改變游戲規(guī)則

還記得前面提到的這些內(nèi)容嗎？

馬斯克估計，如果去火星的票價每張為50萬美元，就可以讓藍(lán)色的圓圈變大，從而使綠色區(qū)域的人數(shù)增加到100萬人。根據(jù)他的描述，50萬美元的票價，相當(dāng)于在加利福尼亞購買一套中等房屋，“發(fā)達(dá)國家大多數(shù)40多歲的人都有能力負(fù)擔(dān)起這筆錢”。

我們離這個目標(biāo)有多遠(yuǎn)？1989年，老布什提出了一個把美國宇航員送上火星的議案，美國航空航天局估計這會花費4500億美元，能夠送4名至6名宇航員。也就是說，每張票價1000億美元。

這個數(shù)目是馬斯克提出的數(shù)目的20萬倍。

2004年，小布什提出了將美國人送上火星的想法。美國航空航天局表示這將花費500億美元，100億美元一張票。這仍然是馬斯克目標(biāo)的2萬倍。

怎樣才能使某種東西的價格降低到1/20000呢？

馬斯克計劃兩方面齊頭并進(jìn)來解決這個問題。

1.送很多人上火星

“獵鷹”火箭家族是SpaceX的賺錢機(jī)器，但是無論是“獵鷹”還是龍飛船，都永遠(yuǎn)無法把人類送上火星。

首先，龍飛船的大小相當(dāng)于一輛SUV，而去火星的旅途至少長達(dá)3個月。因此，用龍飛船不是好主意。

其次，如果你想去火星那樣遙遠(yuǎn)的地方，最好還是拼車去。

SpaceX有一個長期計劃，準(zhǔn)備建造一枚讓“獵鷹9”號相較之下像熱狗的巨型火箭——火星殖民運輸機(jī)（MCT）。

MCT火箭將是一個龐然大物，由強(qiáng)大許多的SpaceX引擎——“猛禽”——提供動力。這些工作目前正在進(jìn)行。MCT的航天器將能夠容納至少100人。

如果SpaceX能做到這一點，就已經(jīng)把目前每張票的估價至少降到了1/20，還需要再把票價降低到1/1000。

但是我們要考慮到，SpaceX已經(jīng)通過“獵鷹”上的創(chuàng)新，把火箭發(fā)射的價格降低到業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的1/5了，而且馬斯克相信在未來幾年當(dāng)中，這一價格會降到業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的1/10。而小布什估算的票價是建立在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)花費之上的，因此，現(xiàn)在的票價實際上比目標(biāo)貴了100倍。

一艘更大的航天器可以幫助降低去火星的票價，但是它無法對今天的商業(yè)發(fā)射產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生任何影響，降價幅度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到目標(biāo)，而且也無法解決馬斯克談到的“太空探索的基本問題”。

2.回收利用

想象一下今天的航天業(yè)如果有這樣一項關(guān)鍵不同，會是什么樣子：每架飛機(jī)只能飛行一次。每次飛行都使用全新的飛機(jī)，在著陸、乘客下飛機(jī)之后，飛機(jī)會被分解成金屬碎片和可能被循環(huán)利用的組件，送去重新打造新飛機(jī)。

一架飛機(jī)的成本大約為3億美元。在新模式里，除了支付機(jī)組人員的工資和燃料費外，航空公司還要額外花費3億美元來打造一架新飛機(jī)。這會帶來什么改變？

首先，世界上可能就沒有幾次航班了——航班時刻表會受到飛機(jī)制造速度的限制。其次，芝加哥和舊金山往返的機(jī)票價格大約會是150萬美元，這還只是經(jīng)濟(jì)艙。

“空軍1”號永遠(yuǎn)都不會出現(xiàn)。富有的國家會擁有小型軍事飛行隊，政府會通過飛行來執(zhí)行某些種類的科學(xué)實驗。擁有100億美元資產(chǎn)的人或許會飛足夠多次，但是擁有100萬美元資產(chǎn)的人就負(fù)擔(dān)不起了。你呢？你會出生、生活和死亡，連一次飛機(jī)都沒坐過。

如果情況變成這樣，人們可能會看看不存在的航空業(yè)，下結(jié)論說“顯然公眾沒有坐飛機(jī)的意愿”。政客們會說不應(yīng)該把政府資金投進(jìn)這項花費過高的活動，大多數(shù)人甚至無法理解飛機(jī)是如何工作的，他們也不會浪費時間去想象如果世界上的每個人都能使用飛機(jī)，世界將會是什么樣子。飛機(jī)會變成無人問津的話題。我們的交通工具有汽車、火車、輪船，但沒有飛機(jī)。

