本文授權(quán)轉(zhuǎn)載自硅星人 (ID: guixin-gren123)，作者硅星人
如果我告訴你，最快 7 年后，人類就可以親眼見到火星的黎明和黃昏，你會相信嗎？
如果說這話的人是伊隆·馬斯克 (Elon Musk) 呢？
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在地球上，黎明和黃昏是紅色的，白天是藍(lán)色的。
在火星上，正好相反：黎明和黃昏是藍(lán)色的，白天是紅色的。
去年，馬斯克代表他創(chuàng)立的 SpaceX 首次宣布了火星殖民計(jì)劃'Making Life Multiplanetary'（讓人類成為多星球物種）。
而在昨天——美國時間 2017 年 9 月 28 日，SpaceX 的第一枚火箭“獵鷹 1 號”首次成功發(fā)射的 8 周年紀(jì)念日，馬斯克向世人宣告：他的人類火星殖民計(jì)劃初步藍(lán)圖已經(jīng)設(shè)計(jì)完成。
就好像把大象關(guān)進(jìn)冰箱，在馬斯克的藍(lán)圖里，人類活動殖民計(jì)劃同樣由三個部分組成。
01 設(shè)計(jì)火箭
首先：如何飛到火星？
SpaceX 已經(jīng)設(shè)計(jì)出了能夠登上火星的火箭。
它的名字：BFR。
它的全稱：Big Fucking Rocket...
它是 SpaceX 迄今為止體型最大的火箭，遠(yuǎn)超現(xiàn)役的獵鷹九號 (Falcon 9) 和已經(jīng)設(shè)計(jì)出來但還未試飛的獵鷹重型 (Falcon Heavy) 火箭：
BFR 的高度為 106 米，直徑達(dá)到了 9 米，和已經(jīng)退役的世界最重型火箭土星五號 (Saturn V) 相比都稍小一圈。
但得益于 SpaceX 的推進(jìn)技術(shù)，使用完全可回收的配置，并在不進(jìn)行軌道加油的條件下，BFR 的最大起飛載重比土星五號還要多，足以達(dá)到 150 噸。目前的載人配置有 50 個客艙，每個可以裝 2-3 人，也即總共 100-150 人一枚火箭。
如果能夠造出并試飛成功，BFR 將成為目前最大的現(xiàn)役運(yùn)載火箭。
等等，你剛才說什么，軌道加油？
是的，就像戰(zhàn)斗機(jī)一樣，BFR 也可以在空中加油……
具體操作方式是這樣的：第一枚前往火星的火箭升空飛向大氣層，一級完成任務(wù)，脫離并開始進(jìn)行回收作業(yè)；二級，也就是 BFR 的飛船本體，將繼續(xù)飛行并進(jìn)入待機(jī)軌道；與此同時，另一枚 BFR火箭作為“加油機(jī)”升空，同樣一級回收、二級繼續(xù)飛行。
接下來就是見證奇跡的時刻：兩枚火箭的二級都會熄火，并在待機(jī)軌道上對接；“加油機(jī)”使用推進(jìn)器將足額的燃料送入第一枚火箭：
加油完成后，“加油機(jī)”返回地球回收作業(yè)；重新裝滿燃料的第一枚火箭將開啟或長達(dá)數(shù)個月的火星遠(yuǎn)航任務(wù)。
這樣設(shè)計(jì)的原因在于，起飛階段克服地心引力耗用了大量燃料，盡管進(jìn)入太空后真空并無阻力，但在臨近火星時調(diào)整姿態(tài)，以及在火星上降落的動作都需要相當(dāng)多的燃料，必須加油才能足夠后續(xù)使用。按照理論，在軌道上加滿油后，BFR 的第二級可以飛往火星、降落，并荷重至多 20-30 噸再次起飛、重返地球并安全落地。
因此，在馬斯克對于火星殖民項(xiàng)目的預(yù)想中，軌道加油是非常重要、必須存在的功能。
BFR 采用先進(jìn)的推動系統(tǒng)，二級/飛船上也有一片三角翼，用來輔助調(diào)整姿態(tài)和穩(wěn)定起飛、降落。在降落中馬斯克還在演講中展示了模擬出的落地海拔-速度軌跡。由于火星大氣相對濃密，降落過程中 99%的動能可以通過空氣動力學(xué)來消除，飛船整體上是非常節(jié)約燃料的。
馬斯克透露，目前 SpaceX 已經(jīng)開始興建 BFR 火箭的制造工廠，并已經(jīng)訂購了燃料罐等部件的生產(chǎn)設(shè)備。BFR 火箭
講完了火箭和怎樣去火星，馬斯克接下來開始講計(jì)劃中到了火星之后的部分。
02 探測風(fēng)險(xiǎn)、完成基建
火星的一天（太陽日）時間和地球比較接近，大約 24 小時 39 分半左右；它的季節(jié)更替也和地球類似，但因?yàn)檐壍肋h(yuǎn)的多，一年時間很長大約 1.88 年，季節(jié)也長一倍。它有大氣，但比地球稀??；此前的火星車觀測結(jié)果也指出火星可能蘊(yùn)藏凍結(jié)的水。這是火星和地球相似的地方。
