原標(biāo)題：馬斯克顛覆NASA火星殖民計劃 不建軌道站直達目的地省錢省力 來源：騰訊新聞

馬斯克正在徹底顛覆美國宇航局（NASA）的火星殖民計劃。火星協(xié)會會長、先鋒航天公司總裁羅伯特·祖布林(RobertZubrin)日前撰文，詳細(xì)解讀了馬斯克的火星策略。

2019年3月2日，SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）在新聞發(fā)布會上發(fā)表講話

美國太空探索技術(shù)公司SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）有個雄心勃勃的殖民火星計劃，以便幫助人類成為跨行星物種。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，他旗下公司正在研發(fā)星際飛船、獵鷹重型火箭，并開始建設(shè)火箭和飛船工廠，幫助打造前往火星的星際飛船艦隊。

馬斯克正在徹底顛覆美國宇航局（NASA）的火星殖民計劃，不需要建設(shè)軌道站、空間站等設(shè)施，直達火星的策略似乎更省錢省力。火星協(xié)會會長、先鋒航天公司總裁羅伯特·祖布林(RobertZubrin)日前撰文，詳細(xì)解讀了馬斯克的火星策略。

以下為祖布林的撰文全文：

上周，我（祖布林）和妻子霍普（Hope）前往德克薩斯州的博卡奇卡（Boca Chica）與埃隆·馬斯克（Elon Musk）會面。當(dāng)我們在SpaceX總部內(nèi)交談時，一支流浪樂隊在外面演奏，為排隊申請多個類別工作的人提供娛樂，這些求職者將幫助制造前往火星的載人飛船。數(shù)百人已經(jīng)被雇傭，并在建筑群中工作，很快就會有數(shù)千人加入進來。

馬斯克稱他的設(shè)計為“星際飛船”（Starship）。這是由甲烷/氧氣驅(qū)動的不銹鋼兩級入軌火箭，有效載荷能力相當(dāng)于將阿波羅宇航員送上月球的土星5號運載火箭（Saturn V）。然而，土星5號火箭是消耗性硬件，只能使用一次就會在大氣層中墜毀。而星際飛船將完全可重復(fù)使用，就像客機一樣，因此將從根本上降低有效載荷交付成本。

星際飛船的具體表現(xiàn)還有待證明。然而，馬斯克就在這里，他建造的并不是第一艘證明這一概念的實驗船，而是正如我們已經(jīng)目睹的那樣，他建造了組裝星際飛船的工廠和艦隊。他瘋了嗎？按照傳統(tǒng)航空航天行業(yè)人士的想法來看，他的確讓人覺得有點兒瘋狂。但他的瘋狂似乎自有其道理！

我認(rèn)識馬斯克已經(jīng)有二十多年了。2001年，我是幫助說服他制定火星殖民目標(biāo)的人之一。他的計劃在很大程度上是基于我的設(shè)想，也就是通常所說的“火星直達”（Mars Direct）計劃。我在1996年出版的《趕往火星：火星直達》（The Case for Mars, Mars Direct）一書中詳細(xì)闡述了這一點，它徹底打破了美國宇航局以前如何完成殖民火星的思考，但馬斯克的星際飛船計劃要激進得多。

除了在20世紀(jì)90年代，美國宇航局在負(fù)責(zé)太空探索的副局長邁克·格里芬(Mike Griffin)的指導(dǎo)下，確實接受了“火星直達”計劃的擴展版本之外，該機構(gòu)始終堅持沃納·馮·布勞恩(Wernher Von Braun)在1948年至1969年之間幾次變化中提出的范式。根據(jù)這些想法，首先應(yīng)該建造軌道站，為使用先進的推進系統(tǒng)在軌道上建造巨型星際宇宙飛船提供平臺，這些宇宙飛船將從地球軌道飛向火星軌道。從這些軌道母艦出發(fā)，小型登陸器可以帶著宇航員到火星表面插上國旗，留下幾個腳印，然后在短暫停留后返回軌道。

相比之下，“火星直達”計劃和星際飛船計劃都使用從地球軌道到火星表面的直達飛行，并使用在這顆紅色星球上找到的當(dāng)?shù)夭牧现圃旒淄?氧氣推進劑，以直接從火星表面返回地球。這兩個計劃都避免了對軌道基礎(chǔ)設(shè)施、軌道建筑、星際母艦、專門的小型登陸器或先進推進器的任何需求。兩者都涉及從第一次任務(wù)開始就在火星上停留很長時間。對于這兩個計劃來說，任務(wù)的中心目的不是飛向火星，而是在那里完成更嚴(yán)肅的事情。

