。

    很多人会逐渐开始怀念火星殖民的奠基时期,SpaceX的画面被重新记起——一副掺杂着来自SpaceX自己的经费或者运送物资的客户的资助、自己的雄心壮志、天马行空和肝胆过人的开创简史。但现在,已经有十几家公司运营者地球—火星专线,成百家的企业谋求在火星上的发展和契机。并且,地球—火星的交通专线就像我们今天乘用飞机、高铁和公交一样——完全通过买票实现。

    又一个十年之后,2074年的火星移民彻底地将火星人口拉至100万。几场小庆典在两个世界举行以纪念那望眼欲穿却等候多时的里程碑树立,尽管很多人可能都没注意到。

    ——————————————————————————————————–

    我所说的一切都是基于我跟伊隆的电话聊天,其中一些数字是直接来自于他——比如像最后一段,完全由他口述,“在这一切开始后大约50年内,我希望我们能达到100万人的指标。”当然,其他时候,我也进行了适当地推理和延伸,根据他所给的预测来描绘无限的未来。但这一切都基于这里的现实。至少,都是基于伊隆对于实际状况的最佳解读。在描述每一件可能还属于预测或是设想的事情之时,他显得非常谨慎,“如果一切顺利那么这也许会发生——但我们无从得知,而且很多事情也可能中途变卦。”他是这么强调的:“并不是说SpaceX就具有一切的答案、我们能解开每一把锁或者所有难题——而是说我们要给大家展示这些可能。但是这离确定还远着呢。”对于那些可能的节外生枝,他倒是列了一堆清单比如第三次世界大战,他最大的担忧来自于壮志未酬身先死,SpaceX可能就会转手他人,于是乎弃火星文明开档于不顾,却全力榨取公司的一砖一瓦竭泽而渔。

    ——————————————————————————————————–

    祝大家十一快乐哦!

  3. 燕俊
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    首先说一下移民火星的计划。

    在回答这个问题之前,先说另外一个东西——差分机。就是下面这个东西。

    这种被称为“机械智能”的最高代表之一的机器,是由英国数学家巴贝奇在1819年设计的,并且在1822年造出了第一台机器。你可以看到这个时间,电器时代还没有到来,蒸汽时代正欣欣向荣。这种机器可以按照设计者的想法,自动处理不同的函数,计算精度达到6位小数,可以说,是现代计算机的雏形。这之后,巴贝奇说服政府投入巨资,建造功能更强大的差分机。但因为设计过于强大,当时的工艺根本无法完成,第二台差分机并没有制造出来。在这之后,巴贝奇提出了更加惊人的设想,研制一台通用计算机——他将这台机器命名为“分析机”,此后几十年,他和数学家阿达·奥古斯塔,投入了毕生的经历,要制造这样一台远远超出了他的时代的机器,最后,失败了。现在,我们回头来看,在电力时代到来之前,试图以蒸汽机为动力,以机械和齿轮的方法完成运算,这个想法是注定要失败的,但同样是异常伟大的。他几乎已经创造了现代计算机的基本架构,但是很无奈,这就像《三体》里把现有科学用到极致的地球舰队一样,在更高纬度的文明之前,也只能成为炮灰的角色。当我们竭尽人类想象力的极限,才能完成一个伟大工程的时候,很可能,这个东西已经超越我们的时代了。

    移民火星,就是这样的一个计划。无论计划最终成败,我都必须说,这是一个伟大得足以载入史册的想法。在受控核聚变还没有实现的今天,试图依靠化学能量,使用普通火箭实现移民火星,其难度可以说是逆天的。如果说最后真的成功了,应该说是我们这个时代的奇迹。人类文明将从一个0.7级的I型文明,向一个标准的I型文明跨越。但也很有可能,他会想巴贝奇的神奇机器一样,成为一个永远也没有实现的神话。

    然后,我们说一下Elon Musk,了解Elon Musk生平的人都知道,他是一个典型的偏执狂,并依靠这种偏执狂的性格,实现了一个又一个难以想象的壮举的人。作为从事这样事业的人,我想,疯狂是必须的。人类历史上很多跨时代的进步,都是由疯狂的人创造的。同时,我也相信,火星计划可能不会按照原计划的时间节点实现,了解SpaceX应该知道,画大饼是Elon Musk的传统,火箭发射计划不断跳票,也是大家已经司空见惯的事情。只不过,不管早晚,那些计划发生里的事情,最后都实现了。我相信Elon是一个实干家。他的所有的营销和炒作,无非是为了获取更大的关注,撬动更有力的资源来完成他的目标。那些说Elon只会营销的人,要么是还没有参加工作,要么从来没有带领一个团队去完成过一件事业。要知道,要实现一个梦想,仅仅知道实干是不成的,这需要周密的计划,惊人的谋略,无奈的妥协,巨大的牺牲,以自己所能承受的极限去撬动所有可撬动的资源,在这样一个命题下,炒作、营销、独裁、疯狂都是不可缺少的部分。即使我们做不了这样的人,我也会站在旁边为他鼓掌。

