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SpaceX 巨型火箭全揭秘 · SpaceX's Big Fucking Rocket – The Full Story
原文:https://waitbutwhy.com/2016/09/spacexs-big-fking-rocket-the-full-story.html · 2016-09-28
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昨天,埃隆·马斯克 (Elon Musk) 登上了 2016 年国际宇航大会 (International Astronautical Congress) 的舞台,首次公开了真正的细节,介绍了他们正在造的那枚牛逼哄哄的大火箭。
几个月前,SpaceX 第一次宣布要在 9 月底开这场发布会时,我突然想到——我在他们那儿可能还享有一点特殊待遇,算是从 2015 年跟埃隆和他的公司合作时留下来的老本(那次合作产出了一个四部曲的深度博客系列)。于是我联系他们,问能不能提前了解这枚牛逼大火箭的情况,然后写一篇文章。
他们说可以。
过了一小会儿,我就和埃隆通上了电话,聊这枚火箭、时间表,以及这一切背后的宏大计划。我们像往常一样开场。
然后我提起了火箭的事。
最终,我们进入了一场引人入胜的对话,聊起了 SpaceX 正在造的这台疯狂机器,以及接下来会发生什么。
好,在正式开始之前——
这篇文章只是「SpaceX 故事」的一部分——那是我们这个时代最精彩的故事之一——去年我花了三个月、写了 40000 字来讲这个故事。如果你真想搞明白这件事,而且还没读过那篇文章,建议你先从那儿开始。那篇文章分三部分,共五页:
第三部分:如何殖民火星**
→ 阶段一:搞清楚怎么把东西送上太空**
→ 阶段二:彻底革新太空旅行的成本
→ 阶段三:殖民火星
给那些已经读过原文想复习一下的人,或者只想听听那台超级大火箭然后继续过日子的人,这里是背景的快速回顾:
背景
要理解为什么这台超级大火箭很重要,你得先理解这句话:
SpaceX 正在尝试通过在火星上建立一个能自给自足、有一百万人口的文明,让人类成为多行星物种。
我们一部分一部分来看。
为什么要让人类成为多行星物种?
两个理由:
1) 好玩、令人激动。(这是一段音频,来自我去年采访 Elon 时的一段对话,他在里面阐述了这一点。)
**2) 把所有鸡蛋放在一个篮子里不是什么好主意。**现在我们全都在地球上,这意味着如果地球上出了什么可怕的事——不管是自然造成的还是我们自己的技术造成的——我们就完蛋了。这就好比你有一本珍贵的数码相册,却只存在一块并不太可靠的硬盘上。如果你处于这种情况,聪明的做法是把相册备份到第二块硬盘上。这就是这里的思路。Elon 管这叫「人类物种的人寿保险」。
为什么是火星?
金星是个混蛋,气温高到能熔化铅、大气压能把你压扁、还有让人受不了的狂风。
月球几乎没有自然资源,一天有 29 天那么长,而且没有大气层——白天挡不住太阳,晚上也保不住温度——所以白天和晚上都能要人命。水星情况一样。
木星、土星、天王星和海王星只是些假装是行星的巨大气体球。
木星和土星的某些卫星或许可以住人,但它们比火星更远、更冷、更黑,所以我们干嘛要去那儿。
冥王星更远、更冷、更黑。别再问我冥王星了。
剩下的就是火星了。火星并不好玩。如果把火星搬到地球上,那会是没人愿意去的地方。但跟前面那些选项比起来,它简直是梦中情地。冷,但没那么冷。有点暗,但没比地球暗多少。远,但没那么远。它的一天几乎跟我们一样长,这对我们来说很不错,对种地球植物也是天大的帮助。表面重力不算离谱地低也不算离谱地高(大概是地球的三分之一)。它有大把(冻着的)水和相当量的二氧化碳,这些东西对早期在那儿生活的尝试至关重要,对未来把这颗行星「地球化 (terraform)」成更适合人类居住的地方也极为有用。综合来看,我们能有火星这么好的选项,简直是走运——在大多数其他恒星系里,我们大概是没有的。
为什么是 100 万人?