但這是有區(qū)別的。在“火星直達”計劃中，這個不起眼的地球返回飛行器和機組人員的居住艙都離開了將它們送入軌道的助推器，并降落在這顆紅色星球上，居住艙加上有效載荷的總質(zhì)量約為40噸。而在馬斯克的計劃中，星際飛船會被發(fā)射到軌道上，然后由六艘負(fù)責(zé)加油的星際飛船在那里添加燃料，之后整個飛船將飛往火星，提供高達200噸的居住艙加有效載荷質(zhì)量。因此，“火星直達”計劃可能每次向火星派遣4至6名宇航員，而星際飛船可以容納50人或更多人。

馬斯克的計劃提供了比“火星直達”計劃更強大的任務(wù)執(zhí)行能力，但這種能力是有代價的。具體地說，如果宇航員要回來，你需要重新給星際飛船加載推進劑，這需要大約1000噸。而在“火星直達”計劃中，在機組人員之前送往這顆紅色星球的地球返回飛行器只需要100噸推進劑。支持星際飛船行動所需的火星表面動力和其他基地要求比實施“火星直達”計劃所需的要求高出10倍。

因此，馬斯克需要提前建立大型火星基地，幾艘星際飛船會單程前往火星，裝載著大量的基地建設(shè)設(shè)備，比如10個足球場大小的太陽能電池板，以及派遣機器人來建設(shè)。直到一切準(zhǔn)備就緒，首批搭載宇航員的載人星際飛船才能到達那里。這使得該系統(tǒng)對于探測來說是次優(yōu)的，但探索并不是馬斯克想要的。

如果可以將“火星直達”計劃比作阿波羅計劃的進化版本，那么馬斯克的計劃就像諾曼底登陸，他需要一支艦隊。所以他正在建造工廠來建造這樣的艦隊。但他為何要在飛船測試之前就建造艦隊呢？主要有以下兩個原因：

首先，馬斯克要做好承擔(dān)損失的準(zhǔn)備。當(dāng)?shù)谝凰倚请H飛船準(zhǔn)備好進行首次試飛時，他將有三到四艘已經(jīng)建成的飛船，隨時準(zhǔn)備進行改裝，以修復(fù)導(dǎo)致第一艘飛船失敗的任何問題。發(fā)射、墜毀、修復(fù)，重復(fù)發(fā)射過程，直到解決所有問題，然后繼續(xù)發(fā)射，提高有效載荷，縮短發(fā)射周期，提高性能。

其次，建造艦隊為了讓星際飛船變得更便宜。美國宇航局在12年內(nèi)建造了5架航天飛機，每架耗資數(shù)十億美元。而馬斯克正在創(chuàng)建的工廠旨在最終以每年50艘或更多的速度批量生產(chǎn)星際飛船。這聽起來可能很瘋狂，但并非不可能。

1944年，美國以每周一艘的速度生產(chǎn)護航航空母艦。數(shù)十個獨立的團隊同時工作，每個團隊負(fù)責(zé)船上各自的工作，然后將工作移交給下個團隊。如果馬斯克建立類似的生產(chǎn)線，并擁有3000名員工，這將意味著每艘飛船的勞動力成本約為600萬美元，或包括材料和航空電子設(shè)備，成本在1500萬至2000萬美元之間。

如果他能以如此低的成本建造飛船，那么一旦火星基地投入運營，隨著工業(yè)和溫室農(nóng)業(yè)能力的不斷增長，每艘載有100名乘客的星際飛船就可以飛往火星，并在必要時留在那里，每名乘客的硬件成本還不到20萬美元。因此，把飛船票價定為30萬美元并不算貴，這相當(dāng)于普通房主的凈資產(chǎn)，或者普通美國人大約七年的收入。

然而，外星定居點不太可能通過向地球出口任何物質(zhì)商品來產(chǎn)生利潤，畢竟運輸費用實在太高了，所以基于這些概念的商業(yè)計劃中的數(shù)字根本就沒有被計算其中。但知識產(chǎn)權(quán)完全是另一回事，因為它幾乎可以免費跨行星際距離傳播，任何數(shù)據(jù)可以擁有的最高價值是專利中包含的價值。

火星殖民地將由技術(shù)上非常熟練的人群在前沿環(huán)境中組成，在那里他們可以自由創(chuàng)新，也可以被迫創(chuàng)新。它將會像19世紀(jì)的美國，那里就像“發(fā)明的高壓鍋”。正如歷史學(xué)家弗雷德里克·杰克遜·特納(Frederick Jackson Turner)在其《邊疆在美國歷史上的意義》(The Right of the Frontier in American History，1982)中指出的那樣，類似的情況使年輕的美國形成了有史以來最具創(chuàng)造力的文化，洋基人的聰明才智給世界帶來了電力、汽船、電報、節(jié)省勞動力的機械、錄音、燈泡、電話、中央發(fā)電等。在特納的著作發(fā)表后不久，飛機和大規(guī)模生產(chǎn)的汽車開始涌現(xiàn)。