知道我要說些什么嗎？

歷史上沒有人——美國沒有，蘇聯(lián)沒有，停滯的ULA 當(dāng)然也沒有——找到回收利用火箭的方法。

建造火箭需要花費數(shù)月時間，升入太空，然后不是在大氣中被燒毀，就是墜落入海洋變成金屬碎片。但是，并不是沒有人嘗試過，美國和蘇聯(lián)都在這上面花費了上百億美元，只是沒有人成功過。

現(xiàn)在，SpaceX把目光投向了新的、更加困難的任務(wù)——可回收性。如果SpaceX能研發(fā)出“完全快速可回收火箭系統(tǒng)”，唯一的發(fā)射花費就是燃料、維修和內(nèi)部支持系統(tǒng)（就像飛機(jī)那樣），就會把太空旅行的花費減少到1%，甚至更低。

那么，該怎樣才能做到呢？

首先，你需要更好的著陸方式。馬斯克描述了火箭和航天器的三種著陸方式。

著陸方式1（最基礎(chǔ)）：降落傘減速，墜落至海洋。

這是現(xiàn)在幾乎所有航天器著陸的方式，如果它們能著陸的話。

問題：在沒有空氣的地方降落傘無法工作，比如月球;在具有腐蝕性的鹵水中著陸，會嚴(yán)重破壞設(shè)備;這種著陸方式會讓人顏面盡失（想象外星人想震懾我們，但用降落傘著陸在海洋中，因此不得不游到岸上來，那是個什么情形）。

著陸方式2（中級）：用機(jī)翼和著陸輪在跑道上著陸。

航天飛機(jī)采用的就是這種著陸方式。

問題：沒有空氣的地方機(jī)翼是無法工作的，比如月球;沒有跑道也不行，而只有地球上有跑道;雖然這種著陸方式可以在航天器上運用，但是火箭的著陸要困難得多，而完全的可回收性意味著航天器和分級火箭都要能夠著陸。

著陸方式3（高級）：推進(jìn)器著陸。

這種著陸方式和火箭的起飛方式是一樣的。“阿波羅”月球著陸器采用的正是這種方式（比如“阿波羅11”號的“鷹”號）。

推進(jìn)器著陸使得火箭或者航天器可以在著陸平臺上靈巧地著陸，對設(shè)備的損傷最小。

一級火箭的著陸方式標(biāo)注“燃燒”表示單一主要引擎點火（中間的引擎）

航天器采用推進(jìn)器著陸比火箭容易想象，因為我們見過航天器采用這種方式著陸。龍飛船2號被設(shè)計成著陸專家，它可以在任何類型的地表著陸，就像直升機(jī)在地面著陸一樣。但火箭進(jìn)行這樣的著陸更加陌生，而且難度更大。如果成功，從理論上來講，火箭和航天器就可以返回、加燃料，然后在幾小時之內(nèi)重新出發(fā)——就像飛機(jī)一樣。

洪柯薩跟我說，最先也是最重要的一步是學(xué)會怎樣讓“獵鷹”火箭的第一級著陸。一級火箭的造價相當(dāng)于打造一架噴氣式飛機(jī)，占去了火箭總花銷的很大一部分（特別是引擎）。如果他們成功做到了這一點，就是向前一大步，就能夠向世界展示火箭回收是可能的，包括對此持懷疑態(tài)度的航空航天界。到時候，他們會繪制一份藍(lán)圖，其他火箭制造商也可以通過這種方式削減成本，并且開始太空旅行的新時代。

因為在發(fā)射過程中重量是一個非常重要的因素（幾乎沒有空間來添加重量，否則火箭就無法把有效載荷送入軌道），火箭攜帶的燃料足夠燃燒三次：第一次用來阻斷火箭的彈道軌道，將它導(dǎo)向登陸地點;第二次用來減速，從4800千米/ 時降到885千米/ 時，使它不至于在大氣層中燃燒掉;第三次也用來減速，使用在降落到發(fā)射平臺之前，讓火箭減速到8千米/時。

