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不到一個(gè)月前，Elon Musk 在國(guó)際宇航大會(huì) （IAC）上發(fā)表了一篇演講，主題為 “讓人類成為星際公民”。這也是因?yàn)樗约阂恢庇袀€(gè)夙愿：殖民火星。

題圖來自 Chuansong

在演講中他也詳細(xì)地講述了火星計(jì)劃——“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 的詳細(xì)內(nèi)容：比現(xiàn)有火箭大整整一圈、有著 42 個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、還能循環(huán)使用 1000 次的 BFR 火箭；能夠自行降落起飛、單次中途補(bǔ)給就能往火星運(yùn)輸 450 噸負(fù)載的 MCT 飛船；采用全新燃料的星際發(fā)動(dòng)機(jī)等等。

除了系統(tǒng)組件之外，Elon Musk 也整體性對(duì)整套系統(tǒng)關(guān)鍵要點(diǎn)、規(guī)劃時(shí)間表等數(shù)個(gè)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)說明。

圖片來自 Reddit

昨天（美國(guó)時(shí)間前天下午 3 點(diǎn)），Elon Musk 親自登錄了著名社交新聞網(wǎng)站 Reddit AMA（Ask me anything）頁面，就 “如何成為星際公民” 回答了網(wǎng)友的一系列問題。網(wǎng)友也相當(dāng)踴躍，在頁面中一共留下了 5301 條留言（包括 Elon Musk 自己的留言）。

以下是 Elon Musk 作出的答復(fù)以及對(duì)應(yīng)問題（一共 15 條）：

國(guó)際宇航大會(huì) （IAC）上公布的時(shí)間表

1、火星燃料補(bǔ)充需要什么樣的設(shè)備和程序？初期的無人測(cè)試飛行中他們是否會(huì)具備 “自主運(yùn)行” 的能力？是否有計(jì)劃往 “星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 中加入第三個(gè)變體，預(yù)留一個(gè)大的載荷艙，從而允許運(yùn)輸更多貨物？

Elon Musk：我們遠(yuǎn)沒有到詳細(xì)說明計(jì)劃的時(shí)間點(diǎn)，但我們現(xiàn)在的計(jì)劃是：

1、進(jìn)行 Dragon（龍飛船）偵測(cè)任務(wù)，初步確定如何在火星上安全著陸，然后尋找獲取水，以便實(shí)現(xiàn)在火星表面制作液態(tài)甲烷液氧火箭燃料（LOX/Liquid methane）；
2、發(fā)射 “金心（Heart of Gold）” 飛船，只搭載火箭燃料工廠所需要的裝備；
3、進(jìn)行第一次有人任務(wù)，同時(shí)攜帶必須的裝備，完成最基礎(chǔ)基地和燃料工廠的建設(shè)；
4、嘗試在每 26 個(gè)月一次的火星發(fā)射窗口期加倍發(fā)射的飛船數(shù)量，直到火星表面能夠自我維持。

2、作為一個(gè)重要的后續(xù)問題，同時(shí)也考慮到 “星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 飛船結(jié)構(gòu)件的重復(fù)利用，火星永久居住設(shè)施會(huì)采用什么樣的結(jié)構(gòu)？

Elon Musk：一開始我們會(huì)使用碳纖維骨架在火星地表建造網(wǎng)格拱頂，同時(shí)還會(huì)加入很多礦道和隧道。通過后者我們能夠在增壓環(huán)境中進(jìn)行工業(yè)作業(yè)，并且將玻璃拱頂留給綠色植物。

今年 9 月底 SpaceX 測(cè)試的 Raptor 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，圖片來自馬斯克 Twitter

3、請(qǐng)問 “星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 中最為關(guān)鍵也是最為需要的技術(shù)是什么？

