马斯克详解火星移夷易近妄想：2024年火星上将有6艘飞船

2018-03-28 07:16:00 品评： 字体巨细 T T T 据外洋媒北京光阴3月27日报道，克详SpaceX以及特斯拉独创人埃隆·马斯克（Elon Musk）曾经在去年9月份提出了宏愿壮志的解火近妄火星移夷易近妄想，当时便引起全天下的星移想年关注。克日他又在《新太空》（New Space）杂志网站上撰文，夷易有艘详尽论述了这一妄想。火星如下即为文章全文：

SpaceX独创人埃隆·马斯克

凤凰网科技讯 据外洋媒北京光阴3月27日报道，飞船SpaceX以及特斯拉独创人埃隆·马斯克（Elon Musk）曾经在去年9月份提出了宏愿壮志的克详火星移夷易近妄想，当时便引起全天下的解火近妄关注。克日他又在《新太空》（New Space）杂志网站上撰文，星移想年详尽论述了这一妄想。夷易有艘如下即为文章全文：

成为多行星物种

本次陈说将涵盖咱们日后所称的火星BFR重型火箭的最新妄想。在这次陈说中，飞船我想转达的克详最紧张的信息是，我觉患上咱们曾经找到了为建造BFR重型火箭筹集资金的解火近妄方式。这一点十分紧张。星移想年在去年的陈说陈说中，咱们确凿正在化精血汗为BFR重型火箭召募资金，而且提出了林林总总的方式，好比众筹等。这些方式都不取患上乐成，但如今咱们觉患上曾经找到了实现这一指标的方式。

咱们的最新妄想短缺运用了一款更小型的运载火箭，但实际上它仍是至关重大，可能做所有妨碍更大规模地球轨道行动所需要的事件。咱们根基上想让现有的运载火箭变患上“可有可无”，愿望建树一套系统（由火箭增长器以及飞船组成）来替换“猎鹰9号”、“猎鹰重型”火箭以及“龙”飞船。假如咱们能做到这一点，那末所实用于“猎鹰9号”、“猎鹰重型”火箭以及“龙”飞船的资源，都可能运用于这套系统。这是最根基的条件。

详尽妨碍

深冷液氧罐

这个深冷液氧罐着实是一个直径达12米的重大无朋——从图1中可能看到它的相对于巨细——体积达到1000立方米，加压体积超过A380。咱们还开收回全新的碳纤维矩阵，而且比从前的任何工具都更坚贞，在深冷状态下的功能也空前细小，可能贮存1200吨液氧。

SpaceX开辟的深冷液氧罐

咱们乐成测试了深冷液氧罐的妄想压力，还在此根基上更进一步。咱们想知道它会在何种状态下裂开，咱们乐成地做到了这一点。它向上飞了约莫300英尺（约合100米），而后着落在海里，咱们把它打捞了进去。如今，对于若何制作能盛放高温液体的巨型碳纤维氧气罐的方式，咱们曾经有了短缺清晰。这对于制作轻型载人飞船来说确凿极为紧张。

“猛禽”火箭引擎测试

下一个严主因素便是火箭引擎。咱们必须造出十分功能的火箭引擎，而咱们觉患上“猛禽”将是有史以来推力重量比最高的火箭引擎。咱们曾经在42次“猛禽”主引擎测试中累计焚烧1200秒，最长一次不断100秒的光阴。它还可能不断焚烧超过100秒——这取决于测试燃料罐的巨细。在火星上着陆的不断焚烧光阴约莫是40秒。“猛禽”测试引擎当初可在200个大气压下运行，飞翔引擎则可负责250个大气压，咱们置信随着光阴推移，最终可能会负责超过300大气压。

不断美满增长着陆系统

再下一个严主因素即是增长着陆（propulsive landing）。为了能在月球这样不大气层、也不跑道的中间着落，或者是在火星高着落（大气太稀薄，纵然下面有跑道，牢靠翼飞机也无奈牢靠着落），咱们也必须要具备欠缺的增长着陆系统。