因為空氣在流動，天氣不好預(yù)測，火箭內(nèi)部有很多軟件來探測外部受力，進(jìn)行軌道調(diào)整。火

箭安裝有小型的叫作“柵格翼”的襟翼，張開時可以引導(dǎo)火箭進(jìn)行方向調(diào)整（柵格翼和著陸腿也可以使火箭減速）。柵格翼只有在大氣層中才能工作，在太空中沒有空氣，柵格翼也就沒有用處了，因此火箭通過冷氣推進(jìn)器噴射來進(jìn)行調(diào)整。冷氣推進(jìn)器就是小型的氮氣噴氣機(jī)。

如果一切按計劃進(jìn)行，大約發(fā)射9分鐘后，一級火箭將會在這個海上平臺著陸，離發(fā)射平臺3 20千米。

這個過程難度很大。如果把所有的尺寸都按比例縮小，就像是從摩天大樓的頂端發(fā)射一支鉛筆，并試圖讓它降落在地面上的一個鞋盒子里，而且是在有風(fēng)的天氣。SpaceX把這項挑戰(zhàn)比作“試著在一場風(fēng)暴中讓手上的橡膠棍保持平衡”。也有人稱之為“一場緊張的雜耍，幾千個運動的物體中任何一個都能把整個系統(tǒng)推向災(zāi)難。如果火箭確實在駁船上平穩(wěn)降落，那是因為上百萬個細(xì)節(jié)的自我調(diào)整使‘獵鷹9號在穿越混亂時保持了鎮(zhèn)靜”。

為了測試這項技術(shù)，SpaceX制造了名為“草蜢”的一級火箭。2012年，他們做到了把“草蜢”升到12層樓的高度，懸停若干秒，然后安全返回地面發(fā)射場。在之后的2年中，他們把“草蜢”發(fā)射得越來越高，直到最終把真的“獵鷹9”號一級火箭發(fā)射到1000米高空，然后回到發(fā)射平臺。

進(jìn)行真正嘗試的時刻到了，這項技術(shù)將被運用到實際的發(fā)射中去。2015年1月，SpaceX進(jìn)行了常規(guī)發(fā)射，引導(dǎo)一級火箭穿越大氣層，試圖讓它著陸。就差一點兒！SpaceX的工作人員把出現(xiàn)的情況叫作快速非計劃解體。

僅僅三個月后，他們獲得了第二次機(jī)會，但還是差了那么一點兒，最終火箭翻倒并且爆炸了。

第三次嘗試被安排在同年6月，但還是失敗了。

2015年12月21日，SpaceX在6月15日的失敗之后首次進(jìn)行發(fā)射，這次任務(wù)不但進(jìn)展順利（將1 1顆衛(wèi)星送入軌道），而且還成功使一級火箭著陸。他們做到了！我有幸在SpaceX總部觀看了這次發(fā)射（并且客座主持了網(wǎng)絡(luò)直播），我從來沒有見過一屋子這么高興的人。

在為這篇文章進(jìn)行調(diào)查研究的時候，為了確保馬斯克對50萬美元一張去火星的票這件事是認(rèn)真的，我發(fā)了一封郵件給他，陳述了自己看出來的邏輯，希望知道這是不是他所想的。以下是他的答復(fù)：

“是的，這些看上去是很荒謬，然而不是不可能。解決方案的關(guān)鍵因素是火箭的可回收性以及低成本助推燃料。而且我們可以在火星上制造返回的助推燃料?；鹦谴髿鈱佑写罅慷趸?，這為我們提供了便利。另外，火星土壤里凍結(jié)著很多水。

“從技術(shù)上講，設(shè)計目標(biāo)是每次飛行攜帶100噸的有效載荷，所以或許可以搭載100個人。這取決于每個人的質(zhì)量，還有允許攜帶的行李。

“航空電子、傳感器、通信、運載機(jī)結(jié)構(gòu)、著陸平臺，以及其他幾項都隨著規(guī)模擴(kuò)大變得更好，所以我猜想每次飛行搭載的人數(shù)會隨著時間增加，或許達(dá)到幾千人。另外，我們可以向頭等艙多收錢，對經(jīng)濟(jì)艙進(jìn)行補(bǔ)貼。

“上面提到的這些，以及把價格降低到10萬美元每噸或每人，最終都是可能的。到時候這趟行程的花銷主要就是助推燃料了，而燃料基本上只有40美元/ 噸的液態(tài)氧（雖然每噸有效載荷都需要攜帶大量燃料）。一旦實現(xiàn)那就太好了！”

SpaceX似乎正在完成的途中，很可能在下一個10年。一旦他們到達(dá)那個節(jié)點，就可以開始進(jìn)行最后一個階段的工作了。那將是一個會改變一切的工作。