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只有地球世界是不够的

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(图片来自The Economist)
“我想要在火星上死去。但不是在撞击中死去。” Elon Musk从不羞于提及自己建立spaceX火箭公司的缘由,spaceX火箭公司已经成为 “新太空”行业的领军人。尽管最近发生的两次火箭爆炸的事件削弱了它的光环,但是它发射火箭的成本仍然是世界最低的。它仍然在使用过的火箭返回地球着陆特殊的发射台或者海上装载平台以再次利用的科技领域遥遥领先,而这会进一步降低成本。最终,私人公司和美国政府会有一本厚厚的指令手册发射卫星到轨道或者载物飞船,最终是宇航员到国际空间站。

然而建造火箭从来不是真正的目的。Musk先生是看着一系列科幻小说和电脑游戏长大,他建立了各种公司去帮助解决一些世界难题。他建立了特斯拉,电力汽车制造公司,以及太阳能城市,太阳能发电公司,致力于转向干净能源的使用。而SpaceX的目标更崇高。Musk先生不断的重申他认为人类必须学习如何在除地球以外的地方生存,作为一种安全策略以对抗毁灭地球的灾难发生。一系列火星探险以开辟一块人类永久居住地,一直是该公司在2002年建立以来的长久目标。

九月27日,在墨西哥召开的国际太空议会上,Musk先生的演讲在技术难题的细节和狂热的猜想间转换。Musk先生描绘了他宏伟蓝图的细节。主题思想是“使移居火星成为可能:就像我们在日常生活里可以做到的事情。只要人们想做一件事,是否就能成功?”他说,他的目标,是在未来的几十年里,人们可以买票去火星,票价在20百万美元左右,相当于目前美国一栋中等价位的房子。

听起来很美妙吧。阿波罗号曾经运载12位飞行员登录月球,距离是到火星的600分之一,最多的时候花费了大约4.4%的美国联邦预算。从那以后,人类太空旅行就局限于地球轨道。美国的太空快轨,最近一次航行是在2011年,是一次非常昂贵的惨败;国际空间站花了大概1500亿美元建造,是人类历史上曾经建造的最昂贵的东西,而且每次最多容纳6个机组成员。私人公司,比如Virgin Galactic,多次试图载人到太空最低端的延伸范围,目前为止,还没有成功过。

然而太空爱好者们的心情是这样的:Musk先生赢得了一次听证会的权利。SpaceX成立之初,商业利益放在一边,把成功发射一枚火箭作为一个开端,对许多人来讲很荒缪。Musk先生已经证明他的怀疑者是错的。不可否认,开辟火星永久居住地是一个宏伟的野心,但是对于怎么开始和如何建造必要的设施运送人们去那里,他的想法是值得深思的。

火星是一位残酷的情人
Musk先生并不是第一位宣称要去火星的人。Werrnher von Braun曾经建造了德国的V2舰艇和美国的土星V号月球火箭,在1953年发表了他的火星计划。在阿波罗号成功后,他曾经游说美国作为后继推行这个计划。这并没有实现,但是这个想法从来没有消失过。奥巴马太空策略的最后设想的终点是2030年代登陆火星。中国也模糊的谈论过在本世纪中期做类似的事情。科幻小说家们和火箭科学家们已经在进行细节的科技研究,而这一主题是太空旅行研讨会连续多年的最爱。

除了其著名的观念和大胆的行为,Musk先生作出这引人注目的目标的原因是,除地球以外,火星是邻近的最友好的星球。并不是寻常所说的那种友好。火星的表面温度大概是负60摄氏度,它的大气层很薄不能呼吸,大部分由二氧化碳组成,它的土壤富含高氯酸盐,是陆地生命并不喜欢的化学家族。然而,相比太阳系的其他6大行星,它就是天堂。外围的4个行星,木星,土星,天王星和海王星都是气体,缺少固体表面可以登录。水星是没有空气的星球,类似月球,而金星则相反,它有过于浓厚的气层但是没有氧气。

尽管火星位于太阳星系可居住的边缘带,可居住的边缘带是指距离其他星系足够远可以容许行星表面上液态水存在,尽管火星的平均温度接近凝结,但是火星上一些地面有时足够暖使得液态水得以存在。乐观主义者可能认为火星只比人类居住地之一的南极差一点点。尽管南极只距离城市文明和适宜的气候几个小时的飞行距离。取决于运行轨道的位置,火星距离地球在75-375百万千米之间,这是即使光及其无线波也需要很多分钟传播的距离。这意味着到达那里需要建造一个人类或者其他生物可以存活几个月的飞船,并且火箭可以使其进入正确的轨道。这正是Musk先生演讲中讲述最多的话题。

