生命不应该只在地球驻足

生命不应该只在地球驻足

星移君星移君
这是 Elon Musk 在 2016 年 IAC (国际宇航大会)上的演讲的总结。
演讲的题目是:Making Humans a Multiplanetary Species,
主要解释了 SpaceX 如何将人类送上火星,建造地球到火星的第一条“铁路”。
视频链接:
http://www.bilibili.com/video/av6443109/
Elon Musk 这次演讲的录像在此Elon Musk 在国际宇航大会:Making Humans a Multiplanetary Species_演讲•公开课演讲在 21 分钟开始!

如果用一句平淡的话来开头,应该是这样的:Elon Musk(下面简称 EM) 在今天的 IAC (国际宇航大会)上做了一个非常帅气的演讲。然而我觉得我另一句话应该更加适合我的心情:**,太帅气了。

不过我们还是先从一个梦想说起。在 SpaceX 的官网上,一直挂着一个叫做 Elon Musk: The Case for Mars 的视频。这个视频是说,在整个地球生命进化史上,能够与多细胞生命产生、生命来到陆地、出现哺乳动物、出现意识这样的事件相提并论的下一个事件,应该是使得生命走出地球,成为多行星的生命。

点这里看视频:Elon Musk: The Case for Mars

这次的演讲,就是顺应这样一个话题:我们(SpaceX)如何推动这样一个进化尺度上的大事件的出现。


太长不看的总结

Elon Musk 的演讲主要是提到了几个问题以及如何解决。

  • 为什么是去火星?
  • 为什么现在去火星这么难?
  • SpaceX 怎么做的以及将来要做什么?
  • 更遥远的未来人类如何漫游在太阳系中?
  • 一些 SpaceX 相关的历史,大事件等。

这次的重头戏其实是一个能够带100人去火星然后回来的庞然大物 MCT(Mars Colonial Transporter)。下图中,最下面有一个人,可以对比这个火箭是不是稍微有点大了那么一点点?



为什么现在又很难?

至于为什么去火星,动机已经在开头提到的 EM 的视频中说的很清楚了。EM 还解释了去火星比较“近”以及火星更加容易生存这些原因(文末提供的链接中可以找到相应的截图),自然也是大家熟知的。为什么去不了,EM 用了一个文氏图:

▲ 想要去的人和能够负担得起费用的人,基本上没有交集。也就是说,去火星太贵了,需要降低成本。

而实际上如果想要人类在火星繁荣起来,至少一开始需要这样:

▲ 想要去的人需要和能够负得起的人有交集才行。比如说,需要每个人的费用要降低到美国房价的中间值(Median)。自然这也是个估算,说成平均值倒也无妨。

怎么才能降低成本

EM 提到了几个方面:

▲ 火箭/飞船要能够完全的重复利用;能够在轨道上重新补充燃料;在火星上能够生产燃料;选择合适的燃料。

关于重复利用和在轨道上补充燃料,这些可以看原始视频,或者文末提供的截图。引用一段总结的话,就是:

  1. 不在轨道上补充燃料,需要一个三级火箭,大小和造价差不多要增加3-10倍。
  2. 分批次来运输所需要的载荷可以增加研发成本,也可以发射频繁。
  3. 轨道上补充燃料结合火箭的可重复利用,当要增加性能的时候,费用增加的要少得多。
  4. 可以更容易实现从火星返回地球。
  5. 可以充分利用火星上已经有的资源。
  6. 如果要携带返回的燃料的话,火箭的重量会变成现在的五倍。
  7. 燃料选择甲烷+氧气,火箭相对要小一些,造价也低,建造可重复利用的火箭更容易,可以在火星上生产等等。

MCT

下面是 EM 提供的整体的计划,他在演讲中强调这个跟其它的演示视频不同的是,视频中展示的,就是最终 SpaceX 要建造的火箭/飞船的样子。

▲ 火箭剪影
▲ 火箭是这个形状是因为下面的部分有隔热层,进入火星大气层的时候,下面的部分承受热量。
▲ 当然一级火箭还是要重复利用,所以这一级火箭要飞回到发射点。
▲ 然后装上给飞船补给用的燃料箱,再次发射。EM 提到一级火箭从分离到降落回来,需要大约 20 分钟。(非常快有没有,所以 EM 还提到一个将来可能的业务,就是在45分钟之内从地球任意一个地方到达另一个地方,虽然不太会是一个很重要的业务。)
▲ 运送的燃料箱跟原来发射的飞船对接,输送燃料。燃料箱也要再次返回地球。
▲ 从地球飞往火星,使用太阳能电池板。( EM 家的 Telsa 和 Solar City 两家公司就是为这些打基础的吧?!)
▲ 到达火星之后,降落是使用燃料推进的,并不使用降落伞等。毕竟也是有了一级火箭回收的技术,都是相关的。

EM 也用一张图作为总结:

▲ 整个设计中,火箭的重复利用,燃料的补充(包括地球运输的和火星当地的燃料生产)尽显无疑。

火箭的制造的材料也是飞船新颖,使用了碳纤维:

▲ 整个飞船主要是用碳纤维来做整体结构的。用碳纤维来做燃料罐并不容易,因为低温的问题。EM 提到他们现在已经解决了一些这类问题了。
▲ 如果跟其它火箭比较一下的话,除了效率更高(有相应的图片,参考文末提供的图片链接),本身也是一个庞然大物。
等等,Musk 先生,你真的没有忘记加上另一个更大的火箭 Untitled Space Craft 了么?
你太大了,还是让你躺着吧。

▲ 关于发动机,EM 也介绍了很多。这里只提一下发动机 cluster 的结构,其实只有中间的部分是可以 gimbal 控制方向的,外围的发动机是固定的。
▲ 飞船本身的设计也是非常庞大,活动空间飞船充裕,而且还带有一个巨大的窗户。

EM 一开始提到的在火星生产燃料的问题,也是可以解决的:

▲ 火星上有充足的水和二氧化碳,只要有电,燃料的生产和饮用水并不成问题。
▲ 如果每个人带一顿的东西去火星的话,平均下来每个人才 14 万美元不是么?

关于 SpaceX

EM 提到了资金的问题:

最重要的资金来源是……偷内裤……【污污污】

当 EM 回顾 SpaceX 的历史的时候,感觉到了 SpaceX 其实是一个迭代非常快的公司:

从 2002 年创办以来,经过快速的迭代开发,去火星的其中的关键技术——火箭的回收利用——已经部分实现了。

而展望未来,SpaceX 还有会创造更加辉煌的成就:

经过一步一步的研发,最终在 2022 年就可能去火星了。

在更遥远的未来,只要能够补给燃料,去更加遥远的地方也是可能的:


那么,或许还在等待加载完图片的你,哪一颗才是你的星球?




尾注

  1. 本文所用图片,除了 Kerbal Space Program 的 Untitled Space Craft 之外,其它的都来自 Elon Musk 的演讲,包括题图。
  2. 演讲的部分截图可以从这里获得:Elon Musk 演讲的部分截图
「星际移民局-船票购买」
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托董
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