100萬人將永遠離開地球，兩年後開始，能剩下多少全靠運氣

　　2018-01-10 13:43SpaceX/星際探索/馬斯克

　　出品：科普中國

　　製作：川陀太空

　　監製：中國科學院計算機網路信息中心

　　SpaceX在2018年的第一次發射已經結束，發射了一顆名為Zuma的軍方載荷，有消息稱這個載荷沒有進入軌道。但關於這個載荷，目前外界知之甚少，可能是一顆間諜衛星，也可能是其他類型的空天飛行器。目前SpaceX的商業發射使用的是獵鷹9號FT運載火箭，第一級9台默林1D改進型發動機，近地軌道運載能力為22噸，同步軌道為8.3噸。與之前使用的獵鷹9V1.0和獵鷹9號V1.1相比，運載能力實現了兩倍提升。

　　在過去的2017年，SpaceX公司全年發射18次，而美國本土發射中次數才29次，可以說正是有了SpaceX的崛起，美國本土的發射次數才有了如此巨大的飛躍。

　　

　　SpaceX憑藉獵鷹系列火箭開啟了私人航天發射時代

　　第二名俄羅斯為20次，中國18次，歐洲9次。SpaceX有了2017年輝煌的成就當然不是一蹴而就的，正如那句話，幸福的生活是靠雙手創造出來的，SpaceX作為航天類高新科技製造業，摸爬滾打了15年左右的時間，在回收獵鷹9號第一級發動機嘗試中摔掉了4枚火箭，第五次終於成功。前四次失敗炸火箭的時候，相當一部分在看SpaceX的笑話，如今回收第一級技術已經成熟，基本每次發射都會返回第一級以供下一次發射使用。

　　

　　在回收獵鷹9號第一級發動機嘗試中摔掉了4枚火箭

　　

　　獵鷹9號第一級返回，三個著落支架打開

　　

　　成功降落海上移動平台

　　SpaceX帶動了整個美國私人航天企業的發展，私人造火箭在許多人影響中似乎是不可能的事情，但事實上已經真實發生。這是航天生產力從國家固化體系中解放出來的經典案例。

　　以往的航天發射都是國家層面乾的事，比如美國宇航局、美國發射聯盟、歐洲空間局、俄羅斯聯邦航天局等。如今連私人公司都在造火箭，說明這些技術已經變成了民間"路邊貨"，那更不用說民用航空了，比如賣的比較火的塞斯納172螺旋槳飛機，售價在20至30萬美元，私人飛機全美有20至30萬，私人機場近2萬個，擁有聯邦飛行執照的人數大約60萬以上。有這樣的基礎，那麼就不難理解為什麼有人會開飛機去吃早餐以及私人公司居然能造火箭這樣的傳聞了。

　　SpaceX公司的到底是幹什麼的？

　　SpaceX公司的出現就是在這樣的背景下，民用通航高度發達，一名叫馬斯克的混血兒成立了SpaceX公司，主要業務就是航天製造和太空運輸服務。

　　這裡順便說一下，在國內售價100多萬人民幣的特斯拉電動汽車也是馬斯克的產業，但創辦者不是馬斯克，2004年，馬斯克在特斯拉汽車A輪融資中變成了最大股東，換句話說，就是把特斯拉給吃了下來，這時候距離特斯拉汽車成立還不到兩年的時間。

　　從特斯拉電動汽車的發展思路看，馬斯克是一個高新科技製造業拓荒式人物，電動汽車目前高端品牌就是特斯拉，顛覆了傳統汽車行業，如今他準備將這場暴風雨席捲到航天領域，將高高在上的航天發射變成平民也能體驗到的服務。

　　2000年之後，世界上能夠進入太空遊玩的人真是屈指可數，而且都是非富即貴，上天一次要至少2000萬美元。SpaceX就決定讓這個價格降低到20萬美元，但不是前往300公里高度的空間站，而是前往火星。

　　

　　SpaceX租用了39A發射工位

　　許多人都認為SpaceX是在畫餅給全世界看，2008年獵鷹1號研發成功，2010年獵鷹9號1.0版本首次發射，近地軌道運載能力9噸，基本上滿足了常規發射的需求。獵鷹9號FT出現之後，22噸的運載能力已經達到阿麗亞娜ES、宇宙神5、德爾塔-4這一級別的水準，可以說只要美軍方願意，就可以把訂單從聯合發射聯盟轉移到SpaceX執行。

　　