因为 Elon 认为这大致就是让火星文明变得「自给自足」所需的人数——「自给自足」被 Elon 定义为:「即使来自地球的飞船永远不再来了,这个殖民地也不会最终消亡——这需要庞大的工业基础,而且是比在地球上要难得多才能建立起来的工业基础。」
换句话说,如果硬盘 #2 需要依赖硬盘 #1 才能继续工作,那你的相册其实并没真正备份,对吧?硬盘 #2 存在的全部意义,就是在硬盘 #1 永久崩溃时救场。
而地球这块硬盘可能因为很多刺激的理由「崩掉」——小行星撞我们、AI 干掉我们、川普干掉我们、ISIS 搞出某种让人不安的生物武器,等等——Elon 还警告了一种没那么戏剧化的可能性:地球的飞船不再来,仅仅是因为地球文明失去了送它们过去的能力:
来自地球的飞船可能因为别的原因停下来——可能是第三次世界大战,可能是地球变成了一个宗教国家,可能是某种渐进式的衰退,地球文明就这么被自身的重量压垮。 埃及人曾经能建金字塔,然后他们就忘了怎么建。然后他们又忘了怎么读象形文字,直到罗塞塔石碑的出现。罗马也是——他们有室内水管,有先进的引水渠,然后这一切就散架了。中国曾经有全世界最大的帆船舰队,他们的船一路航行到非洲,然后来了个疯皇帝,觉得这不好,把船全烧了。所以你根本不知道会发生什么。要跨过的关键门槛,就是让一切自给自足所需的人数和货物吨数。那大概是 100 万人左右,货物大概是 1000 万到 1 亿吨。
换句话说,别在这事儿上磨蹭了。
好,可你到底怎么把 100 万人送上火星?
你得让下面这块绿色的部分真的存在:
其实挺简单的。如果地球上能有 100 万人既想去火星,又付得起去火星的钱,那火星上就会有 100 万人。
不幸的是,现在黄色的圈很小,蓝色的圈根本不存在。
马斯克 (Elon) 觉得——我某种程度上也这么认为——只要蓝圈能足够大,黄圈自己就会长起来。如果火星既负担得起,又安全,还能保证你回得来,那很多人都会想去。
难的是蓝圈。问题在这儿:
上一次美国国会问 NASA 的时候,派 5 人机组去火星的成本是 500 亿美元。人均 100 亿。马斯克认为,要让蓝圈变得足够大,人均成本得降到 50 万美元。也就是当前成本的 1/20000。
1/20000。
这就好比看着汽车行业说:「现在一辆新本田大概要 2 万美元。要让这个行业成立,我们得把新车的成本降到 1 美元。」
那到底该怎么办?
问题就在这儿:
想象一下,如果飞机是这么运作的:起飞、飞到目的地,但不着陆,所有乘客都跳伞降到地面,然后飞机通过一头栽进海里、爆炸的方式「着陆」。也就是说每架飞机只飞一次,想要有下一趟航班,你就得再造一架新飞机。
一张机票会卖 150 万美元。
太空旅行现在之所以这么贵,主要就是因为我们「着陆」火箭的方式是让它们砸进海里(或者在大气层里烧成灰)。
马斯克创办 SpaceX 的时候就下定决心要解决这个问题。这是个艰巨任务,毕竟之前没人做到过——包括美国和俄罗斯这些花了几十亿去尝试的国家。但 SpaceX 一年又一年地啃这个难题,失败了一次又一次,终于在 2015 年底,他们搞定了:
然后又搞定了一次。又一次。又一次。现在他们已经是成功比失败多了。这是最近一次白天着陆的画面:
很快,一枚曾经飞过、着陆过、经过飞行验证的猎鹰 9 号 (Falcon 9) 将首次执行一次新任务,正式宣告 SpaceX 的火箭「可重复使用」。
用一枚二手火箭执飞任务,你只需要付推进剂(燃料和液氧)的钱,再加一点常规维护费。这一下就把太空旅行的价格砍到了原来的 1/100 甚至 1/1000。
也就是说,还剩下 19/20 到 199/200 的成本需要削减。其中一部分会在 SpaceX 一次运送 100 人以上(而不是 5 人——国会当年问 NASA 的就是这个数字)去火星时实现。剩下的部分则要靠几个简单的创新来搞定,比如在轨道上给飞船加注燃料(能把成本降低 5-10 倍),以及在火星上就地制造推进剂,这样你就不用把返程燃料一路背过去了(这又能把成本降低 5-10 倍)。这些东西后面会详细讲。
一下子,票价不仅能降到 50 万美元一张,甚至可能降得更低(Elon 认为最终可能降到每人 10 万美元以下)。你可能还没注意到,但 SpaceX 的这些创新,正在给太空旅行的成本带来一场彻底的革命——这种变化会打开一些我们今天难以想象的大门。而当这场革命走得足够远时,SpaceX 那个把 100 万人送上火星的愿景,真的——真的——认真地——有可能实现。