Elon Musk：我們開發(fā)了一種全新的金屬合金，它在高溫富氧的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中仍然具有良好抗氧化性。也讓主燃燒室達(dá)到了 300 巴（1 bar 巴 = 100000 Pa 帕 = 100 kPa 千帕）的高壓，在那種環(huán)境中，任何東西都會(huì)燒起來。但我們的 Raptor 引擎在測(cè)試運(yùn)行中并沒有顯示出侵蝕現(xiàn)象，并且還有優(yōu)化的余地

目前的最大問題是如何密封碳纖維儲(chǔ)存罐，因?yàn)槠浔４嬷蜏貭顟B(tài)下的燃料，吸收熱量之后就會(huì)增加內(nèi)部壓力。同時(shí)氧氣罐也要做好預(yù)防措施，因?yàn)橐獙?duì)純氧進(jìn)行加壓，必須在罐體外部應(yīng)用惰性氣體層。希望能夠通過噴涂某種材料達(dá)到這一目的。如果實(shí)在沒辦法，我們就用幾層 “殷瓦鋼（含鎳元素量 36% 的特殊鋼，膨脹系數(shù)極小，在 LNG 運(yùn)輸船艙中同樣有應(yīng)用）” 在里面焊接在一起。

4、你認(rèn)為你們目前已經(jīng)搞定了什么技術(shù)？

Elon Musk：我無法確認(rèn)現(xiàn)在已經(jīng)完全搞定了哪一個(gè)技術(shù)，或許是啟動(dòng)引擎（SpaceX 在 9 月底進(jìn)行了新 Raptor 引擎的點(diǎn)火測(cè)試）……

MCT 飛船

5、目前 “星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 內(nèi)部的可居住區(qū)域怎么布局，我們什么時(shí)候可以看到效果圖？

Elon Musk：我覺得我們需要一個(gè)新名字，ITS 這個(gè)名字不太行。對(duì)于火箭和飛船，我也叫他們 BFR（big fxxking rocket）和 BFS（big fxxking ship），從結(jié)果來看還不錯(cuò)，但是……

當(dāng)我們建立起實(shí)際的模型之后，我們應(yīng)該就會(huì)發(fā)布居住區(qū)的更多細(xì)節(jié)，可能還需要 1-2 年。

6、作為一個(gè)附加問題，“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 中宇航員數(shù)量不同的情況（比如 1 個(gè)人對(duì)比 100 個(gè)人）下，配置究竟有多大不同？

Elon Musk：可能只是和貨物共享加壓空間。早期任務(wù)還是主要聚焦在貨物之上。第一個(gè)有人任務(wù)應(yīng)該會(huì)含有 12 名船員，他們的目標(biāo)是建立和解決燃料工廠，以及火星基地的第一代能源系統(tǒng)。

7、可以透露下 Raptor 發(fā)動(dòng)機(jī)在海平面高度的真空推力，以及比沖數(shù)據(jù)么？“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 火箭可以懸停，它是否會(huì)利用這種能力去保證降落成功？“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 的推進(jìn)器在發(fā)射 / 著陸期間可以承受的最大加速度是多少？

Elon Musk：發(fā)動(dòng)機(jī)比沖大致為 360s、推力為 290 噸；高加速度的降落更有效率。除非遇到問題或者意外的風(fēng)力情況，否則不會(huì)有任何懸停。慢慢著陸的火箭會(huì)浪費(fèi)了大量燃料；我們希望最終的結(jié)果能夠達(dá)到 20g（20 倍地球表面重力加速度）。

“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 執(zhí)行全過程

8、如果我沒記錯(cuò)（網(wǎng)友原話），演示文檔中提到飛船返回的時(shí)實(shí)際加速度會(huì)達(dá)到 4-5g，這種速度下的飛船不會(huì)燃燒并且在空中解體么？

Elon Musk：飛船的加速度一般會(huì)被限制在 5g 左右，但也具有 2-3 倍于前面這個(gè)數(shù)字極限的能力，當(dāng)然前提是不會(huì)空中解體。推進(jìn)器則更厲害一點(diǎn)，一般都能夠抵御 20g 以上的加速度，只考慮不解體的話，加速度能夠放寬到 30-40g。

