“硅谷钢铁侠”下周有大动作：公布自己详细的“火星计划”
看完标题，你绝对会想：“‘硅谷钢铁侠’Elon Musk 这是又要开始“吹牛”了么？”
根据 The Verge 报道，下周二 9 月 27 号， Elon Musk 就将解释一个大家疑惑了很久的问题：他究竟打算在接下来几十年内如何实现其殖民火星的计划？这也是他坚持了非常多年，并且一直为之努力的目标，但从未描述其中的细节。
所以，这究竟是 Elon Musk 日常刷屏系列 or 一个真正会改变人类的伟大计划？
为什么殖民火星？
图片来自 Earthspacecircle
地球作为目前人类已知唯一存在生命体的星球，孕育出了人类这样拥有智慧的高等生物。这也与地球本身所具有的一系列特性直接相关：有一颗提供能量的太阳、与太阳保持适当的距离、引力大小合适、有月球作为卫星、会自转等等。而且人类至今仍未能够找到一颗与之相近的、适合人类直接迁移居住的星球。
总而言之，这颗蓝色星球既是人类的起源之地，同样也是人类目前生存下去的最重要依仗。
但即便人类能够现在就找到“第二个地球”，还需要面对另外一个问题——“宇宙飞行”。由于火箭运载能力、宇宙飞行路径等一系列原因，从一个星球到另外一个星球往往要花非常长的时间。
图片来自 Appledaily
最终的结果是，人类不得不优先考虑在邻近的星球中寻找一个人类能够利用科技手段改造、适应的生存环境。就目前来说，最佳目标就是火星。
具体的条件分析可以在 Wikipedia 中找到，而人类本身也对“殖民火星”做了相当多的探索，各种探测器、无人车都在尝试为人类扫清登录火星的障碍。而多次探索也让人类对火星有了非常多的了解，去年 9 月甚至找到了“火星曾经存在液态水”的强力证据。
但这些成果实际上距离人类在火星上成功殖民仍有相当距离。因为殖民的最终定义是“人类能够长久在火星上生存”。其中最重要是“摆脱”对地球的依赖。
所以人类殖民几乎必然的分成几个阶段：“人类登录火星—火星长期居住—摆脱对地球的物资依赖”。
殖民火星，需要解决什么问题？
图片来自 NASA
目前来看，重中之重依旧是运载能力，也是 SpaceX 一直努力的方向。
虽然火星能够作为人类的居住地，但是依旧停留在“勉强”能住的程度上。如何解决宇航员前往火星的生存问题？如何解决宇航员在火星表面住所的问题？如何利用火星的资源？这一系列问题依旧反映出人类对地球环境的依赖。
在人类在火星表面掌握这一系列问题的答案之前，人类只能继续依靠来自地球的资源，并且需求量相当大。这也就对“地球 to 火星”的运载能力产生了非常大的挑战。
虽然火星距离地球在天文距离上来看已经非常近，但是因为地球和火星各自公转速度不同的原因，依然存在经济性最佳的发射“窗口期”。同时，由于单个火箭尺寸始终存在相对的极限，单次的运载能力并不能无限放大。
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最终我们只有一个解决方案：用火箭的发射次数，替换掉单次火箭的负载能力。这种方案早在美国进行登月计划之初，就已经由“火箭之父”德国人冯·布劳恩提出。
当然，这些分次发射的火箭也不一定需要“单独”前往火星。而是像电影《火星救援》中那样，先行在近地轨道中建立一个空间站，当物资累计到一定程度之后一次性前往火星。
多次发射的问题自然是成本，而能够回收第一级火箭的 Space X 自然最有优势。根据之前的报道，SpaceX 能够回收这个特性最高甚至能够将火箭发射成本降低 70-80%。这也意味着在同样预算下，你能够将 4-5 倍物资搬运到太空之中。
但这也不妨碍火箭“往大了做”，以人类历史上制造的最大火箭飞行器（1967-1972）——土星 5 号为例，其近地运载能力为 119 吨、月心轨道运载能力为 45 吨。据此估计，火星的运载能力进一步缩水之后也只能接近 40 吨（好在宇宙飞行只有改变姿态的时候比较消耗燃料）。
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虽然 40 吨看起来很多，但即使是上世纪 60 年代的阿波罗登月舱自重已经达到了 37 吨左右（指令仓 15 吨、登月舱 12 吨）。而它只能完成简单的火星表面停留而已。携带提供其他资源的能力非常有限。
而 SpaceX 已经在研制更大尺寸的 Falcon Heavy 火箭。负载能力有望比现有的 Falcon 9 火箭提升 4 倍。在添加助推火箭的同时依旧保持了回收第一级火箭的能力。
除了尺寸更大，Falcon Heavy 的核心——火箭发动机&燃料也有所改变。从现有的 Merlin 引擎改为 Raptor 引擎，同时使用甲烷作为燃料。而甲烷则可以通过二氧化碳和氢气重新合成，同时副产物只有水，非常适合火星表面的环境。
不过火箭也不是全部，比如之前 Falcon 9 曾经运送到国际空间站（ISS）上的一件货物——BEAM（Bigelow Expandable Activity Module）太空舱。它在使用之前处于“压缩”装填，在充气之后膨胀并且扩大体积，相比传统的太空生存空间可以大幅降低重量。
宇航新纪元：民间主导
在爱范儿（微信号：ifanr）更早的一篇文章《SpaceX 再次失败，但是人类的宇宙梦却更近了》中，我就曾经提到过“民间力量主导未来宇宙发展”这一新趋势。
回顾人类上一次太空开发浪潮，主导力量实际是超级大国之间的科技竞赛和对抗，最终换来了其中一个超级大国的瓦解。当然苏联自身还有其他很多问题，但太空探索实在“太败家”了。这也是为什么至今，只有极少数国家能够负担得起太空探索的成本。
但是随着创新企业的兴起，以及资本力量对于更高回报率的追逐，很多前沿宇航探索已经发生了非常大的变化。比如 SpaceX；主攻天空旅游的 Blue Origin；研发离子引擎的 Accion Systems；通过微卫星不断更新地球数据的 Plane Lab 等等。
毫无疑问，Elon Musk 依旧是走在这一批创新者最前列的人。即便诸多麻烦缠身，也从未放弃自己最初的理想。正如他自己所说：
我只是觉得这些事应该要去做，而且我不想苦等别人来实现。
下周二，爱范儿（微信号：ifanr）也将对 Elon Musk 的具体计划持续关注，并且为大家带来第一手深度报道。
题图来自 Chuansong