我们要去火星了。而这周,SpaceX 向我们展示了那个会带我们去火星的东西。
这枚火箭
“太震撼了。它每次都让我大脑爆炸,而我每周都能看到它。”
Elon 兴奋得不行。等你了解一下他正在造的这个巨大到不行的火箭,你就明白为什么了。
首先,让我们感受一下眼前的挑战。人们常说,太空很难搞。时至今日,只有几百个人进过太空,只有少数几个国家有能力把东西送上太空,而人类太空旅行的历史上到处散落着悲剧性的发射失败。要把一个超重、超脆弱、装满爆炸性液体的东西穿过大气层射上去,还得一点岔子都不出,这难度大得离谱。
但当我们说人类进入太空时,我们说的大多是人类进入近地轨道,也就是地面上方 100 到 1200 英里之间的那一层太空——通常他们只是往上飞 250 英里去国际空间站。人类唯一一次去得更远的时候,是 1960 年代那一小撮飞到月球的美国人,他们跑到了大约 25 万英里之外。
当地球和火星距离最近的时候,火星大约在 3400 万到 6000 万英里之外——比月球远大约 200 倍,比国际空间站远大约 20 万倍。
月球只有 1 光秒多一点的距离。
而火星有 3 光分多。
火星很远。
Elon 喜欢把地球到火星的旅程比作横渡大西洋,他指出按这个比例,去月球就只相当于横渡英吉利海峡(去国际空间站则相当于走到离岸 117 英尺的一个码头)。沿用这个比喻,他说:「相比一个要飞出 1000 倍远距离的殖民运输系统,一枚为了飞到近地轨道甚至月球而造的火箭,基本上就像一艘沿海渔船。」
除此之外,把几个人或一颗卫星送上近地轨道也许还值得——但如果你要一路飞到火星,你会想带上远远不止这些。所以你必须把多得多的质量运到远得多的地方。把距离系数乘以载荷系数,Elon 解释说,一个火星运输系统「简直就是比目前全世界的发射系统能力强一百万倍。它必须如此。」
它还必须极其先进。Elon 说:「它不只是更大,还得更高效。谈到火箭时有一种错误的二分法,要么『小而复杂』,要么『大而笨』。人们常说『傻大个助推器』——那行不通。你需要的是又大又聪明的助推器。如果你想建一个火星殖民地,你别无选择——你必须造得又大又高效。」
所以你要做的就这些——造一枚比当今最强火箭强一百万倍、同时又高效又聪明、床上功夫还很好的火箭。
SpaceX 正在造它。请见识一下「大他妈的火箭 (Big Fucking Rocket)」。1
从这张图里很难真正体会到它有多大。那我们加点参照物吧:
或者这样呢?
它对角线勉强能塞进一个橄榄球场,还差点就要顶到看台上去了。
还有这个:
它就是一栋摩天大楼。或者用 Elon 的话说,「迄今为止最大的飞行物,遥遥领先。」
在昨天的发布会上,Elon 解释说,这不是关于它长什么样的初步草图,也不是艺术家的想象图——它就长这样。这就是他们正在造的东西。
不幸的是,SpaceX 在给这玩意儿起名字这件事上似乎正经历一场存在主义危机——一开始它叫「火星殖民运输船 (Mars Colonial Transporter)」,后来(因为它能飞到比火星远得多的地方)被改名为「行星际运输系统 (Interplanetary Transport System)」,再后来昨天的发布会上,Elon 说他们其实还没定下名字,但首次飞往火星的那艘特定飞船可能会叫「黄金之心 (Heart of Gold)」1——所以没人知道该怎么叫它。
正因如此——在我听到其他说法之前——我会用我以前在一次采访里听 Elon 形容它的那个词来称呼它:大他妈的火箭 (Big Fucking Rocket, BFR)。
大他妈的火箭是真他妈的大。它高达 400 英尺,相当于一栋 40 层摩天大楼的高度。直径 40 英尺,一辆校车可以完全塞进它的底座之下。它的质量是巨型的土星五号 (Saturn V)——阿波罗任务用的那款火箭,也是目前为止人类造过的最大火箭——的三倍多,推力也是它的三倍多。
下面是它和其他一堆火箭在体积上的对比:
如果按每枚火箭能送入轨道的有效载荷(也就是货物和/或人员)公斤数来比,差距就更夸张了:
