建筑设施马斯克的火星殖民计划:不需要建设轨

发布日期:2020-02-26 11:39
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  美国太空研究身手公司SpaceX创始人埃隆马斯克(Elon Musk)有个雄心壮志的殖民火星打算,以便帮帮人类成为跨行星物种。为了完成这个标的,他旗下公司正正在研发星际飞船、猎鹰重型火箭,并入手兴办火箭和飞船工场,帮帮打造赶赴火星的星际飞船舰队。

  马斯克正正在彻底打倒美国宇航局(NASA)的火星殖民打算,不须要兴办轨道站、空间站等措施,直达火星的战术相似更省钱省力。火星协会会长、前卫航天公司总裁罗伯特祖布林(RobertZubrin)日前撰文,精确解读了马斯克的火星战术。

  上周,我(祖布林)和妻子霍普(Hope)赶赴德克萨斯州的博卡奇卡(Boca Chica)与埃隆马斯克(Elon Musk)会晤。当咱们正在SpaceX总部内交说时,一支流亡笑队正在表面吹奏,为列队申请多个种别做事的人供应文娱,这些求职者将帮帮造作赶赴火星的载人飞船。数百人仍旧被雇佣,并正在筑立群中做事,很速就会罕见千人参预进来。

  马斯克称他的计划为“星际飞船”(Starship)。这是由甲烷/氧气驱动的不锈钢两级入轨火箭,有用载荷才能相当于将阿波罗宇航员奉上月球的土星5号运载火箭(Saturn V)。然而,土星5号火箭是打发性硬件,只可运用一次就会正在大气层中坠毁。而星际飞船将齐全可反复运用,就像客机相同,以是将从基本上消重有用载荷交付本钱。

  星际飞船的全部出现尚有待声明。然而,马斯克就正在这里,他筑造的并不是第一艘声明这一观点的实践船,而是正如咱们仍旧眼见的那样,他筑造了拼装星际飞船的工场和舰队。他疯了吗?遵守古代航空航天行业人士的念法来看,他确实让人感触有点儿放肆。但他的放肆相似自有其意思!

  我了解马斯克仍旧有二十多年了。2001年,我是帮帮说服他协议火星殖民标的的人之一。他的打算正在很大水准上是基于我的设念,也即是广泛所说的“火星直达”(Mars Direct)打算。我正在1996年出书的《赶往火星:火星直达》(The Case for Mars, Mars Direct)一书中精确分析了这一点,它彻底冲破了美国宇航局以前怎么告竣殖民火星的思索,但马斯克的星际飞船打算要激进得多。

  除了正在20世纪90年代,美国宇航局正在担负太空研究的副局长迈克格里芬(Mike Griffin)的向导下,确实回收了“火星直达”打算的扩展版本以表,该机构永远对峙沃纳冯布劳恩(Wernher Von Braun)正在1948年至1969年之间几次改变中提出的范式。凭据这些念法,最初应当筑造轨道站,为运用前辈的促进体系正在轨道上筑造巨型星际宇宙飞船供应平台,这些宇宙飞船将从地球轨道飞向火星轨道。从这些轨道母舰启程,幼型登岸器可能带着宇航员到火星皮相插上国旗,留下几个足迹,然后正在短暂中止后返回轨道。

  比拟之下,“火星直达”打算和星际飞船打算都运用从地球轨道到火星皮相的直达飞翔,并运用正在这颗血色星球上找到确当地质料造作甲烷/氧气促进剂,以直接从火星皮相返回地球。这两个打算都避免了对轨道根底措施、轨道筑立、星际母舰、特意的幼型登岸器或前辈促进器的任何需求。两者都涉及从第一次工作入手就正在火星上中止很长时刻。对待这两个打算来说,工作的中央主意不是飞向火星,而是正在那里告竣更威苛的事变。