    最后要说的是,如果你想上火星,现在就买房吧,到时候卖掉一个厕所,估计就可以移民火星了。

  4. 浪客
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    谢邀。

    现在载人登陆火星类似60年代载人登月,总体上可行,就看谁搞:两家公司、一个NASA。

    迈出这一步之后,就足以撬动经费与成本的平衡向着火星殖民滚动下去。火星虽远,然而有气有水,种土豆养活ISS级别的空间站到了后面维持阶段比现在养活ISS便宜。注意现在养活ISS没有商业利益,NASA照样花大价钱养着,每次发射上去一堆新鲜水果之类。NASA已经准备2020~2030年退役ISS、释放经费去火星,正在跟俄罗斯踢皮球。

    然后越多东西实现就地生产,单位成本越低,在每年预算不变的情况下规模逐渐增加,直到南极站的程度。SpaceX想一次上几十人,有点超出必要了。过几十年到了南极站的程度之后,飞船也基本实现复用,可以大规模上人了。火星的资源只要能自持即可,不需要与开发地球上的荒漠地区对比和竞争。因为火星没有主权国家占领,炒地皮会升级到占山为王、星际称霸。

    目前载人登陆火星项目当中NASA的SLS最靠谱,送几个人登陆火星停留半年返回,经费比SpaceX大一个量级。

    SpaceX BFR / ITS项目本身的具体介绍见这里:让人类成为一个多星球物种。以SpaceX的财力运作这么大的项目,目前很难理解哪来这么多钱(无论是船票还是投资),何况要2022年首飞。Musk一直把资金链绷的太紧,SpaceX在复用上烧的钱不能直接转换成利润,甚至楼上好多人都猜测最近炸这一次之后可能没钱了。Tesla和Solarcity的财务状况也堪忧。

    这事跟亚马逊老板Bezos的蓝色起源火箭公司计划中的New Glenn可以放在一起对比:那个一年向世界输送72亿包裹的人,要发射世界现役最大运载火箭了 | PingWest品玩

    接近土星5号体量的火箭,第一级使用7台与Raptor同级别的BE-4发动机(ITS要用42台Raptor),面向商业发射市场。目前还不清楚为什么要在商业发射市场投放这么大的家伙。Bezos远比Musk有钱,拥有亚马逊百分之几十的股份,完全用自己的钱烧出了BE-3(50吨级氢氧机,已经飞行复用)和BE-4,最近又卖了一点点股份出来造New Glenn。

    新一代的航天竞赛开始了,堪比冷战高峰。

    未来如果竞赛长期化白热化,不排除Bezos能在关键时刻掏出更多的钱,后来居上,类似登月竞赛中的美国。话说美苏的早期方案里都并联大量发动机,美国后来加钱换了少量大推力发动机,苏联玩炸了。

    即使这两家商业的都不成器,还有NASA保底。NASA送人(出钱)、商业送货,两全其美。

  5. 刘博洋
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    随便聊两句。

    新一轮太空竞赛真的要拉开大幕了,从地球周边空间资源利用,到小行星采矿、火星探索,全都处于热火朝天大干快上的阶段。我个人的感受非常明显。我一个做射电天文、河外星系的,跟航天、行星科学本来没啥关系,然而现在手头有至少三四档子事儿是跟火星探索有关系的。很明显社会和科技界的注意力在往这边集中。

    人类殖民火星,总的来说我的预期是保守的。过去一百年,人类从刚刚能抵达南极点,经过一百年梦幻般的科技发展,到现在,实现了每年有上千人在南极越冬。我预期一百年后的火星大体上和现今的南极类似,社区以科研基地为主,居民以科学家、工程师和少量短期旅客为主,常驻人口不会超过千人,甚至达到百人就不错。

    (来自 Erik Seedhouse 所著 Survival and Sacrifice in Mars Exploration – What We Know from Polar Expeditions 一书封面)

    实际上倡导火星探索的人分两种:一种是搞科学的,希望能了解火星地质变迁历史,希望能了解火星上是否曾经有生命,甚至现在是否仍然有生命;另一种是搞商业的,他们希望能殖民火星--殖民就要有殖民经济,能支撑大规模殖民活动的无非是有利可图的资源开采之类,而这不可避免要对火星环境的原始状态产生一定的破坏。从这个意义上来说,这两拨人是对立的,总会有一天为这事撕起来的。

    不过现在他们还是团结为主。要说服地球上的人民、议会和政府出钱发展火星项目,他们坐在同一条船上。不管最终目的是什么,总要能做到采样返回吧,总要派几个人上去看看吧。这些事就够折腾二十年的了。我想到2030到2040年代之前,他们还是可以团结一致的。

    再往后,火星殖民能不能真的搞起来,核心就在于是不是有利可图。不过我想出现《阿凡达》里潘多拉悬浮山那样的神奇矿物的机会也不是很大,火星未见得会以那样的方式刺激商人们趋之若鹜。马斯克看到了什么样的殖民经济图景,我们拭目以待。当然如果殖民经济惨淡,火星科学探索的经济动能可能也会受到影响吧。

    在殖民无特别大利可图的情况下,相对来说更容易实现对火星的理性探索,例如有人提出可以参考国家公园模式,划定若干区域保护起来,只允许在有限区域内进行资源开发,也许这样殖民和科研可以两全。