作为对比,SpaceX 那款屌炸天的猎鹰 9 号 (Falcon 9) 火箭能把大约 4 吨的载荷送上火星,而猎鹰重型 (Falcon Heavy)——即将成为当今最强大的火箭——能把约 13 吨送上火星。Elon 相信 BFR 一开始就能把几百吨载荷送上火星,最终能达到 1000 吨。这个数据的荒谬程度——庞然大物猎鹰重型的载荷能力仅仅只有 BFR 最终火星载荷的 1% 出头——真的挺难消化的。
不过,先说清楚——我这一路称之为「大他妈的火箭」的东西,其实是两个部分:一艘大他妈的飞船,坐在一枚大他妈的助推器上面。
大他妈的助推器
我们先从助推器 (booster) 说起。这个 25 层楼高的助推器——也就是 BFR 真正的火箭部分——被埃隆称作「相当野的一头猛兽」。它是有史以来最大的助推器——遥遥领先。物理尺寸上肯定是,但推力方面更是碾压。
在 SpaceX 那篇文章里,我讲过 Falcon 9 上那 9 台 Merlin 发动机,每一台的推力都足以把 40 辆汽车叠起来送上天——加起来,Falcon 9 这套发动机可以举起 360 辆车。而 Falcon Heavy 上的 27 台 Merlin 发动机,可以把 1000 多辆车叠起来推过云层。2
大他妈的助推器 (Big Fucking Booster) 用的是另一种发动机:猛禽 (Raptor)。
Raptor 发动机长得跟 Merlin 很像,但有一个关键区别——通过大幅提高压力,SpaceX 让 Raptor 的推力比 Merlin 强了 3 倍多。
一台 Raptor 发动机能产生 310 吨 推力——足以把 310 吨的东西,也就是 172 辆车叠起来,或者一整架波音 747 客机,推上天。这是一台 Raptor 能干的事。3
而 BFB 上装了 42 台。4
全部加起来,是前所未闻的 13033 吨推力,足以把 7000 多辆车——或者 50 架大型客机——推上太空。
大他妈的飞船
然后是飞船部分——SpaceX 管它叫「行星际飞船 (Interplanetary Spaceship)」,而我打算继续叫它「大他妈的飞船 (Big Fucking Spaceship)」,因为这么叫更好玩。BFS 就是 BFB 顶上那个巨大又酷炫的家伙(如果你已经被搞得大他妈的糊涂了——大他妈的飞船 (BFS) 装在大他妈的助推器 (BFB) 上面,合起来就是我一直叫的大他妈的火箭 (BFR))。BFS 就是把人和货物送去火星的那个东西。它同样也是那个能从火星自己发射升空、把想回家的人带回地球的东西。
BFS 本身有一栋 16 层高楼那么大,最粗的地方宽 55 英尺。除了几百吨、最终可达 1000 吨的货物之外,BFS 一开始就能载多达 100 人,而且埃隆相信这个数字随时间可以增长到 200 甚至 300 以上——就像一艘游轮。
装着 9 台 Raptor 发动机,它光是自己的起飞推力就已经超过今天所有的火箭——包括明年就要发射的 Falcon Heavy。作为一个第二级的载货飞船,推力居然比最强的第一级火箭还大,这简直离谱。
来看看内部剖面:
我问 Elon,坐在里面是什么感觉。他说:「呃,你会待在一艘巨大的宇宙飞船里,处于微重力状态。5我是说,那会挺好玩的。你能到处飘。」
有道理。
在发布会问答环节,他补充道:「它必须真的好玩、令人兴奋,不能让人觉得憋屈或无聊。乘员舱的设计能让你玩零重力游戏、到处飘,还会有电影、讲堂、船舱、餐厅——这趟旅程会非常有趣。」
嗯,好的,现在就把我送上那玩意儿。一艘零重力游轮。窗外还是这个景:
如果你真去了,整个流程是这样的:
1) 上船。 BFR 将从佛罗里达州卡纳维拉尔角 (Cape Canaveral) 的 39A 发射台起飞——就是阿波罗宇航员当年出发的那个发射台。之所以选这里,是因为当年建这个发射台的时候他们还不知道会用多大的火箭,所以建得离谱地大。到了发射台,你走上塔架,穿过登舱桥,进入那艘 Big Fucking Spaceship(超大宇宙飞船)。
2) 起飞。 你系好安全带,BFR 起飞。几分钟后,第一级 BFB 分离,返回地球。你所在的 BFS 继续上升,进入地球轨道。
3) 在轨加注燃料。 返回地球后,BFB 顶部换上一艘新的 BFS——这一艘装满了推进剂(液氧和甲烷)。6它再次起飞,把这艘装满推进剂的飞船送入轨道,与你所在的飞船交会7。两艘飞船像两只手牵手的虎鲸一样对接起来,推进剂随之输送过来。