  但这是有区另表。正在“火星直达”打算中,这个不起眼的地球返回飞翔器和机组职员的栖身舱都脱节了将它们送入轨道的帮推器,并着陆正在这颗血色星球上,栖身舱加上有用载荷的总质地约为40吨。而正在马斯克的打算中,星际飞船会被发射到轨道上,然后由六艘担负加油的星际飞船正在那里增加燃料,之后一切飞船将飞往火星,供应高达200吨的栖身舱加有用载荷质地。以是,“火星直达”打算能够每次向火星支使4至6名宇航员,而星际飞船可能容纳50人或更多人。

  马斯克的打算供应了比“火星直达”打算更强盛的工作实践才能,但这种才能是有价钱的。全部地说,假使宇航员要回来,你须要从新给星际飞船加载促进剂,这须要约莫1000吨。而正在“火星直达”打算中,正在机组职员之前送往这颗血色星球的地球返回飞翔器只须要100吨促进剂。支柱星际飞船举止所需的火星皮相动力和其他基地条件比执行“火星直达”打算所需的条件超出10倍。

  以是,马斯克须要提前筑造大型火星基地,几艘星际飞船会单程赶赴火星,装载着洪量的基地兴办筑立,例如10个足球场巨细的太阳能电池板,以及支使机械人来兴办。直到所有计划停当,首批搭载宇航员的载人星际飞船智力抵达那里。这使得该体系对待探测来说是次优的,但研究并不是马斯克念要的。

  假使可能将“火星直达”打算比作阿波罗打算的进化版本,那么马斯克的打算就像诺曼底登岸,他须要一支舰队。以是他正正在筑造工场来筑造如此的舰队。但他为何要正在飞船测试之前就筑造舰队呢?首要有以下两个情由:

  最初,马斯克要做好负担吃亏的计划。当第一艘星际飞船计划好举行初次试飞时,他将有三到四艘仍旧筑成的飞船,随时计划举行改装,以修复导致第一艘飞船让步的任何题目。发射、坠毁、修复,反复发射进程,直遍地置一起题目,然后持续发射,提升有用载荷,缩短发射周期,提升机能。

  其次,筑造舰队为了让星际飞船变得更低廉。美国宇航局正在12年内筑造了5架航天飞机,每架耗资数十亿美元。而马斯克正正在创筑的工场旨正在最终以每年50艘或更多的速率批量坐蓐星际飞船。这听起来能够很放肆,但并非不行够。

  1944年,美国以每周一艘的速率坐蓐护航航空母舰。数十个独立的团队同时做事,每个团队担负船上各自的做事,然后将做事移交给下个团队。假使马斯克筑造相像的坐蓐线名员工,这将意味着每艘飞船的劳动力本钱约为600万美元,或席卷质料和航空电子筑立,本钱正在1500万至2000万美元之间。

  假使他能以这样低的本钱筑造飞船,那么一朝火星基地进入运营,跟着工业和温室农业才能的接续伸长,每艘载有100名旅客的星际飞船就可能飞往火星,并正在须要时留正在那里,每名旅客的硬件本钱还不到20万美元。以是,把飞船票价定为30万美元并不算贵,这相当于大凡房东的净资产,或者大凡美国人约莫七年的收入。

  然而,表星假寓点不太能够通过向地球出口任何物质商品来发作利润,到底运输用度实正在太高了,以是基于这些观点的贸易打算中的数字基本就没有被估计打算此中。但常识产权齐全是另一回事,由于它简直可省得费跨行星际隔绝散播,任何数据可能具有的最高代价是专利中包括的代价。

  火星殖民地将由身手上极度熟练的人群正在前沿处境中构成,正在那里他们可能自正在改进,也可能被迫改进。它将会像19世纪的美国,那里就像“发现的高压锅”。正如史册学家弗雷德里克杰克逊特纳(Frederick Jackson Turner)正在其《边疆正在美国史册上的旨趣》(The Right of the Frontier in American History,1982)中指出的那样,相像的情形使年青的美国变成了有史此后最具缔造力的文明,洋基人的聪颖才智给天下带来了电力、轮船、电报、减省劳动力的呆板、灌音、灯胆、电话、中心发电等。正在特纳的著述公告后不久,飞机和大范畴坐蓐的汽车入手展现。