咱们曾经在“猎鹰9号”火箭上测试了增长着陆。在我做本次陈说以前，SpaceX曾经16次乐成着陆。“猎鹰9号”的最终着陆总是运用繁多引擎实现的——假如有了BFR重型火箭，咱们便将始终具备多引擎能耐。假如你能在单引擎状态下实现十分高的坚贞性，而且还可能运用两个引擎中的任何一个着陆，那末我觉患上咱们可能实现媲美最牢靠的商用客机的着陆坚贞性。

“猎鹰9号”乐成实现增长着陆

“猎鹰9号”也可能实现高精度着陆。事实上，咱们置信日后的精确度曾经充实高，甚至不才一个版本中再也不需要着陆架。

发射率

当你认真思考在火星、月球或者其余中间建树自食其力的假寓点时，你最终需要数千艘太空船以及上万次燃料加注行动。这象征着，你天天必须保障一再发射。在合计太空船起降时，你需要做到争分夺秒，而不是去魔难日历。因此，尽管遵照老例规范SpaceX发射率曾经至关高，但与最终需要的发射率比照，依然很低。

当初为止的发射率以及2017/2018年预期发射率

交会与对于接

被动交会与对于接同样是一项至关紧张的技术。为了在轨道上为太空船加注燃料，你必须可能与太空船妨碍高精度交会对于接，而且还要确保增长剂的牢靠加注。正因为如斯，咱们在不断对于“龙”飞船的相干技术妨碍美满。“龙1号”飞船将可能实现被动交会与对于接，不需要国内空间站中的宇航员妨碍任何操控。

“龙1号”飞船当初运用加拿大机械臂（Canadarm）与国内空间站对于接。“龙2号”飞船将于2018年发射，它将再也不需要运用加拿大机械臂，而是间接与国内空间站对于接，而且全部对于接全程都无需宇航员辅助。你惟独按下“go”按钮，它就会妨碍对于接操作。

“龙”飞船还让咱们不断美满热屏障技术。当飞船高速进入大气层时，它简直会消融任何工具。流星之以是不到达地球，原因便是它们在到达地面以前就被消融或者分解了，除了非它们的体积十分大。咱们必须开收回先进的热屏障技术，以便能负责难以置信的高温——这是咱们不断在美满的一项技术，也是任何行星殖夷易近系统的紧张组成全副。

运载火箭蜕变历程

“猎鹰1号”

“猎鹰1号”是咱们所有太空探究使命的尽头。良多人最近才听说SpaceX，以是他们可能觉患上“猎鹰9号”以及“龙”飞船是凭朴陋起的，但事实并非如斯。咱们的团队在最后组建时惟独多少总体，而且不知道怎么样造火箭。我之以是成为SpaceX首席工程师或者首席妄想师，原因不是我想担当这种脚色，而是因为招不到人。

不人违心退出其中，我只好勉为其难，发挥这种浸染。我搞砸了前三次发射——三次发射都失败了。幸福的是，第四次发射乐成了，那次发射耗尽了咱们为“猎鹰1号”筹集到的最后一笔钱，假如不发射乐成，SpaceX的运气惟恐会被残缺改动。无意机的是，明天是第四次发射的九周年纪念日。在有人揭示我以前，我并未意见到这个区别平凡的日子，确凿让人欢喜不已经。

“猎鹰1号”是一种小型火箭。在开辟“猎鹰1号”的时候，咱们真的在想：“咱们能送入地球轨道上的最小实用载荷是多少多？”咱们觉患上，将约莫半吨重的物体发射到近地轨道，应该是没成果的。这正好便是“猎鹰1号”的实用载荷，与“猎鹰9号”比照，它的尺寸真的很小。

“猎鹰9号”

详尽到实用载荷，“猎鹰9号”比“猎鹰1号”多出30倍。“猎鹰9号”曾经可能重复运用主助推器，后者也是火箭中最高尚的全副。幸好，“猎鹰9号”不久也将可能重复运用整流罩，即火箭的前锥体。咱们觉患上，“猎鹰9号”火箭有70%到80%的全副可能重复运用。

猎鹰重型火箭

咱们愿望能在往年年尾时发射猎鹰重型火箭。事实上，这种火箭比咱们最后构想的要重大。听起来，发射猎鹰重型火箭彷佛很重大，因为它是两个“猎鹰9号”第一级与作为助推器的中间第一级绑在一起的。但实际上并非那末放松，除了下面级，咱们不患上不重新妄想其余所有全副，以削减实用载荷。猎鹰重型火箭比咱们预想的更新，以是咱们花了更长期才开辟实现。但助推器如今曾经由测试，它们正在被运往卡纳维拉尔角的路上。咱们如今开始起劲开辟BFR重型火箭。