这个过程会再重复几次,直到你的飞船完全加满燃料。8这个流程至关重要,因为 A) 它降低了旅程的成本;B) 它让旅程快得多。人们一直以为去一趟火星要六到九个月,但 BFS 三个月就能到。
4) 前往火星。 在微重力环境里享受三个月的欢乐时光,并且对船上其他人产生严重的审美疲劳。9 旅途中,飞船靠冷气推进器来调整姿态,由巨大的太阳能电池阵列供电:
5) 进入火星大气层。 该轮到热盾遭大罪了:
6) 降落火星。 垂直着陆,和第一级在地球上着陆的方式一样。
7) 在火星上住一阵子,天知道你在干嘛。 如果是殖民早期,你多半是去干活的,帮忙把最初的产业搭起来。到后期就什么都可能了——搞科研、创业,或者纯粹是来冒险的。
8) 在火星上制造推进剂。 这是火星早期必须建立的关键产业之一。推进剂由液氧 (O2) 和甲烷 (CH4) 组成,而这两种东西正好都可以从火星上现成的大量 H2O (冰) 和 CO2 (火星大气的主要成分) 里轻松制取。他们会用这些推进剂给你搭乘过来的那艘飞船加满油,为它返回地球的航程做准备。这样一来,就省下了从地球一路把返程推进剂运过来的巨额成本。
9) 要么永远留下,要么回地球。 如果你要回来,就搭上最新一批飞过来的 BFS 中的一艘。
10) 垂直降落地球。 就跟你在火星上做的一样。飞船会进行例行维护,准备两年后再飞火星。
11) 变成那种烦人透顶的家伙,不管聊什么话题都能想办法把话往「我在火星那段日子」上扯。
任务完成。
这张有点让人头晕的图总结了整个过程:
而这段视频把它总结得非常爽:
以上就是「大他妈火箭」是怎么回事,以及它整套流程是怎么运作的。10
现在来聊聊,这一切最后可能会怎么演变。
计划
回到现实。那么我们要怎么从「有这么一款屌炸天的火箭,可能五年后就能发射」走到「我们是一个欣欣向荣的多行星文明,一百万人生活在火星上」这一步?
一万次飞行。这就是 Elon 估计要把火星人口带到一百万所需要的 BFS 飞行次数。
为什么是 10000 次?因为大多数航班上至少会有 100 人,而且这个数字会随时间增加——但每次有人去火星,也会有一些人从火星回来。每艘 BFS 的下半部分是一个巨大的货舱。马斯克认为,要让百万人殖民地实现自给自足,我们至少需要向火星运送 1000 万吨货物,如果 SpaceX 能像他们希望的那样,相对快速地把货物运载能力提升到 1000 吨,那么这需要略多于 10000 次飞行才能完成。
那这 10000 次旅行什么时候开始呢?
我们来看看火星-地球会合周期日历 (Mars-Earth Synodic calendar) ——它记录地球和火星距离最近的日期(称为「火星冲日 (Mars opposition)」)。地球的轨道比火星小,所以地球绕太阳转得更快——快到每 26 个月,地球就会「套圈」火星一次,两者短暂地并肩而行。这就是地球-火星之间能进行运输的唯一窗口。
我们目前离火星相当近,因为上一次火星冲日发生在 2016 年 5 月 22 日。所以如果你碰巧和我一样,是那种「哦操,有颗亮得离谱的星星,让我掏出 Sky Guide app 看看那是哪颗行星,然后告诉身边所有人,结果再一次,没人在乎,因为每个人都是可怕的人」的书呆子,你就会知道,整个夏天火星在夜空中都异常显眼、异常明亮。11 一年之后,火星将运行到太阳的另一侧,我们在夜空中将完全看不到它。
2016 年的地球-火星冲日还有一个特殊之处,因为这是最后一次没人谈论它的冲日。
为什么?因为从 2018 年 7 月的下一次冲日开始,SpaceX 将在每次冲日时都往火星送东西,而且这件事每次都会成为越来越大的新闻。以下是暂定的时间表,如果一切按计划完美进行的话:
即将到来的火星冲日 ——以及 SpaceX 对每次冲日的规划
2018 年 7 月: 派一艘 Dragon 飞船(猎鹰 9 号搭载的 SUV 大小的飞船)带着货物飞往火星
2020 年 10 月: 派多艘 Dragon 飞船,带更多货物
2022 年 12 月: BFS 首航火星。仅载货。这是马斯克想命名为「黄金之心 (Heart of Gold)」的那艘飞船。
2025 年 1 月: 首次载人 BFS 飞往火星。
我们都回过头再读一遍最后那行。
2025 年 1 月: 首次载人 BFS 飞往火星。
你注意到了吗?