星际飞行系统(interplanetary transport system, ITS)包括两个部分。太空飞船大概49。5米长,以容纳大概100个乘客。它需要一个巨大的,可回收使用的炭纤维发射器,在SpaceX内部被称为巨型超级火箭 (BFR),这将是,迄今为止,人类建造的最强大的发射器。一旦太空飞船进入其轨道,火箭会飞回发射台,这种技术可以使SpaceX目前的火箭系列Falcon获得成功。接下来超级火箭将运输燃料,乘客,以及其它货物到卫星飞船。一旦供应充足,飞船就可以起航去火星。
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这样一次太空旅行需要大概6个月,时间很长,正如Musk先生所说,但并不是前所未有的,正如巡航舰上的船员有过类似的长时间航行。一旦抵达,飞船就进入火星大气层,正如阿波罗命令模块一样,返航时利用大气层减速。不一样的是,Muck先生的发射器是火箭加速器着陆地球。

其中一架飞船永久停留在火星,可以被设想为首个火星上人类居住地。但是长远目标是飞船返回地球。前期任务发送的在火星表面的太阳能发动装置将把火星上的二氧化碳和水转化为氧气和甲烷,这一想法是美国工程师罗伯特在90年代提出的。利用太阳能飞船可以返回地球,基于火星的重力比较小,只有地球的3分之一,不需要发射器加速就可以起飞。

每部分都将设计成低成本的。相比阿波罗任务,Musk先生说,他将消减个人花费的5万倍,达到他提出的2百万美元的票价。其中一部分通过利用太阳能,取代从地球运载燃料而实现。但是大部分的节约成本来自于最大程度上可重复使用太空旅行系统的各个部分,这一策略一直被SpaceX和它的竞争对手们重点采纳,特别是亚马逊的拥有者杰夫 Bezos成立的Blue Origin火箭公司。

火箭如此昂贵的一个原因就在于他们只能使用一次。它们一旦完成了自己的任务,要么被遗弃在太空中,要么坠毁在海里。火箭燃料并不昂贵。它们自身比较昂贵。一个能再次使用的火箭就可以在多次飞行中分担成本。Musk先生提出的超级巨型火箭在其需要替换之前可以使用在1000次飞行中。而太空飞船也可以进行十几次火星旅程,取决于飞行时间和有限次数的可变发射窗口。

理论是简单的。迄今为止,SpaceX花了几百万美元用于超级火箭和太空飞船的设计。但是目前已经有一些进展,musk先生在演讲过程中展示了一些很漂亮的视频来自于现实设计的蓝图。他播放了一个SpaceX的最新的以甲烷驱动的发动机的发射测试,它将用于驱动超级火箭。该公司此时有很多事情要做,不仅仅是追踪发生在九月1日的火箭爆炸的原因,该爆炸毁坏了它运载的卫星,以及准备首次计划的航行。只要这些事情完成,该公司下一个商业火箭,升级版的Falcon 9,被命名为Falcon Heavy已经准备好了,Musk先生计划投入更多的时间和金钱在太空航行系统上。

时间表只能是大概的估计,musk先生说。但是首次超级火箭的飞行将会在2020年左右,首次太空飞船送入预定轨道测试就在之后的一到两年里进行。同时,SpaceX正在计划在2018年发射一个小型的无人太空飞船,一个现有的飞龙号,去火星。在大会上,Musk先生承诺他每两年都会更新一个关于下一步任务的稳定流程,两年是地球和火星的位置使得火星最容易抵达的时间间隔。

飞往火星的机票
如果你想要带着很多人去火星,那么太空旅行系统或者其他诸如此类的东西会是一个好的选择。但是问题是为什么你想要做首批去火星的人?

多年来,人类的太空之旅只是一种寻求正当理由的行动。在60年代,正当理由是战争的另一种方式。阿波罗登陆月球的任务以及苏联失败的类似的尝试都是冷战时期的行为,本意是为了证明资本主义比社会主义好,或者反之。在美国赢得了这场竞赛之后, 兴趣和资金缩减,鼓吹人类太空旅行变成了一种激发人们成为科学家的说教材料。而Musk先生则认为这是攸关人类存亡的行为,他表示太空旅行应该是被看作一种保险的策略。Musk先生认为,人类只有能在多个星球居住,才能保证安全,避免大浩劫摧毁地球,诸如,小行星撞击地球,恶意机器人,或者星星爆炸产生的伽玛射线。这意味着在其他星球建立居住地并且发展直至他们可以不需要地球的供给存活。很多其他的杰出的大家,例如,霍金,著名的英国物理学家,也发表过类似的担忧。

