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要去火星的男人
文／黄灰 编辑／赵瑜
艾隆·马斯克年仅44岁就成了一个传奇：身兼特斯拉和SpaceX两大公司CEO,放言在2025年将人类送上火星.疯狂的是一切看起来似乎都在有条不紊地进行,spaceX的猎鹰九号运载火箭一次又一次稳稳落回海上平台,载人飞船Dragon明年就有望将7名宇航员送上太空.他说人类有可能生活在一个虚拟世界,他担忧人类会成为人工智能的宠物,他说要找到一个方法来拯救人类.当这些话出自艾隆·马斯克,听起来就不像是一个玩笑.因为他已经一次又一次让不可能成为可能.
想移居火星？以现在人类的工程技术,并非不可能,但首先得有足够的钱.
但在SpaceX出现之前,每次飞航都是天价,得用上举国之力.美国现在每次卫星发射的成本大概在4～5亿美元,欧洲也要2～3亿美元.俄罗斯便宜,但不可靠,中国最廉价,但运载能力不足.如果没有足够的钱,那么,就要降低航天的成本.火箭回收再利用,就是第一步,而且是最现实的方式.
马斯克之前就透露过登陆火星的野心,他甚至想死在火星上.“如果有机会选择死亡的地点,火星或许是个不错的选择.”他说.
马斯克表示,SpaceX计划明年运行第二代龙飞船,届时可以将7名宇航员送上太空.他预计该公司将在2018年用第二代龙飞船启动火星探索计划,但未必会利用这艘飞船实施载人火星登陆计划.
马斯克曾经表示,他将在今年9月发布移民火星的框架计划,这就需要将大量的人员和硬件运往火星.他表示,必须要在火星上创建一个能够自给自足的城市,而该公司计划从2018年开始抓住所有机会执行发射任务.马斯克称,这意味着SpaceX大约需要每26个月执行一次发射任务.
连续4次回收成功
已创下三枚火箭回收战绩的SpaceX,又成功进行了一次教科书式的回收表演.升空后不到10分钟,猎鹰九号一级火箭从高空返回,徐徐降落在大西洋一艘甲板面积不足5000平方米的驳船（海上平台）上,顺利实现软着陆.这是猎鹰九号火箭自2010年诞生以来的第25次发射,此次,搭载了一颗3.2吨重的泰国通信卫星Thaicom 8.猎鹰九号火箭负责将该卫星送往同步转移轨道.同步轨道是一个距离地球赤道2.2万英里的环形轨道,被送入该
轨道的卫星将随地球同步自转,锁定在地球某个区域的上空.千万不要小看这次“表演”.与一般的近地轨道发射相比,要发射到同步轨道,需要将卫星送到更高的位置上,这要求火箭采取更加陡峭的发射弧度,因此火箭在降落时,角度也更加小,下降速度也更快,这要求控制系统更加灵敏和精确.
更重要的是,更快的下降速度意味着,火箭处理干扰时间更短,一旦大气环境和风速出现变化,都将对火箭的轨迹产生很大影响.
试想一下,火箭着落的难度.与做水平降落相比,火箭没有机翼做垂直降落,非常容易失去平衡,就像杂技演员用头顶着一根杆子,从高台跳下来不倒一样.同时,飞机着陆可以依靠三个机翼保持平衡和控制方向,而火箭则只能依靠底部的喷嘴,同时还要修正水平方向.另外,飞机可以在一条长长的轨道上降落.但几十吨重的火箭,只能垂直精准地落到一个点上.
这次猎鹰九号执行的任务,需要将卫星送入更高的轨道,一级火箭搭载的燃料比此前更少,难度进一步提升.所以此次成功实现对猎鹰九号的回收,是SpaceX取得的又一次进步.
虽然,SpaceX在火箭发射运载技术上并非是最先进的,但是,连续4次回收成功,已经为它赚足了眼球,但这并非SpaceX的主要目的.
一次次回收见证了什么？
SpaceX于2015年成功回收猎鹰九号的第一节火箭,火箭成功笔直地降落在地面上.这是SpaceX首次成功实现火箭回收.
当时,各大媒体和社交网络都一片欢跃,有人这样评价“如果有一天我们在火星上生活,我会跟我的子孙说,我亲眼看着Falcon 9成功降落,看看窗外的火星地表,这一切都起步于那次成功.”
对于决心要载人星际旅行的SpaceX来说,火箭回收重复利用,除了节省成本,还有更重要的一个层面考虑——以这种方式登陆火星,是一种革命性的方式.
先看看SpaceX的技术与NASA“好奇号”最“原始”的登录方式有什么不同.“好奇号”登陆的时刻被称为“恐怖7分钟”.这一登陆过程需要多种疯狂的工程设备100%正常工作.