如果一切按计划进行,火星版的尼尔·阿姆斯特朗将在大约八年后着陆。
而现在几乎没人在谈论这件事。
但他们会谈的。炒作会在几年后 Dragon 飞船前往火星时开始,而在 2022 年,当那艘牛逼哄哄的大飞船 (Big Fucking Spaceship) 终于发射、飞往火星并降落时,炒作将进入高潮。每个人都会在谈论这件事。
从那时起,热度只会不断升温——第一批 BFS 宇航员的名单会被公布,他们会成为家喻户晓的名字,因为他们的勇气而受人敬仰,毕竟所有人都知道,任务出岔子、他们回不来的可能性是切实存在的。然后,在 2024 年,他们将踏上为期三个月的旅程,每一天都是头版头条。他们着陆的那一刻,地球上的每一个人都会屏息观看。这将是 1969 年的重演。
这是真的会发生的事。
马斯克不喜欢别人问他这次首航,以及问「谁会成为火星上的尼尔·阿姆斯特朗」。他说这不是要让人类在多行星文明的帽子上再插一根羽毛,而且他会立刻指出:「把人送上月球超级令人兴奋——可我们的月球基地在哪儿?」换句话说,让人类跟火星击个掌来炫耀,并不是重点——重点是把完整的愿景落地,真正在火星上建立一个完全自给自足的文明。
嗯,好吧,行行行。但我就是很期待 2025 年。那会超级好玩。
总之,下一次火星冲将在 2027 年到来。这一次,如果一切顺利,多艘 BFS 将同时前往火星,搭载的人比 2025 年的首批人数还要多。而那艘 2025 年飞过去的飞船——那艘太空版「五月花号」——将踏上返回地球的旅程,把首批火星拓荒者中的一些人带回家。他们将作为国际英雄凯旋,受到盛大的欢迎,而那艘传奇飞船则会光荣退役,进入航空航天博物馆安享晚年。
与此同时,我们所有人都会紧盯着电视12,看这一批 BFS 抵达火星,船上的人将接续 2025 年那批人开启的艰苦工作。早期殖民者的日子会很难过,一如所有历史上的早期殖民者那样——而这一次会格外艰难。他们不仅要真真切切地从零开始——挖矿井、开采石场、建冶炼厂,建造第一座地下村落栖息地以及火星上第一批医院、学校、温室农场,铺设庞大的管道系统把水抽进村子,建造第一座火箭燃料工厂——而且这一切都必须在这样一个地方完成:不穿宇航服就不能出门,他们此生所认识的每一个人和每一样东西,都在夜空中那颗淡蓝色的小点上。
会很难,但对我们这个世界的探险者来说,回报也许是值得的。马斯克说:「你在 24 小时内可以到达地球上的任何地方。地球上已经没有物理意义上的前沿了。而现在,太空就是那个前沿,所以它会吸引所有拥有探索精神的人。」
2029 年 4 月,SpaceX 将向火星派出更大规模的一批飞船、人员和货物。这一次,受到的关注可能反而会少一些。到 2029 年,我们可能已经习惯了「火星上有人」这件事,以及每 26 个月就会发生一次盛大的双向迁徙。
不断扩张的火星殖民地将继续吸引冒险者——那些读到 15、16 世纪伟大航海壮举、渴望身临其境的人。当我问 Elon 这个小殖民地将如何成长和演变时,他说:"把火星殖民地想象成一个生物体,从受精卵开始,然后变成多细胞,再然后出现器官分化——所以它不会一路上都长一个样,就像最初的詹姆斯敦 (Jamestown) 定居点也代表不了今天的美国。火星也一样——火星将成为新的新世界。"
2031、2033 和 2035 年的冲日将把更多的人带到这个新的新世界。到那时,这座萌芽中的火星城市将成为我们生活的一部分。我们会关注一些我们最喜欢的火星记者的推特,追踪那里正在发生的事。我们都会迷上火星第一批爆款真人秀。而我们中的一些人会开始琢磨:"要不要趁还没老,哪年报个名去火星?"