    但谁有权来画这个线呢?现在针对太空的法律还没有梳理的很清楚。1967年各国签过一个《地外空间条约》,规定各国均不得对天体提出主权要求。不过这条约没有对个人及公司的情况做出限定。于是有诈骗集团曾经利用这个漏洞公然出售月球土地,自云作为公司不受此限。美国也已经正式通过一项《太空采矿法案》,允许美国公民获取和使用其他天体的资源。在主权定义缺位的情况下开了资源开发的闸,一旦火星上真发现什么稀有矿产,一场无政府状态下的星际雇佣军战争可能就要开打了。

    当然,我们期待人类有能力在真正踏足火星之前,在法律层面解决这一问题。有人建议在火星成立在地的公检法体系,若真如此,火星会不会逐渐产生自己的政权,最终成为第二个美国,甚至人类文明的新支?虽然我还是觉得一两百年内都不需要担心,不过这些想象确实正在从科幻设定走向严肃的法理讨论。

    最后,听说麻花藤君一直想要勾搭马斯克(前者身价是后者1.5倍),他俩同出一姓,想必可以有很多共同语言。祝他们早日达成合作。

  6. jinning li
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    如果火星殖民要成功,最关键的是定居者的选择。

    他们既要像amish人一样耐的住寂寞单调拼命生育,又要有南极科考人员一样掌握高精科学技术,同时还要男女平衡,基因多样化。

    必须是自愿报名的。

    而且我觉得,一次就成活的可能性不大,如果像当年开拓美洲一样,死了几批定居者(那可是全灭)他上哪里招募志愿者?

    新大陆是流亡者的最后希望,旧大陆抛弃罪犯的场所,记得科幻小说里面是把月球当成监狱的。

    今天的地球还有这样杀气腾腾的条件吗?大多数国家连死刑都废除了。

    埃隆马斯克,即使解决了技术问题,也解决不了社会问题。

    唯一的可能性就是宗教。来吧,上帝需要你们传播祂的福音到宇宙中去。。。

  7. 阿尔吉农
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    首先,有野心总是好的,尤其是马斯克这样的榜样,无疑会影响很多青少年,让他们投身科学。

    但是我觉得马斯克在这个时候放出这么个PPT,并不仅仅是为了让人开拓眼界,还有更加现实的原因:马斯克急需大量资金注入。

    不久前,特斯拉(Tesla)收购了太阳宫(Solar city),不管分析师如何看好这次收购,这两家公司共有将近60亿的债务,不少要在两年内到期。而特斯拉2015年利润不到10亿,扣除各种开销后能还债的流动资金就不多了。太阳宫更是深度亏损。所以马斯克只能通过猎鹰(SpaceX)和其他方面找资金。猎鹰靠NASA的合同,虽然有获利,但是毕竟杯水车薪。因此,马斯克开始疯狂的做PPT,寻求新的资金来源,包括之前演示的Hyperloop都可能受到影响。

    这是我的推测,不过我并不觉得马斯克这么做有什么不对,只要他能够不断将设想转化为现实。历史上有很多天才的创造都是在资金压迫下产生的大胆尝试,马斯克说不定真的能改变世界呢。

  8. 后期技能点亮中
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    人类的新·黄金时代

    文比较长,花了三个晚上加四个去打工路上坐公交的时间翻译完了。

    大量很有价值的图片和第一手数据,感谢原作者Tim Urban。

    担心文太长的话可以直接看下面的概述。大部分的问题都提供了答案。

    10.02 更新一些自己的话:

    一直以来都想要向外界输出好的文章,苦于阅历与文笔而无法下手。近日终于决定动笔了。

    开了个公众号,希望自己可以做到笔耕不缀。

    目前在写的一篇文章是关于伊拉克历史的,估计也得上万字吧。如果你也喜欢一个理科生写的历史文的话,我想我不会让你失望。

    微信扫我头像就行了,作品都会先发在公众号里的。

    打搅了,以下是正文。希望你也能像Elon Musk一样做个梦想家。

    当然,还得像他一样能“忽悠”到投资,哈哈。

    导读:

    SpaceX官方已经正式公布了它的究极火箭(Big Fucking Rocket)本文作者Tim Urban与SpaceX创始人Elon Musk数周前进行了一次相关谈话,并撰写了这篇文章。

    关于火箭,Tim这样形容到:

    火箭体型如同摩天大楼,

    可以一次性运载300人前往火星。

    同时,在八年后第一批乘客

    将会为这人类首次火星之旅拉开帷幕。

    就在9月27日,Elon Musk登上2016年国际宇航大会的讲台,公布了他们正在制造的究极火箭的第一手情报。

    几个月前,当SpaceX首次宣布了将在九月下旬公开情报时,我意识到自己正如在2015年可以不受限地和Elon还有他的公司进行合作一样(产物是一部分为四篇的深度报导博文),这次也能优先和他们工作。因此我联系他们,询问能否提前了解这个究极火箭并写一篇相关的推文。

    他们同意了。太棒了。

    没多久,我就接到电话,与Elon讨论起这个火箭、相关的时间安排以及它所属的一个伟大规划。与往常一样我们这样开始了这场谈话。

    然后我就提到了火箭的事。

    最后,我们开始了一场精彩的对话, 内容与SpaceX正在建设的这架惊人的机器以及将会因它而起的事情有关。

    以下整个故事背景的概述。

    概述

    要理解究极火箭之所以作用重大,就要明白这句话:

    SpaceX正通过在火星上建设一个

    可独立运行的、能容纳一百万人口的居住地

    而使人类转变为星际居民成为可能。

    为何要让人类能在多个行星上生活?