当进入大气层,“好奇号”被放置在太空舱的隔热罩中.一个降落伞用于太空舱减速,到了恰当高度时,好奇号被弹射出去.最后,反推火箭点火控制“好奇号”平稳降落.
这种“空中吊车”技术仅仅能用于运载2000磅（约合907千克）的设备.而SpaceX通过火箭回收演化而来的“推进式”着陆技术,则可以承载更高的负荷.
不过,推进式着落系统的重量要远远大于“好奇号”的“空中吊车”技术.因为着陆过程需要额外的燃料.目前SpaceX正在开发的“负重版猎鹰”火箭,推力将提升300%,载重则提升250%,投入使用后,可解决火箭载荷增加的问题.
将“好奇号”送往火星的太空舱重量为8463磅（约合3839千克）.而SpaceX表示,“负重版猎鹰”能将重量超过2.9万磅（约合13154千克）的载荷运往火星.
ELON MUSK是如何成长的？
载荷不断提升,当达到40000千克以上时,载人登陆火星就不再是梦想.
因此,总的来说,猎鹰九号为登陆火星提供了一个绝好实验平台,相当于一个超高动态飞行器的控制系统,不仅降低了成本,很多新技术都可以在上面来验证,为人类登陆其他行星,打下了基础.我们不只是在一次又一次观看SpaceX的回收表演,也是在见证人类抵达另一颡行星的过程.
但是,还有更大的挑战等着SpaceX,因为回收之后,火箭还能重新投入使用,才有意义.一般火箭发射之后,发动机会在高温下严重磨损,而发动机又是火箭技术最集中、成本最高的部分,复用需要投入大量的维修成本.美国航天飞船之所以停飞,就是因为复用的维护成本过于高昂.
SpaceX解决了这个问题,才算达到了目的.对此,今年4月份,艾隆·马斯克表示,回收火箭重新发射的试验最迟会在6月份进行.虽然SpaceX跳票是常事,但也许这更值得我们期待.
NASA穷疯才造就了SpaceX
SpaceX现在已经赚足了眼球,但是究竟是什么原因,让这家建立仅仅14年的公司,走在了波音、洛克希德马丁等美国大型航天公司的前列,甚至超过了欧洲、俄罗斯、中国等？因为SpaceX是一家不断创新的商业公司,并走向成功的典范吗？
不过,现实却有点复杂.应该说SpaceX的成功,离不开波音等商业公司的垄断,与“穷苦”的NASA的鼎力支持.
冷战时代,美国政府不惜重金,扶持了波音和洛克希德马丁两家航空航天企业,而且要求它们从火箭研发、制造都是按照每周发射的思路来设计.然而,冷战结束之后,发射任务需求锐减,但资金投入进去就不可能收回来,导致了发射成本大涨.
为了应对政府的缩减成本的需求,波音和洛克希德马丁组建了(United Launch Alliance,联合发射联盟,下称“ULA”),主要目的就是,将火箭制造通用化、标准化,从而降低成本,另外,就是联合起来跟政府议价.
面对ULA,美国政府也是毫无办法,因为侦察卫星等军事设施不可能交给俄罗斯或者中国来发射,而且ULA还迫使政府保留发射设施,避免压缩成本.这两家公司认为,发射流程是冷战时候就确定下来的,经过长时期的验证,现在砍掉就无法保证卫星能顺利发射.
在美国,美国空军和NASA发射是航天公司的两个最主要的客户.过去,ULA每次发射成本是4.5亿美元,欧洲的阿丽亚娜火箭便宜点约2.2亿美元.
美国空军自然不用担心费用问题,反正国会肯定是会批准的.但对“穷苦”的NASA以及其他一些有需求的企业,这却是要命的,因此NASA找到了SpaceX.
2008年12月23日,SpaceX宣布它获得价值16亿美元的商业补给服务合约,从而保证航天飞机在2010年退役后国际空间站补给的任务,其中包括了12次发射任务,而且是火箭加太空舱,这放在ULA,则只能够发射3次.
2012年8月,SpaceX与NASA再次签署了一项开发计划,设计下一代载人航空器,目标是到2017年,重启美国载人航天计划.SpaceX从NASA进账4,4亿美元.有趣的是,这个时候ULA立马表示,未来要将发射降到l亿美元,恰好是SpaceX的发射.
事实上,作为一家商业公司,SpaceX的成功既有时代的机遇,也有资本压力的因素.毕竟,冷战时代,美国、欧洲研发一代火箭成本高达数十亿美元,而作为商业公司的SpaceX,其猎鹰九号的研发费用却只有3亿美元,完全不在一个量级上.