到 2050 年,火星上会有超过十万人。你儿子工作的公司可能在那里设了分部,他正要跟几位即将前往火星驻扎 52 个月的同事道别。他告诉你他不想去,因为不想把上九年级的女儿从她的生活和朋友身边带走。但他说她正在申请一个项目,会让她 17 到 23 岁期间去火星读城市规划学位。你有些担心,尽管你知道这不理性。只是你还记得去火星是有风险、有危险的那些日子,你内心的某个角落还是对此感到不安。而且万一她决定不回来呢?
到 2065 年,火星早期的日子看起来已经很原始了。最初几次火星移民时,每次只有几艘飞船,每艘只载 100 人,票价贵得离谱,飞过去要三个月,而且火星上只有那么几个非常艰苦的行业可以打工。
到 2065 年,每次火星冲日都有超过 1000 艘飞船启程,每艘搭载 500 多人和几千吨货物。每两年就有 50 万人踏上旅程,回来的比这少大约 5 万人,因为随着新飞船不断建造,地火移民运力每次都会略有增长。这趟旅程现在只需 30 天,票价只要 6 万美元(以 2016 年美元计)——而大多数人只需用他们在火星上的高薪工作就能还清票价(随着早期火星城市持续扩张、新城市不断建成,劳动力需求极高)。
很多人还记得火星殖民的早期岁月,那时一切都是 SpaceX 一手操办的——资金来自 SpaceX 或它的货运客户,推动力是他们的野心、他们的智慧和他们的胆量。但如今,已经有几十家公司专门搞地球-火星运输,几百家公司在火星上做开发和创业。而运输的付费方式就像今天的飞机、火车和大巴一样——乘客买票。
十年之后,2074 年的这次移民让火星人口突破了一百万。两个星球上都爆发了小规模的庆祝活动,一个期盼已久的里程碑终于达成。不过,大多数人甚至都没注意到。
我刚才说的这一切,都是基于 Elon 在电话里跟我讲的东西。有些是他直接说出的数字——比如上面那段,来自他说的一句话:「我希望我们能在起步大约 50 年之后达到一百万人。」还有些是我根据他给我的预测所推演出来的可能的未来。这一切都是有现实依据的。至少,是基于 Elon Musk 对现实的最佳推测。他非常谨慎,凡是听起来像预测或推断的话,都要加上限定语:「如果一切顺利,这就是可能发生的情况——但没法确定,一路上很多事都可能出岔子。」他强调:「并不是说 SpaceX 有全部答案,我们已经搞定了一切什么的——而是我们想证明这事儿是可能的。但绝不是板上钉钉。」至于可能出错的事,他列举了几样(比如第三次世界大战),而他最大的担忧之一是:万一自己英年早逝,SpaceX 可能会被某个想榨干公司牟利的人接手,而不是一门心思聚焦在火星文明这个使命上。
但如果 SpaceX 真能把这件事启动起来,Elon 认为这本身不仅是件大事,还可能引爆人类的一大堆新可能性。他解释道:
大局不只是给硬盘做个备份,而是真正把人类变成一个跨行星物种。本质上我们说的是:我们正在建立一条通往火星的常规货运路线。有了行星际商业这个经济上的推动函数,就会有资源和动力去大规模改进太空运输技术,我觉得那时候事情就会真正上升到一个全新的层次。
我描述的这些听起来可能真的很疯狂,但只要我们成为一个双行星文明,这其实只是最终会完成的事情中的一小部分而已。看看欧洲的航运技术。当你只需要横穿地中海时,船只都挺烂的——它们过不了大西洋。所以商业基本上只有短程船只。没有一个倒逼的动力,航运技术就没什么大的进步——凯撒大帝那个年代的船,和哥伦布那个年代的船,能干的事儿基本差不多。1500 年过去了,你还是只能横穿地中海。但是一旦有了横渡大西洋的理由,航运技术就飞速改进。要让这事儿发生,得先有美洲殖民地这个动机。
SpaceX 的人相信,一旦我们登上火星,太阳系的其余部分也会随之变得触手可及。这就是为什么他们不只是画了张「牛逼大火箭」骄傲地立在火星上的图,而是把它画成了飞掠木星的样子。
还有土星。
以及把人类探险家带到遥远的卫星上。
他们规划的是这样一个时代:任何人都可以去我们这个浩瀚太阳系里的任何地方——一个探索的新黄金时代,每个方向都有尚未被涉足的物理疆界。
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以下是 WBW 埃隆·马斯克 (Elon Musk) 系列的完整目录:
第 1 部分,关于 Elon:Elon Musk 系列:引言
第 2 部分,关于 Tesla:Tesla 将如何改变世界
第 3 部分,关于 SpaceX:SpaceX 将如何(以及为何)殖民火星
第 4 部分,关于让 Elon 如此高效的秘诀:厨师与烹调工:Musk 的独门秘方
额外文章 #1:关于 Solar City 那点事
额外文章 #2:关于 Hyperloop 那点事
另外六篇 Wait But Why 长文科普:
费米悖论 (Fermi Paradox):外星人都跑哪儿去了?