    两个原因:

    1,有趣而激动人心。

    2,把鸡蛋都放在一个篮子里不是明智的做法。

    人类如今都居住在地球上,要是发生了什么天灾人祸,大家就都玩完了。这就好比把你的宝贝照片全放在一个不太可靠的硬盘里。你要是遇到这种情况,也会在另一个硬盘里把照片备份。意思就是这样,Elon把它称之为“人类生命保险”。

    为什么选择火星?

    金星太差了。温度极高、大气压太高、风也太大。

    月球自然资源太少,每个月有28天是极昼,没有大气层导致昼夜温差极大。

    水星同理。

    木星、土星、天王星、海王星也许能住人,但是它们相比火星而言又冷又黑,所以排除掉。

    冥王星更远更冷,别跟我提冥王星。

    最后只剩下火星了。火星是不太好,要是地球上有块地方环境像火星一样,肯定没有人愿意去。但矮子里面拔高个,比起其他选择,火星可算是鹤立鸡群。比起地球,它不至于太冷太黑,也不太远。每天和地球几乎一样长,非常适合我们的生物钟以及来自地球的蔬菜的生长。火星表面重力不大也不小,是地球的三分之一。一定含量的固态水和二氧化碳对于人类早期适应期及大规模移居改造时期非常重要。考虑完这些条件,我们其实是非常幸运的——在其他恒星系很可能就找不到这样的选项。

    为什么是一百万人?

    因为Elon认为要使火星居住地能够达到“独立运转”的条件,所需人口临界点的大致数目就是这么多——他把能独立运转定义为“即使地球的飞船再也不来了,殖民地最终也不会灭绝——这需要殖民地拥有大规模的工业基础,还要比地球上的更坚实地多。”

    换句话说,要是硬盘2得有硬盘1才能工作的话,你的照片能算是备份了么。硬盘2必须得在硬盘1坏了以后也能运行才行。

    名叫地球的硬盘可能因很多原因坏掉——被流星撞击、被人工智能消灭、被川普杀掉,或者是ISIS发明了什么生化武器之类的——Elon也对某种不太戏剧性的可能性提出了警告:万一人类再也不能发射太空飞船了呢?

    还有其他的原因可以让人类再也不能从地球发射太空飞船——也许是三战,也许是地球彻底被宗教统治,也许是人类文明慢慢走向衰落。

    古埃及人曾经能够建造金字塔,后来却失去了建造技术,再后来连象形文字都读不懂了,直到发现罗赛塔石碑(解释古埃及象形文字的重要文物)。罗马也一样,他们有过自来水和先进的引水渠,但全都遗失了。中国有过世界上规模最庞大的船队,曾远洋航行至非洲。但明朝皇帝却认为无用并把所有图纸付之一炬。

    所以你看,你不知道以后会怎样会发生什么。而要跨过这些门槛,关键在于要有足够的人口和大量的生活资料来让一切都可以独立运行。

    总而言之,不能再等了。

    那好,你倒是说说怎么把一百万人送去火星啊?

    这一百万人还是有的。

    说起来挺简单。如果我们认同地球上既有去往火星的意愿,也能负担费用的人口有一百万 ,未来在火星上想必就会有一百万人生活。

    难点在于图里的蓝圈部分。关于这个:

    美国国会咨询过NASA。把五个人一次性送往火星的成本是一人100亿美元。Elon认为蓝圈如此之大就是因为这个原因。需要把成本控制在现有耗费的1/20,000才行,也就是一个人50万美元。

    1/20,000

    以汽车产业做类比,这就像是在说“一辆本田要2万美元,为了扩大产业,我们得把每辆车的价格降到1美元。”

    这是在做梦吗?

    这不是在做梦:

    假设航班的航行方式是起飞、前往目的地。但飞机不是在那里降落,而是让乘客们打开降落伞落到地上,飞机则直接冲进海里。那么每架飞机就只飞一次。新的航班就得再建一架新飞机才行。

    这样的话,一张机票票价就是150万美元。

    太空航行之所以现在如此昂贵的原因就是因为火箭落地后就像飞机冲进海里一样坏掉了(要不就是在空中焚毁了)。

    Elon创立SpaceX之初就决定要解决这个问题。之前从未有人成功过——包括像美国和俄罗斯这样花费数十亿去研究的大国。但SpaceX一年年把问题慢慢解决了,在屡败屡战许多次后,终于在2015年下半年做到了。然后他们一次次重复试验中也都成功了。