9、我很熟悉火星 “控制進(jìn)場(chǎng)、下降和著陸系統(tǒng)（Entry, descent and landing system, EDL，應(yīng)用在 ExoMars 探測(cè)衛(wèi)星之上）”。在之前宇航大會(huì)上，你曾介紹了新強(qiáng)力推進(jìn)器 Raptor，它能很好的控制火箭的垂直狀態(tài)。相對(duì)于量身定做的火星環(huán)境，“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 在地球環(huán)境中的表現(xiàn)如何？原來火箭上的格柵尾翼也沒有了，你們將用什么手段來控制火箭的姿態(tài)？

Elon Musk：其實(shí)飛船擁有特殊的襟翼，能夠做出俯仰和滾轉(zhuǎn)，同時(shí)我們也將嘗試?yán)猛七M(jìn)器來控制火箭的姿態(tài)。

10、“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 演示中最令人震驚的事情之一是 SpaceX 準(zhǔn)備用碳纖維制作那么大的宇宙飛船。可否介紹更多設(shè)計(jì)、建造和具體測(cè)試的更多信息么？

Elon Musk：沒錯(cuò)，對(duì)于那些真正理解它意義的人來說，的確是個(gè)大新聞。飛船的艙體實(shí)際上比已經(jīng)展示的開發(fā)中艙體還要長(zhǎng)一點(diǎn)，但是直徑完全相同。

他們都是用世界上最新、最大碳纖維預(yù)浸料建造的。在理論上，它能夠保存低溫狀態(tài)下的火箭燃料，同時(shí)還能在沒有密封環(huán)的情況下保持密閉。從早期測(cè)試結(jié)果來看，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。在接下來的幾周里，它將在駁船上承受 2/3 爆炸壓力測(cè)試。

圖片來自 RTBFR

11、可以透露下最終版的 Falcon 9（V1.3）火箭有什么不同？除了火箭的推力從 17 萬磅推力上升到 19 萬之外，還有什么？Gwynne 前兩周曾經(jīng)提到目前的 Falcon 9 火箭重復(fù)使用次數(shù)只有 1-2 次，而 V1.3 則可以提升到 10 次。你可以跟我們說下究竟什么因素在限制 Falcon 9 火箭的重復(fù)利用么？

Elon Musk：“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 的 BFR 火箭肯定比 Falcon 好不少，因?yàn)樗馁|(zhì)量和密度都更低，最終的結(jié)果是它不會(huì)像 Falcon 那么熱和快。所以 Falcon 應(yīng)該作為 BFR 火箭的補(bǔ)充。

最終版的 Falcon 9 火箭經(jīng)過了很多細(xì)微的改進(jìn)，這些改進(jìn)都很重要，但是更高的推力和降落腳架是重中之重。

實(shí)際上，我認(rèn)為 Falcon 9 火箭可以幾乎無限期使用，只要定期維護(hù)和仔細(xì)檢查。Falcon 系列的最終版本會(huì)是 Block 5，性能最強(qiáng)并且最易于重復(fù)利用，所以用它來替換早期型號(hào)肯定是有意義的。Block 5 將在未來 3 個(gè)月左右開工生產(chǎn)，并且在未來 6-8 個(gè)月進(jìn)行初次試飛，所以也不會(huì)有什么超越 Block 3 和 Block 4 的地面測(cè)試，除了實(shí)現(xiàn)幾次重復(fù)飛行。

12、“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 中有兩個(gè)神秘的球形艙體，在編輯的圖片中被標(biāo)記為綠色。請(qǐng)問他們是用來存儲(chǔ)燃料么？還是說他們儲(chǔ)存加熱之后的氣體火箭燃料，并且作為燃料自動(dòng)加壓系統(tǒng)的一部分？或者是他們用來防止軌道推進(jìn)劑再次液化？