但火星和地球差異的地方更多，大部分動植物都無法生活，氣溫常年低于 0 °，最冷時達(dá)到零下 87℃；大氣無法阻擋太陽輻射、氣壓極低、二氧化碳濃度極高……火星可能是太陽系內(nèi)最適合地外殖民的地方，但它仍是一顆人類和其他動植物生存極為困難的星球。
因此，SpaceX 計(jì)劃首批發(fā)射兩枚火箭，不載人，只攜帶探測設(shè)備以及基礎(chǔ)設(shè)施，包括太陽能電池板、采礦設(shè)備和生命維持設(shè)備，使用自動化程序、機(jī)器人先期“踩點(diǎn)鋪路”。兩枚火箭預(yù)計(jì)將于 2022 年，也就是五年后發(fā)射。
這兩枚火箭的最重要任務(wù)是確定水資源和火星環(huán)境對于人類生存的危害程度，以便后續(xù)前往火星的載貨、載人任務(wù)進(jìn)行對應(yīng)調(diào)整。
03 燃料工廠、建造基地
按照地球和火星的公轉(zhuǎn)情況，火星遠(yuǎn)航每兩年會有一個比較合適的發(fā)射窗口。若 BFR 火箭第一批任務(wù)進(jìn)展良好，SpaceX 會在兩年后的 2024 年發(fā)射第二批 4 枚火箭，其中兩枚載人、兩枚載貨。
去年，馬斯克在演講里說：
面對死亡，你準(zhǔn)備好了嗎？如果準(zhǔn)備好了，那你才可以成為首批上火星的地球人?！?/span>
這不是一句玩笑話，因?yàn)橹攸c(diǎn)不在于誰能首先登上火星插上人類的旗幟，而在于首批上去的人類能否克服千難萬險(xiǎn)，建立一個能夠自給自足的生存系統(tǒng)，成為今后人類在火星上文明的基石。
燃料工廠將會是這次任務(wù)的重要項(xiàng)目之一?；鸺龑y帶大量的太陽能板和必須的制造設(shè)備，人類會在火星上建立第一個燃料工廠，抽取火星大氣中豐富的二氧化碳并嘗試生產(chǎn)火箭使用的低溫液氧甲烷燃料。
另一個重要項(xiàng)目是建立一個基地……
先是一輛枚火箭，一個基地。然后會有更多的火箭著陸/發(fā)射點(diǎn)，圍繞基地建造更大的城鎮(zhèn)，甚至城市……當(dāng)然，一切的前提是首批降落在火星的人們能夠存活下來。
最后再讓我們看一次火星現(xiàn)在的黃昏：
如果人類真的去到了火星，它將會變成這樣：
以及這樣：
距離人類能夠親眼目睹藍(lán)色的黎明和黃昏，可能只需要 10 年不到了。偉大如登陸火星一般的人類創(chuàng)舉，能夠在有生之年親見。
只想說，科技真美好……
04 One More Thing
火星殖民計(jì)劃暫時告一段落。但馬斯克還有……One More Thing……
我的飛船都能到火星了，為什么不用它飛去地球的其他地方呢？
隆重介紹：
BFR 穿梭地球版
飛機(jī)是目前地球上最快的交通工具，但幾年后它可能就會被 BFR 取代了。
在 SpaceX 展示的視頻里，乘客先從城市的港口登上擺渡船，前往位于海上的發(fā)射平臺，登上BFR。
火箭發(fā)射，升空，脫離大氣層，重返大氣層，降落……
想象從紐約到上海，15 - 20 小時的飛機(jī)行程，如果乘坐 BFR，高達(dá) 27000 公里/時的速度，只用 39 分鐘就到了。
事實(shí)上，絕大部分的洲際長途航線，乘坐 BFR 的時間都只需要半個小時左右；地球上隨便一個角落，只要起飛降落條件允許，行程都不會超過一個小時。
這是因?yàn)?SpaceX 的火箭反推式回收機(jī)制，使得 BFR 有充分可能成為民用航空交通工具。而且火箭大部分的行程在大氣層外，沒有阻力，沒有天氣。
另一個重要的原因是，可重復(fù)利用配置的 BFR 火箭升空成本低。原因可能在于其部件可重復(fù)利用率高。對比來看，獵鷹九號的部件可重復(fù)利用率達(dá)到了70-80%，而馬斯克的預(yù)計(jì)是可回收重復(fù)利用配置的 BFR 升空成本比獵鷹九號（ 約 3700 萬美元）更低，這意味著 BFR 的部件可重復(fù)利用率可能更高，從目前有限的信息來看幾乎是 100%。
但別想著你也能坐火箭隨便出去玩了，因?yàn)槠眱r可能會貴到你高攀不起。
就算 BFR 的全球航線和常態(tài)化升空降落機(jī)制完善，成本進(jìn)一步降低。我就按獵鷹九號的 3700 萬美元計(jì)算，假設(shè)它削減一倍左右，到 2000 萬美元，加一個 40% 的利潤率，2800 萬美元一次起飛。如果滿載 150 人，每人的費(fèi)用還是能達(dá)到 18.7 萬美元，并不是一場說走就走的旅行……
更別提你能承受得了起飛十幾個 G 的重力加速度嗎？
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