    不久后,首架已经发射并着陆过的猎鹰9号火箭在飞行测试后将执行一项新的任务:正式让SpaceX的火箭“可重复使用”。

    用重复使用的火箭进行一场太空航行,你只需要支付推进(燃料和液氧)的费用以及维护费。这样,太空航行的价格就下降到了原本的1/100甚至1/1000。

    现在还剩下上一步之后的成本的19/20或199/200需要砍掉。一部分可以通过SpaceX将来一次性搭载100个甚至更多人去火星来达到。还有的可以利用一些简单发明来达成,例如让飞船在轨时添加推进物(降低5-10x),在火星上建设推进装置从而让你不必自己负担回程的推进费用(又降低了5-10x)。其他的方法还有的是。

    票价一下子就能降到每张50万美元了,也许还能更低(Elon认为最终能降到每人10万美元)。可能你现在还没意识到这一点,但SpaceX的这些发明实实在在地引起了一次太空航行成本的革命——打开了一扇我们现在无法想象已经开启的大门。当这场革命逐渐发展到一定程度时,SpaceX把一百万人送上火星的野望就确确实实可以得到实现。

    我们将可以前往火星。而且就在这个星期,SpaceX就向我们展示了能把我们带往那里的奇妙装置。

    火箭

    “太不可思议了,这一切让我心潮澎湃,要知道我每周都在见证着它的成长。”

    Elon表现地十分激动。如果你也了解他正在建设的这座究极火箭,你就知道为什么了。

    我们先来梳理一下目前面临的挑战。人们都说太空航行太难了。直至今日也只有极少数人去过太空,只有极少数国家有能力向太空发射物体,而且人类的太空航行历史里满满的都是发射失败的案例。想要一点都不出错地把超级沉重、超级脆弱、装满易爆液体的物件送上太空,难度简直是不可思议。

    而且我们说起人类登空时,其实多数时候是指进入近地轨道,距离地表只有100到1200英里——一般来说,他们都是去往再往上仅仅250英里的国际空间站。人类唯一一次突破是在1960年代,几个美国人飞越25万英里终于成功登上月球。

    即使地球和火星彼此已经是距离最近的行星了,两者的距离也在3400万至6000万英里之间——这是地月距离的大概200倍以及地球与国际空间站距离的20万倍。

    而月球,只有1光秒那么远而已。

    火星的距离却有3光分。

    多么遥不可及。

    Elon喜欢把地火之旅比作从英国穿越大西洋到达美国。在这样的尺度下,去往月球就像是才穿过英吉利海峡(而去国际空间站就是才登上甲板后离开海岸117英尺而已)。以此类推,Elon表示:“到达近地轨道甚至月球也只是小渔船在海边捕鱼。而殖民火星传送系统要走的距离是它的1000倍。”

    火箭只搭载极少数人类或者一个卫星去往近地轨道也许是值得的——但要是想去火星,想要获得更大的成果。那你就必须携带质量更大的物品,才能走的更远。对于运力因素可能造成的问题,Elon声称“火星传送系统比现在世界上在用的发射系统的容量大100万倍。不这样不行。”

    这套系统还得极其先进。Elon表示,“它不但规模巨大,效率也需要很高。现在对于火箭总有一种错误的‘小而精’或‘大而笨’的二元论,但人们说的那种‘傻大个’加速器没用。你得有一个庞大而先进的推进器才行。如果想来一场火星殖民,你别无选择——必须努力把传送系统建造地规模巨大且相当可靠。”

    要做的就是这个——

    建造一座容量百万倍于现今最先进火箭的火箭,

    同时还得可靠、智能。

    SpaceX正在努力。来吧,见证这座究极火箭的诞生。

    从图上较难感受这座火箭之大,所以咱们来做个对比:

    或者用这个比比? 连观众席都被占据了才勉强能放在一个橄榄球场里。

    再放一张对比图:

    这就如同一座摩天大楼。或是如Elon所说那样,迄今以来世界最大的飞行器。

    在昨天的大会上,Elon表示这并非初版的外观设计,也不是某些艺术家所设想的模样——这就是它未来的样子,这就是SpaceX正在建造的东西。

    不太妙的是,SpaceX在给它起名时遇到了问题——先是叫做火星殖民传送器,然后改名为星际传送系统(因为它能飞越火星),在昨天的大会上Elon又告诉大家他们至今还没有想好具体的名字,但是搭载乘客前往火星的飞船也许会被称作金心号——说来说去还是没名字。

    所以我才——除非了解到新情报——把它按照Elon有次提到的那样把它称之为究极火箭(Big Fucking Rocket/BFR)。

    究极火箭太他么大了,400英尺高度相当于40层的高楼。底部直径达到40英尺,可以放下一座校车。他的质量和推进力是土星五号(阿波罗计划中所用)这个庞然大物的三倍以上,是人类有史以来建造地最大的火箭。

    下面来和其他一系列火箭做个尺寸对比:

    如果再对比一下各个火箭

    前往近地轨道的运力(人或货物),

    差距会被进一步拉大。

    作为对比,SpaceX的猎鹰9号火箭可以承担4吨载荷去往火星,而猎鹰重型火箭——目前最强力的火箭——可以携带13吨载荷去火星。Elon相信究极火箭初期可以负担数百吨的载荷并在最后可以提高到1000吨。这项计划看起来如此荒谬——毕竟猎鹰重型火箭也只是究极火箭运力的百分之一多一点——让人一时间很难接受。