　　獵鷹重型採用了三個獵鷹9號第一級

　　事實上也是如此，SpaceX在獲得美國宇航局十幾億美元貨運合同之後，也拿下了美軍方的衛星發射合同。隨著獵鷹9號第一級在2015年成功實現陸地回收，2016年實現第一次海上平台回收，並用回收的火箭執行第二次發射。

　　按照SpaceX的估計，獵鷹9號的發射單價有望從5000至6000萬美元一次，降低到3000多萬美元一次，如果第二級實現可重複使用，那麼發射單價可控制在數百萬美元。本來發射一次的費用，現在夠發射近7至10次，顯然可以大大提高向近地軌道運輸貨物的能力。在獵鷹9號之後，SpaceX也設計研發了重型獵鷹火箭，近地軌道運載能力為63噸，前往火星的運載能力為16.8噸。

　　向火星進軍

　　重型獵鷹火箭在2018年元旦之後已經準備發射，SpaceX的真正野心這才曝光。之前花了十幾年的時間投資特斯拉電動車、研製蚱蜢火箭、獵鷹9號火箭等，都是為了推出重型獵鷹做準備。因為SpaceX公司的建立目標是太空運輸服務，而不是去搶佔發射市場的訂單、建立空間站、登月之類的。

　　這裡順便說一些，現在登月的意義已經不大，第一個名已經出現，那麼再登月的目的是什麼？阿波羅11號成功登月之後，蘇聯人就基本上削減了月球方向的探索開支，因為完全沒有意義了。如今登月也不是為了開採礦物，因為這方面的技術還沒有成熟，還不能形成產業化。從這幾個角度看，登月是為了什麼？所以阿波羅計劃成功之後，人類再也沒有登月，只是探月還在進行中。

　　

　　星際運輸系統

　　下一個里程碑就是登陸火星，火星可不容易登月，最大的問題就是距離太遠。登月飛行不過兩三天的時間，而前往火星則是大半年。SpaceX公司為此準備了重型獵鷹火箭和龍式飛船，在2016年的國際宇航大會上，SpaceX公布了火星殖民計劃，2017年6月，馬斯克再次細化了殖民火星該如何進行。

　　殖民火星的關鍵要有一個可靠的星際運輸系統，SpaceX將在獵鷹火箭成熟的技術上繼續開發Raptor發動機，推力是獵鷹火箭默林發動機的三倍，一個星際運輸系統將搭載42台Raptor發動機。多發動機並聯模式目前鮮有成功案例，如果重型獵鷹能夠成功，那麼該技術將用於星際運輸系統，能夠將300噸的貨物運輸到近地軌道。

　　需要注意的是，星際運輸系統不是在軌道上組裝，而是從地面上進行發射，在軌道上補給燃料后前往火星。同時在火星軌道上建立補給點，再次加註燃料后返回地球。SpaceX估計部署1000套星際運輸系統，每艘飛船執行10至15次地火飛行，每次運輸100人，可至少轉移100萬人。

　　

　　星際運輸系統動力系統部分示意圖

　　從殖民的定義上看，這100萬人將永遠離開地球，成為火星第一代人類殖民者。這個計劃的前期準備已經開始落實，2020將發射一個無人火星探測器進行技術驗證，也就是說，星際移民的計劃兩年後就算正式進入工程驗證階段，大約在2028年至2030年，開始進入工程實施階段，比如打造安裝Raptor發動機的星際運輸系統各分系統等。那麼，第一批火星殖民者是否能夠安全在火星上駐紮，目前連馬斯克都沒給出肯定的答案，馬斯克也認為火星殖民風險很大，而且很大概率會失敗。

　　

　　馬斯克描述登陸火星的計劃

　　

　　除了SpaceX，我們還可以看到更高、更強大的新格倫火箭，本世紀的私人航天可不一般

　　這樣講話就比較符合客觀事實，把最壞的結果考慮到，雖然這樣的話不耐聽，還沒有開始就開始談失敗，但這是對墨菲定律的最有利規避。殖民火星除了星際運輸系統之外，還需要考慮棲息地建造、補給等物質上的問題，而且人類的精神、心理層面上的問題也需要極早介入。在封閉空間內心理上的變化是趨於消極的，沒有人會喜歡被關在一個小黑屋裡長達幾個月，火星殖民地如果擁有100萬人，這個社會的維持和運行更是一個大難題，至於能夠剩下多少人，那就全靠運氣了。有些事科學技術能夠解決，但有些卻需要交給概率。