  以是,为了知足需求,可能预期,硬驱动和无权要态度的火星住户的聪颖才智将正在机械人、人为智能、转基因生物、合成生物学和很多其他范围发作革命性的前进。这些发现是为知足火星存在而发现的,可能正在地球上取得专利许可,带来进口繁杂体系所需的收入,这些繁杂体系与食物、织物、燃料、钢铁、铝、玻璃和塑料等大宗质料差别,正在将来一段时刻内能够很难正在火星上造作。

  目前,马斯克正潜心于筑造飞船工场,他以为这项工作远比纯粹地完备星际飞船计划更紧要。但要使一起这些都成效,马斯克还须要处置更多的题目。低温促进剂储罐的正在轨再灌装尚未获得说明,火星当场促进剂坐蓐身手固然已为人熟知,但仍未计划好进入运用。从火星返回的星际飞船将碰到比纯粹地从地球轨道从新进入大气层的飞翔器更大的热负荷。BCK体育

  巨型星际飞船的火箭排气羽流能够会正在着陆光阴形成伤害的陨石坑,迫使马斯克采用“火星直达”相像的打算,正在地球轨道上的星际飞船上铺排较幼的飞翔器,例如迷你星际飞船。我笃信,这些研究,再加上为火星上的全尺寸星际飞船加油所需的极度大的功率,最终能够会迫使马斯克开采微型版本的星际飞船。

  如此的“迷你”飞船可能由一艘星际飞船发送到地球轨道上,然后以“火星直达”的格式告竣工作,使星际飞船可能正在几天内返回地球,再次飞翔到轨道上。Mini星际飞船也可能独立发射,动作SpaceX仍旧正在运转的猎鹰9号火箭可反复运用的上司,也使该公司具有齐全可反复运用的中等升力发射才能。建筑设施马斯克更嗜好用简单的计划来做一起的事变。

  美国宇航局的运营预算是马斯克旗下SpaceX的十倍以上,然而SpaceX正正在赶速超越它。这家太空机构延迟已久的重型运载火箭SLS正在1988岁首次提出时,对待近期航天飞机衍生的帮推器来说是个合理的计划。但它显现得太晚了,有用载荷交付才能比星际飞船更幼,每次飞翔的本钱约莫是后者的50倍。

  美国宇航局呈现,该机构正正在“不遗余力”,以期正在2024年之前让宇航员登上月球,但这个能够性很幼,由于它仍旧协议了超繁杂的打算,席卷最初筑造环绕月球轨道运转的空间站,然后正在每次工作中运用四次发射、五次飞翔和六次聚集操作。固然这种步骤供应了让尽能够多的插足者分一杯羹的政事好处,但该打算的可操作性极度值得狐疑。

  美国宇航局的火星工作计划更倒霉。它席卷正在月球轨道空间站筑造壮大的离子驱动深空运输基地(DST),然后将DST飞翔到另一个空间站,该机构声称,这个空间站须要正在环绕火星的轨道上筑造。这个将来体系从月球轨道到火星轨道的过境时刻为单程300天,简直是勇气号和机缘号火星探测器从2003年入手从地球到火星之旅所需时刻的两倍。另表,与勇气号和机缘号差别的是,DST不会着陆。

  假使你念研究或假寓火星,最初须要登岸火星。然而,DST打算的标的既不是勘测,也不是筑造假寓点。DST架构并没有供应通往血色星球的最纯粹、最有用的途径,而是供应了最繁杂的途径,以便为尽能够多的新身手开采打算供应“因由”。

  马斯克的做法正好相反。美国宇航局的打算是由供应商驱动的,而马斯克的念法是主意驱动的。他并不亲切正在一大堆“潜正在有效身手”上的花费是否合理,只念用起码的新身手来告竣他的打算。他的立场是,只需告诉我为什么须要它。如前所述,我笃信他开采迷你星际飞船的决议将是明智的,可能消重正在火星上造作回程燃料的能源需求。

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