    现在要清楚一件事情——究极火箭是由两个部分组成的:

    究极飞船,以及在下方的究极推进器。

    究极推进器

    先来说说推进器。这个有25层楼高的推进器被Elon称之为“十足的猛兽”。从尺寸来看,他是迄今最大的推进器,从推力来看更是如此。

    在过去的SpaceX系列推文中,我曾经说起过猎鹰9号的9个梅林发动机,每个的性能都足以把40辆汽车推到天上——也就是说猎鹰9号的发动机群可以推起360辆车,而有些27个梅林发动机的猎鹰重型火箭可以把1000辆车推进至穿过云层。

    究极推进器安装了另一种发动机:猛禽发动机。

    猛禽发动机看起来有点像梅林发动机,但有一个关键之处不同——通过连续增压,SpaceX让猛禽发动机取得了梅林发动机三倍以上的性能。

    一个猛禽发动机具备310吨的推力——相当于172辆车,或是一整架波音747飞机。这就是猛禽发动机的实力。

    这样的发动机,在究极推进器上安装了一共42个。

    累计下来,推力达到闻所未闻的13,033吨,足以把7000辆车或是50架大型飞机推入太空。

    究极太空飞船

    还有一个就是飞船——SpaceX称之为星际飞船,我则更乐意继续把它叫做究极飞船这个有趣的名号。

    究极飞船矗立在究极推进器上,看起来酷毙了。两者组合起来就是我所说的究极火箭。究极火箭将会把人和货物送往火星。它也能在火星上独自进行发射,把想回到地球的人带回家。

    究极飞船总共有16层楼高,最宽处直径55英尺。飞船初期将会承载100名乘客,以及初期重达数百吨并在后期增至1000吨的货物。Elon坚信到后期可以把载人数提高到200甚至300人以上。

    安装上9个猛禽发动机以后,整个火箭的推力超过现在的任何火箭——包括明年的猎鹰重型火箭。在第二阶段,货运飞船能加装更多发动机以提供远超第一阶段飞船的推力。

    这是内部截面图:

    我问Elon在飞船内驾驶是种什么样的体验,他回答我:“你将在很小的重力下乘坐一艘大飞船,我想会非常有意思。你可以四处晃悠。”

    这想法不错。

    嗯,好吧,现在我坐在这玩意儿里面了。一个零重力的客船里面,

    会有这样的视野:

    如果你要去火星的话,以下是整个流程:

    1,上船。

    究极火箭是在佛罗里达州Cape Canaveral的39A区起飞,和阿波罗飞船宇航员走的是同一个地方。那个地方因为当时不知道发射时需要用到多大的火箭,建设地特别大。当你到那里时,前往发射塔,穿过大桥进入究极飞船。

    2,起飞。

    坐好后,火箭发射了。数分钟后第一段推进器脱离并返回地面。你所在的飞船继续前进,进入地球轨道。

    3,在轨添加燃料。

    地表着陆后,究极推进器带着一个新的究极飞船——这个新的里面装满了推进用燃料(液氧和甲烷)。新火箭再次起飞并在轨道上与乘客所在飞船对接,将推进物注入后者。这就像是两个武林高手在传送内力一样。

    直到你所在飞船被注满之前,这个过程会重复多次。之所以这么做是为了降低航行成本及时间。人们会以为全程要花半年或六个月,实际上三个月就够了。

    4,前往火星。

    极低重力下的三个月欢乐时光下,你开始厌烦了飞船上的其他乘客。旅途中飞船使用太阳能供能的冷冻天然气推进器来提供导航:

    5,进入火星大气圈。

    然后你就身处这块隔热的玩意儿的里面。

    6,火星着陆。

    方式和上文里一级推进器着陆地球的一样。

    7,在火星生活并开始开天辟地的工作。

    如果是处于火星殖民早期的话,你可能要帮助建设初期的工业基础。之后做什么都有可能——研究,建立企业,或者去冒险。

    8,在火星上生产推进物。

    这是在火星早期要扎下根的关键产业。推进物包含液氧和甲烷,都很容易从环境中大量的冰和二氧化碳(火星大气的主要气体)获得。人类通过生产的推进物来装填从地球来的飞船,为它的返程做好准备。如果从地球运送返程所需的推进物的话,成本相当可怕。

    9,留下来或者回到地球。

    要是回来的话,你就要搭乘上一班来到火星的飞船。

    10,在地球垂直着陆。

    如同在火星时一样,飞船需要走完整个维护流程给两年后再次前往火星坐好准备。

    11,变成一个和人交流时不谈起在火星时的经历就要死的八婆。

    任务完成

    整个复杂的规划总结如下:

    这就是有关于究极火箭的一切以及它的工作原理。

    最后我们来说说这一切会怎样展现在世人面前。

    规划

    回到现实里来。

    我们如何才能实现从“一架火箭也许在五年后做好发射准备”“我们在火星上正着手建立一个百万人口的跨星际居住区”?