因此，為了滿足需求，可以預(yù)期，硬驅(qū)動和無官僚作風(fēng)的火星居民的聰明才智將在機器人、人工智能、轉(zhuǎn)基因生物、合成生物學(xué)和許多其他領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的進步。這些發(fā)明是為滿足火星生存而發(fā)明的，可以在地球上獲得專利許可，帶來進口復(fù)雜系統(tǒng)所需的收入，這些復(fù)雜系統(tǒng)與食品、織物、燃料、鋼鐵、鋁、玻璃和塑料等大宗材料不同，在未來一段時間內(nèi)可能很難在火星上制造。

目前，馬斯克正專注于建造飛船工廠，他認(rèn)為這項任務(wù)遠(yuǎn)比簡單地完善星際飛船設(shè)計更重要。但要使所有這些都奏效，馬斯克還需要解決更多的問題。低溫推進劑儲罐的在軌再灌裝尚未得到證實，火星就地推進劑生產(chǎn)技術(shù)雖然已為人熟知，但仍未準(zhǔn)備好投入使用。從火星返回的星際飛船將遇到比簡單地從地球軌道重新進入大氣層的飛行器更大的熱負(fù)荷。

巨型星際飛船的火箭排氣羽流可能會在著陸期間造成危險的隕石坑，迫使馬斯克采用“火星直達”類似的計劃，在地球軌道上的星際飛船上安置較小的飛行器，比如迷你星際飛船。我相信，這些考慮，再加上為火星上的全尺寸星際飛船加油所需的非常大的功率，最終可能會迫使馬斯克開發(fā)微型版本的星際飛船。

這樣的“迷你”飛船可以由一艘星際飛船發(fā)送到地球軌道上，然后以“火星直達”的方式完成任務(wù)，使星際飛船可以在幾天內(nèi)返回地球，再次飛行到軌道上。Mini星際飛船也可以獨立發(fā)射，作為SpaceX已經(jīng)在運行的獵鷹9號火箭可重復(fù)使用的上級，也使該公司擁有完全可重復(fù)使用的中等升力發(fā)射能力。馬斯克更喜歡用單一的設(shè)計來做所有的事情。

美國宇航局的運營預(yù)算是馬斯克旗下SpaceX的十倍以上，然而SpaceX正在迅速超越它。這家太空機構(gòu)延遲已久的重型運載火箭SLS在1988年首次提出時，對于近期航天飛機衍生的助推器來說是個合理的設(shè)計。但它出現(xiàn)得太晚了，有效載荷交付能力比星際飛船更小，每次飛行的成本大約是后者的50倍。

美國宇航局表示，該機構(gòu)正在“全力以赴”，以期在2024年之前讓宇航員登上月球，但這個可能性很小，因為它已經(jīng)制定了超復(fù)雜的計劃，包括首先建造圍繞月球軌道運行的空間站，然后在每次任務(wù)中使用四次發(fā)射、五次飛行和六次會合操作。雖然這種方法提供了讓盡可能多的參與者分一杯羹的政治好處，但該計劃的可操作性非常值得懷疑。

美國宇航局的火星任務(wù)設(shè)計更糟糕。它包括在月球軌道空間站建立巨大的離子驅(qū)動深空運輸基地（DST），然后將DST飛行到另一個空間站，該機構(gòu)聲稱，這個空間站需要在圍繞火星的軌道上建造。這個未來系統(tǒng)從月球軌道到火星軌道的過境時間為單程300天，幾乎是勇氣號和機遇號火星探測器從2003年開始從地球到火星之旅所需時間的兩倍。此外，與勇氣號和機遇號不同的是，DST不會著陸。

如果你想探索或定居火星，首先需要登陸火星。然而，DST計劃的目標(biāo)既不是勘探，也不是建立定居點。DST架構(gòu)并沒有提供通往紅色星球的最簡單、最有效的路徑，而是提供了最復(fù)雜的路徑，以便為盡可能多的新技術(shù)開發(fā)計劃提供“理由”。

馬斯克的做法正好相反。美國宇航局的計劃是由供應(yīng)商驅(qū)動的，而馬斯克的想法是目的驅(qū)動的。他并不關(guān)心在一大堆“潛在有用技術(shù)”上的花費是否合理，只想用最少的新技術(shù)來完成他的計劃。他的態(tài)度是，只需告訴我為什么需要它。如前所述，我相信他開發(fā)迷你星際飛船的決定將是明智的，可以降低在火星上制造回程燃料的能源需求。 （騰訊科技審校/金鹿）