尝到了便宜后,穷得发疯的NASA继续跟SpaceX合作,在2011年了月抛出了更为惊人的“红龙”火星探索计划,并在2013年作为NASA的一项任务来筹集资金,预计在2018年发射,前往火星寻找生命存在的证据.这个计划中,将使用“重型猎鹰”火箭作为发射和入轨载具,负责推送“红龙”的太空舱进入前往火星的轨道中.
SpaceX曾表示,“负重版猎鹰”的起步成本为9000万美元.与之对比的是,ULA的Atlas V火箭,最低发射成本为1.64亿美元.
顺便一提的是,这次星际旅行,任务与“好奇号”不一样.“好奇号”只是火星表面“溜达”一下,收集地表的各种信息.而“红龙”除了搜索“可以证明生命存在的分子,例如DNA和高氯酸盐还原酶、通过生物分子证明生命的存在外,还要钻探至地下1米(3.3英尺)左右,以获取已知潜藏于红色土壤之下的水冰储藏的样本.另外,“红龙”的任务的费用预计将低于4.25亿美元.这是一个什么样的概念？美国航天飞机停飞之前,平均每次飞行成本是15亿元,这些钱,已经足够让“红龙”去火星3次了.
回收一小步人类一大步
但是SpaceX的野心不止于登陆火星,而是要在火星上建立殖民地.
眼下,SpaceX正在研发推力更强的“猛禽(Raptor)”火箭发动机,它使用的是液氧与甲烷做为推进剂,将替换掉目前猎鹰九号火箭使用的液氧煤油发动机——梅林1D.
因为火星是一个缺乏化石能源的星球,无法获取煤油,换言之,如果要返程,就要从地球带去双倍的燃料,这显然是不现实的.但是,火星大气中充满了二氧化碳,地表下又有丰富的水资源,利用化学合成的方式,就可以大量生产甲烷.而且液态甲烷存储很方便,火箭又能够重复利用.因此这是有望成为火星与地球之间最经济的交通方式.
如果脑洞再开一点.艾隆马斯克旗下的SpaceX、特斯拉、（光伏发电）,无一不是在为殖民火星做准备的.在火星上这3公司的产品略微改造后,就可以继续投入使用.
在火星上人类必须摒弃地球上依赖石油、天然气、煤等能源的生活方式,而专注于光伏发电技术的,依靠电力行驶的特斯拉汽车,拥有火箭复用技术的SpaceX都可以在这颗红色星球上继续服务人类社会.
显然,SpaceX已经提前了几十年,为火星殖民布好局了.而艾隆·马斯克的终极目标是在火星上建立城镇,他曾表示,“希望自己能在火星上退休.”
对于SpaceX,艾隆·马斯克的眼光也很长远.虽然,外界普遍认为这家民营航天企业不久将上市,但是他却表示：“等我们有飞往火星的定期航班时,SpaceX才会上市.”
不少人喜欢将马斯克与乔布斯做比较,甚至把他称为乔布斯之后硅谷新偶像.但从两个人所从事的领域之格局和目标来看：乔布斯改变了人类的生活方式,而马斯克正在改变人类这个物种的命运.
比宙斯还忙的人
正如传记一样,很多了不起的人的,小时候都在学校遭遇过不适应症,要么被同学欺负,要么被老师耻笑,艾隆·马斯克也如此.
1971年,马斯克在南非出生,小时候他就是一个狂热的自学者,经常花上十几个小时读科幻小说.到了四年级他就把头埋到了百科全书里面.
在他眼里,人脑跟电脑别无二致,学习就是把算法和数据下载到大脑的过程.而他厌倦了课堂,因为老师讲解,就是一种缓慢、没有效率的数据下载方式.他的大部分知识都是来自于自学.
9岁时,他获得了人生第一台电脑(康懋达-VIC 20),那台电脑只有5个字节的内存,附带还有一本旨在让用户6个月内完成的“编程”指南,但马斯克3天内掌握了编程的技能.12岁时,他开发出了一款比“lappyBird”更好玩的游戏-Blastar.随后这游戏就被一家电脑杂志以500美元收购了.
但是,对马斯克来说,南非只是一个出生地而已,他无法融入当地的白人文化中,并认为这是一个创业者梦魇之地.他以加拿大为中转站,并考上了宾夕法尼亚大学为跳板,最终在硅谷开始了他颠覆性的工作.在大学的时候,马斯克就以影响人类未来最深远的事情为出发点去思考人生.通过出售PayPaI股权获得第一桶金后,他开始了试图改变人类命运的征途：可持续能源、人工智能、星际旅行和DNA重构.
马斯克体格异常健壮,他亲自管理着3家正在颠覆我们对未来科技认知的公司,他每周工作超过100个小时,被员工称为“比宙斯还忙的人”.他是《钢铁侠》的原型之一,另一个是飞机大王休斯.他不像乔布斯一样善于言辞,但在很多人心里,燃起了探索未知世界的希望.
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