    需要1万次航班。

    Elon认为要达到1百万人需要从地球发送1万次飞船。

    为什么会是1万次?虽然绝大多数次航班的乘客数量都是至少100人,随着时间推移这个数目还会增加——但有人去就有人回到地球。每一架究极飞船的底部都将是一个巨大的货运舱。Elon认为为了维持百万人口的殖民地能逐渐独立运行,需要飞船运载至少1000万吨的货品,如果SpaceX能使飞船的运货载重如他们期望那样达到1000吨的话,就需要次数达到10000出头的航班去往火星。

    那么这10000次航班什么时候启程呢?

    知道火星大冲吗?地球的公转轨道小于火星,因此地球绕太阳公转速度更快——导致每过26个月地球和火星的距离最小。这个时候就叫做火星大冲,正是地火传送的最佳时机。

    我们当前距离火星相当近,因为上一次大冲的时间是2016年5月22日。所以你要是像我一样变成“擦那颗星星好亮让我把自己的星象指南APP拿出来查一查究竟是哪颗星然后跟所有人说出自己的经历但是却没人在意因为大家都是烂人”的人的话,你就知道在夏季,火星在夜空中是非常明亮瞩目的。一年以后,火星将会在太阳的另一边,我们在夜空中就看不到了。

    2016年的火星大冲情形很特殊,因为这是最后一次没人关注的冲日了。

    为什么这么说?因为从下一次2018年7月开始,SpaceX将在每一次大冲时往火星发射物体,到时这会成为无可置疑的大新闻。如果一切进展顺利的话 ,下面是具体的规划表:

    2018年7月:

    发射载有货物的龙号太空飞行器(猎鹰9号尺寸相当)去往火星

    2022年10月:

    发送载有更多货物的多架龙号太空飞行器。

    2025年1月:

    首架载人究极飞船去往火星

    重新读一遍最后一句话。

    2025年1月:首架载人究极飞船去往火星。

    看到了吗?如果计划跟得上变化,八年后火星上的第一人就能着陆。

    而现在却无人在讨论这件事情。

    但他们以后会的。随着一架架龙号太空飞行器开始它们的火星之旅,一场滔天巨浪将会掀起,并在2022年究极飞船终于发射并向火星进发及着陆时达到高潮。所有人都会热烈讨论这个话题。

    在第一批究极飞船宇航员公布以后,话题将逐渐升温。所有人都明白如果中途发生什么问题他们全体都会阵亡。他们会因自己的英勇而被世人仰慕。然后,在2024年,他们即将出发进行三个月太空航行的消息将会成为家喻户晓的首页新闻。当他们到达时,每个地球人都在关注。一如1961年发生过的那样。

    这就是如今正在进行的大事。

    Elon不喜欢有人向他询问有关第一次航行和第一个登上火星的人之类的问题。他说这和把人放在一个脆弱的保护层里进行星际旅行无关,并指出“人类登月固然振奋人心——但我们有月球基地吗?”因此,把人类送上火星重要的是在上面真正建立一个完整的、独立运行的居住地。

    所以,我对2025年的到来感到十分激动。想必到时候一定会非常有意思。

    2025年发射之后,下一个地火相遇的时间窗口是在2027年。这次如果一切就绪的话,多个究极飞船就将搭乘比2025年时多得多的乘客前往火星。而在2025年发射的究极飞船——太空版的五月花号——将携着第一批火星志愿者的一部分回家。他们将以国际英雄的身份接受数之不尽的荣耀,那艘传奇般的飞船将会进入太空博物馆安享晚年。

    与此同时,我们都在紧紧盯着电视关注着第二批究极飞船集群到达火星,接手第一批人到达后展开的繁重工作。早期殖民者往往任务艰巨——这一次更是如此。他们不仅是完全白手起家,还要长期居住在一个没穿宇航服就不能踏出基地一步的环境下,记忆里的所有事物现在都化作天边的蓝色小点。

    也许这很困难,但付出是值得的。Elon表示:“你可以在24小时内去往地球上任何地方,这颗星球上再也没有物理限制了,太空成为新的疆界。对未知世界的探索将会吸引每一个人。”

    在2029年4月,SpaceX将发射一个搭载了更多乘客、更多货物、规模更大的飞船集群。这时它所受的关注度已经减少。到了2029年,我们很可能已经接受了火星有人居住以及每26个月就有移民群体来往火星和地球的观念。

    不断发展的火星殖民地将会吸引那些沉醉于15和16世纪大航海历史中的冒险家们去往火星。当我问到小规模的殖民地如何扩张和进化时,Elon说道:“把火星殖民地视为一个从受精卵开始成长、分化的有机体——就像是詹姆斯敦成为英国殖民美洲的第一批基地并诞生今日的美国那样,在火星的居住地也是这样——火星会成为更新的新世界。

    2031,2033和2035年的火星大冲将陆续带走更多人去往这个新新世界。到那时,这个初出茅庐的火星城市将会成为我们生命的一部分。我们在微博上跟随关注的记者们的脚步了解那里的最新情报。我们都会被火星上的首次真实秀吸引。一些人会想在衰老前去往火星。

    到2050年,火星上将有超过10万人口。你的儿女工作的企业也许就在火星有分部,他们和要去那里出差52个月的同事说声再见。他告诉你不想去那里,因为他不愿意让才读九年级的女儿离开她熟悉的生活和朋友。但他也说孩子正在参加一个从17到23岁的人里选人去火星的项目来拿到一张城市规划的学位证。即使你知道那并没有什么,你也会担心,因为你回忆起了去往火星时充满风险的岁月。而且万一她决定不回来了呢?