这一论调有时候变得神秘。在地球形成之后很快就有生命诞生,这表明了生命的诞生并不困难,并且应该因此在其他的地方也很常见。但是这并不适用于拥有智慧的生命。即使是相对缓慢的速度,一种智慧生命应该在几百万年里统治一个行星系。这件事情并没有在人类自己的星系,银河系发生,而这有时候作为证据表明智慧生命或者濒临灭绝,又或者可能在他们能够离开自己的家园之前就自我毁灭了。不论哪种方式,这些未知之谜表明了人类作为具有智慧的生物,有责任照顾好自己。

长远来看,末世论者可能是正确的:人类可能的确应该迁徙,如果那时候有人能够活下来的话。在几百万年前,太阳从其形成以来,正逐渐变得灼热,它在未来某一天将变得太热而使得地球没办法居住。如果人类想要存活下来,就必须离开,而在同时,灼热的太阳也会使火星变得更宜人居住。
批评者们认为这些短期的威胁要么不可能发生(比如恶意机器人);要么同样会摧毁火星(比如说星星爆炸产生的伽玛射线);要么可以被能够征服其他星球的物种避开 (毁灭性的小行星可以偏离地球)。但是即使这种星际移居的保险策略是一个谨慎的注意,问题在于它能否实现呢?

Musk先生的演讲在技术细节问题结束后,迫不及待的开始了移居火星的情景设想。在火星上生活将会是困难的,可能比登陆火星更困难。移居者们将不得不花所有的时间就在抗压建筑上。跟地球联系是可行的但也是冗长的.改进地球植物使其适应火星的高压环境可能是可行的,但是还没有人尝试过。一个封闭的微型生物系统必须配置起来进行营养物质的循环和废物的回收。90年代一系列试图模拟这种类地球的生物系统实验,称为生物球2号,在植物死亡,食物变得稀少,氧气量开始降低后不得不遗弃。

有人问这样一个移居地会什么样子,Musk先生说这不是由他来设想。“我们把自己看起太平洋铁路联盟”,他说,这里指的是18世纪60年代打开美国西部的铁路。他的重点是建造可负担的太空旅行系统。移居火星的人们要做什么取决于他们。他给了一些想法,他认为可能需要1万人维护某种必要的工业基地以脱离对地球的依赖。但是具体细节并没有提供。

一个非常具体的问题是,这样一个计划,最终,要花多少钱? 根据Musk 先生自己的数字,运送1百万人去火星要花费200亿美元。这即使对于musk先生来说也太多了。有很多富人对太空旅行非常狂热,可能可以劝说他们掏腰包。但是他直言不讳地说,这一计划也需要美国政府资金支持。这近期看起来是不可能的。

远离家园建立新家园
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最后一个问题是为什么人们要去火星,即使他们卖掉房子可以买一张机票?为了人类的未来不可能促使个人放弃一切离开自己家园。太空爱好者引述人类的迁徙历史,说人类统治火星就像波利尼西亚人征服太平洋,或者,就像欧洲人迁徙到新世界。然而历史大迁徙的发生要么是没有其他选择,要么是迁徙有巨大的奖励。弗吉尼亚州的建立者总是在追求利益。 朝圣者的父亲们则是在逃离宗教迫害。而且他们搬迁的目的地并不是不利于人类生存。
很难看出在火星地面密闭空间的生活是如何优于在地球上的生活。Musk先生表示赞同这一观点,然后说仍然有一部分人确实想要去火星,他们或者是出于探险的心理,或者是出于对显而易见的人类命运的认知。可能有一些人想要去火星探险。但是找到一百万自愿去火星的人是一个巨大的任务。

Musk先生的设想是宏大的。从听众的反应该看,也是激励人心。但是在可预见的未来,至少在他希望的时间表上,是不可能实现的。这并不表明这一设想是没有意义的。即使火星征服者的舰队不能实质化,小的任务,例如在2018年无人飞船登陆火星的计划,他们自己本身将是非常有价值的,并且将证明星际空间飞行是非凡个人的出行方式之一。这样的任务可以运输二至三吨的货物到火星。并不难想象一些大学和空间站会搭乘飞船做实验并为之付钱。
即使移居火星可能是太遥远的一步,但是人类登陆火星在某一天是可以实现的。这里,与南极做比较是很有指导性的。尽管南极在任何意义上都不能称为是一个聚集地,小数量的科学家的确常年住在那里,做在其他地方不能做的实验。一个如Musk先生设想的那种系统可能有一天使得一个火星等同体成为可能,尽管这个代价仍然让人热泪盈眶。

Musk先生讲了很多他自己的想法。他说,他曾经考虑命名第一艘火星舰队为金色的心,来自于一本道格拉斯 亚当写的动漫科幻小说,“银河漫游指南”。这艘科幻飞船是用一种名为“无限不可能性的动力”驱动的。他考虑这可能是最合适的方式来考虑整个计划。
(原文来自The Economist)
(责任编辑:郭倩荷)
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