这是《银河系漫游指南》(Hitchhiker's Guide to the Galaxy) 里的梗。书里,黄金之心号是「第一艘利用无限不可能性驱动的宇宙飞船」。Elon 喜欢这个名字,因为他觉得 SpaceX 走过的路极度不可能。↩
澄清一下,载荷 (payload) 是火箭实际能带上太空的东西。推力 (thrust) 是发动机能推上太空的东西,必须包括整个 BFR 加上里面装的载荷。火箭的推力几乎全部用来抬升火箭本身,只有一小部分分给载荷。我在这几篇文章里谈到推力、说某组发动机能把多少辆车推上太空时,我说的是一个假想场景——没有火箭,只有火箭的发动机,上面架一个平台,平台上再堆满车。↩
我问 Elon 为什么用 42 台小一点的发动机,而不是数量更少的巨型发动机,他说他们一度考虑过更大的发动机,但「优化的结果似乎是更多小发动机,而不是更少大发动机」。我没法再解释了,因为我也没懂。↩
我们常常以为飘着的宇航员处于「零重力」中。其实他们飘着的时候完全还在地球的引力井里——只不过他们绕地球转得太快,处于持续的自由落体状态。效果是一样的——他们飘着——但既然不是真的零重力,我们就叫它微重力。↩
拼写让人看着不爽的一个词。↩
Elon 说,如果补加燃料的过程很快,比如几周以内,那就按这个计划来。如果时间长得多,那飞船会先无人发射,等它加满燃料准备就绪后,再单独发射一艘只载人的飞船,在地球轨道会合,把机组人员送上去。↩
人们喜欢提这段时间里太空辐射的危险。Elon 觉得这被夸大了,加上适当的防护措施(比如船员舱周围一层水做屏蔽),辐射对机组成员身体的伤害,大概相当于在那三个月里变成一个烟民、然后戒掉——不理想,但也没啥大不了。↩
在发布会上,Elon 一度跑题,让我特别开心。他讲到 BFR 的飞船有可能兼职做地球上超高速运输人和货物的工具:「它其实能力足够,你甚至可以让这艘飞船进入轨道……也许全世界范围内超快速运输货物是有市场的……我们可以在最多 45 分钟内把货物运到地球上任何地方——大多数可能就 20、25 分钟。所以也许在纽约海岸外弄个漂浮平台,你就能 25 分钟从纽约到东京。跨大西洋 10 分钟。大部分时间花在去平台的路上,之后就非常快了。这里面有一些很吸引人的可能性,但我们没打算靠这个。」爽。这真是对未来世界的美妙一瞥——某人从德里给你发短信问你要不要从旧金山飞过来一起吃午饭,你说「行啊,不过我两小时后有个会,不能待太久」。当然你不会这么做,因为你会直接和朋友虚拟见面,感觉就跟本人到场一模一样。所以这事也就黄了。↩
整个夏天火星旁边一直有一颗挺亮的土星——这事我也跟一堆不关心的人念叨过。↩
或者 2027 年的人类被什么黏着不放,就是那个东西。↩
- 所有图片均来自 spacex.com,除非底部标注了 "waitbutwhy.com",那些是我自己做的。↩