    到2065年时,曾经的火星殖民已成往事。以前的移民只能通过不多的飞船搭载仅仅100人来到火星,而等待他们的是艰苦的工业建设。

    在这一年,每一次的火星大冲都有超过1000艘搭载超过500名乘客和数千吨货物的飞船启航。每隔两年就有超过50万人去往火星,同时因为移民容量随着更多的飞船去往火星而增加,只有低于5万人会返回地球。这个时候,去往火星的全程只用30天时间,花费也只需6万美元(2016年汇率)——大多数人只需要支付票价就够了(火星城市不断地建设和扩招,对劳动力需求很旺盛)。

    很多人都记得与SpaceX密不可分的早期火星殖民时光——经SpaceX和货运客户打下基础,人们服从内心的欲望和雄心壮志前往火星开拓。而到那个时候,众多企业将在地火之间来往,成千上万的公司把发展机遇压在火星。而来往的条件就像现在我们乘坐飞机、巴士一样——支付票价就行了。

    再过10年后,不断地移民让火星人口在2074年时已经达到100万以上。在那天,世界各地将会举办各式各样的小型庆祝活动。但绝大多数人却早已习以为常。

    以上我所写的每一句话都是基于我和Elon在电话里交流的内容。一些数字由他直接告诉我——比如文章最后一段来自他所说的“移民开始后基本50年内火星人口有望达到100万人”。另一些则是我根据从他那里听到的内容所做的扩展和预测。这些全部都是基于实际情况所撰写的,或者至少是基于Elon给出的第一手资料。对于听起来像是预言或规划的事物他总是十分谨慎,“如果进展顺利这一切就有可能做到。但世事无常,你没办法知道中途会出什么差错。”他强调“并不是说SpaceX对一切都尽在掌握之中——我们要做的是让你们相信这是有可能实现的。”对于可能会出的问题,他已经指出了一部分(比如三战),他最担忧的是如果自己英年早逝的话,SpaceX也许会被想要从公司身上榨取利润的人占有,再不会坚持着走在火星移民的单行道上。

    不过,要是SpaceX能把计划成功启动的话,Elon认为这就不再只是一桩大生意了,对整个人类族群都将是一个飞跃。他解释道:

    这个大饼不只是给地球硬盘备份,还要把人类改造为一个在星际间生存发展的物种。而要如此,就必须建设一个常规的地火货运系统。在星际贸易的推动下,提高太空传送技术的动力就会源源不绝的到来,事态在这时就能提高到新的层次。

    我现在叙述的一切似乎太过疯狂,但当我们最终真的成为一个跨星际物种时,就会明白它其实是一个伟大规划的一部分。看看欧洲的货运技术,如果货船只需要跨过地中海,它所使用的技术就不会让它能跨过大西洋。所以说,商界往往都是短视的。没有推动力的话,技术的提升就不会太高——英国工业革命时代你也能使用1500年前古罗马的造船技术来穿过地中海。但若是必须穿过大西洋,技术就会在需求的推动下极度提升。

    SpaceX人相信一旦人类登陆火星,太阳系的其他地方也将会触手可及。正因如此,在关于究极火箭的演示图里不只有火星,

    还有木星

    土星

    以及许多卫星

    他们在为一个每个人都能去往辽阔的太阳系内任何地方的时代做着规划——

    一个崭新的探险家的黄金时代,

    无边无际的未知领域等待着他们。

    下面两句话不得不放,只好放这么下面的地方以免影响阅读体验。

    本文首发微信公众号:掷地赋声。

    转载请附上译者名字:江蓝,以及公众号信息。

  9. 林钊文
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    不论火星上有什么,火星资源价值都不足以支持这个项目的花费。火星殖民的价值在于人类生死存亡系在能否成功在二十一世纪转变成多星球生命体这一件事上。Elon,霍金,Martin Rees等少数人已经很清楚,大多数人需要看到这一点。

    Elon的目标不是建立一个依赖地球补给的科考前沿,而是建立自给自足的城市,先去的一批人每个人要付50万美元的旅费,这些第一期殖民者面临的将近一年的舱内旅行,到达火星后的极冷,贫瘠而单调的环境和这个过程中极高的全员死亡概率,但是我敢打赌,会有很多人争先恐后想要去,因为本质上这不是一个商业项目,而是人类火种的延续。

    投资者如果真的在乎return肯定不会投这个项目,但是Jeff Bezos, John Carmack这些人有钱了都要搞火箭你就不得不考虑这个Industry可能从一开始就不是为了赚钱。

  10. 灵剑
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    明代有一个叫万户的人,他喜欢玩火箭,最后他在自己身上绑了47个火箭和两个大风筝想要上天,卒

    今天他的名字被用来命名月球上的环形山

    先驱者并不总是能成功的,甚至大部分都会失败,但是如果害怕失败,我们永远也没法开始。

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