Elon Musk：這些是保存著陸燃料的艙體，他們是分開的，為了能更好的絕緣同時(shí)避免蒸發(fā)。同時(shí)也能減輕震動(dòng)，避免整個(gè)燃料主容器受推進(jìn)器反作用力向上移動(dòng)。

13、為什么推進(jìn)器只有一個(gè)燃料倉？

Elon Musk：推進(jìn)器中的氧氣轉(zhuǎn)化管道同時(shí)也是頭部的液氧存儲(chǔ)位置。

BFR 火箭底部的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)布局

14、“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 的 BFR 火箭有 42 個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，所以這會(huì)用一個(gè) “虛擬噴嘴” 或 “虛擬空氣動(dòng)力標(biāo)槍的效果”，這樣一來他們可以使用較短的噴嘴，同時(shí)內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)方向仍然是軸向的?！@個(gè)猜測(cè)有什么道理么？

Elon Musk：一定要選擇 42，有重要的科學(xué)和科幻小說（科幻小說《銀河系漫游指南》中生命、宇宙以及任何事情的終極答案）原因！

密集的噴嘴排布只是為了最大發(fā)揮火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推理，但如果能有一個(gè)虛擬噴嘴作用，它會(huì)更酷。

15、根據(jù)在宇航大會(huì)上的展示，“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 在攜帶 150 噸載荷時(shí)，返回地球時(shí)的速度大約為 7.5 公里 / 秒。如果載荷進(jìn)一步減少，它的飛行速度將會(huì)超過 9 公里 / 秒。

可否理解為因?yàn)?“星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 因?yàn)槔靡粋€(gè)前所未有的速度在火星和地球之間飛行，哪怕載荷不是關(guān)鍵性物資，也能夠在發(fā)射窗口之外發(fā)射（目前的火星探索有周期性發(fā)射窗口，大致間隔為 26 個(gè)月）？是否能運(yùn)輸一些緊急物資：醫(yī)療器械、專家、或者其它關(guān)鍵性替代品，那些優(yōu)先但是不重的物資。

Elon Musk：是的。

假如 “硅谷鋼鐵俠” 在吹牛，這也是一個(gè)高質(zhì)量的牛

圖來自 Businessinsider

看完這些回答，你也許會(huì)不禁感嘆：Elon Musk 這說的都是啥？為什么我聽不懂。

這 15 條回復(fù)中不僅含有大量航空學(xué)上的術(shù)語，同時(shí)還有很多非常具體的方案內(nèi)容，這也與當(dāng)時(shí) Elon Musk 在宇航大會(huì)進(jìn)行展示上詳盡飛船設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖所對(duì)應(yīng)。如果，注意是如果，這次回答的真是 Elon Musk 本人，其對(duì)整個(gè) “星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 的了解完全堪比設(shè)計(jì)者。

而這一點(diǎn)也可以從 Business Insider 今年 7 月底收集的一份馬斯克推薦書單中體現(xiàn)，因?yàn)槠渲胁粌H有《銀河系漫游指南》的著名科幻小說，同時(shí)還有兩本專門關(guān)于火箭方面的書：

《結(jié)構(gòu)：為何不倒》（Structures: Or Why Things Don’t Fall Down）
《點(diǎn)火?。阂后w火箭推進(jìn)劑的非正式史》（Ignition!: An informal history of liquid rocket propellants）

毫無疑問，Elon Musk 的火星殖民之路上還有非常多的障礙，包括 “星際運(yùn)輸系統(tǒng)” 本身需要解決的一系列技術(shù)問題，他最終能否成功仍然是一個(gè)未知之?dāng)?shù)。

但至少，他吹的 “?！?還算合乎科學(xué)原理，即便他無法實(shí)現(xiàn)也將成為人類宇宙探索的下一個(gè)目標(biāo)。

“硅谷鋼鐵俠”的火星殖民計(jì)劃近乎是科幻級(jí)別的，你怎么看？長(zhǎng)按下圖二維碼，關(guān)注愛范兒（微信號(hào)：ifanr），回復(fù)“火星人”，加入群聊一起討論。

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