从左至右分说是“猎鹰1号”、“猎鹰9号”、“猎鹰重型”火箭以及BFR重型火箭

BFR

从图6可能看出，BFR以及其余运载火箭的实用载荷差距十赫然晰。BFR是一种可残缺重复运用的运载火箭，在不经由轨道燃料加注的状态下，咱们预期它可能将150吨的实用载荷送入近地轨道。比照之下，猎鹰重型火箭的实用载荷约为30吨，而且惟独全副组件可重复运用。这在很洪流平上造成为了重大的老本差距。

“猎鹰1号”、“猎鹰9号”、“猎鹰重型”火箭以及BFR重型火箭的实用载荷（单元：吨）

BFR确凿是一种十分重大的运载火箭，主体全副直径约为9米，助推器由31台“猛禽”引擎驱动，可产生约5400吨推力，将4400吨重的火箭笔直升起。

BFR飞船概述

BFR飞船主约48米，毛重约为85吨。从技术上讲，咱们在妄想时BFR飞船是75吨，但品质削减是不可防御的事件。这艘飞船将可能照料1100吨增长剂，发射时实用载荷为150吨，返回地球时实用载荷50吨。你可能把它构想成是“猎鹰”火箭下面级与“龙”飞船的散漫物。

在图7，你可能看到BFR飞船前面的引擎全副、中间的增长剂舱以及前面的实用载荷舱。实用载荷舱实际上有8层楼那末高。事实上，你可能将一大堆“猎鹰1号”火箭放入BFR实用载荷舱。与我上次展现的妄想比照，大师会看到BFR火箭前面有个小三角翼，它可能扩充BFR飞船的用途。

依据你是着陆仍是进入行星或者卫星是否有大气层（分为不大气层、稀薄大气或者浓密大气层等三种状态），以及依据你重返地球时前面是否有实用载荷（不实用载荷、有大批实用载荷、有少许实用载荷），你必须在火箭重新进入大气层时连结失调。火箭前面的三角翼可能让咱们操作俯仰角（pitch angle），尽管在最前端有差此外实用载荷或者大气密度。咱们尽量即便防御运用三角翼，但它是须要的装置，可能增强飞船的能耐，这样它就能在太阳系的任何中间着陆。

BFR主体全副

BFR货物/客舱区

BFR货物区的压力体积为825立方米，超过了A380的增压区域。BFR可能照料巨量实用载荷。在探究火星的使掷中，你在事实状态下至少需要3个月光阴，甚至至多6个月光阴，以是你可能需要小舱室而不光仅是一个座位。这种状态下，BFR将由40个太空舱组成。假如在每一个太空舱能塞下五六总体，那末会装良多人，但我觉患上大少数状态下每一个太空舱只会装2到3人，概况每一次将100人送入火星。BFR下面有中间贮存区以及厨房，以及防御太阳风暴侵袭的区域以及娱乐区，我想搭乘BFR妨碍太空游，会是一种幽美的体验。

BFR主体

BFR飞船主体也是增长剂地址的位置——增长剂由经由冷却的甲烷以及氧组成。当你把甲烷以及氧气冷却到未必水平的时候，它们的密度会大幅削减，增幅可达10%到12%，这对于增长剂有很大影响。咱们预计BFR飞船将照料240吨甲烷以及860吨氧气。当飞船着陆的时候，方位可能会发生很大的变换，可是你不能让增长剂在主油箱里到处晃动，你必须有可能精确地给主引擎供电的扩油器，也便是在图7中看到的浸泡在燃料箱中的工具。

BFR引擎

BFR飞船引擎由四台真空“猛禽”引擎以及两台海平面引擎（sea-level engine）组成。这6台引擎都有万向支架衔接。高缩短比（expansion ratio）的引擎具备相对于较小的万向架畛域以及较慢的万向失调率。而两台中间引擎都有十分高的万向架畛域以及十分快的万向失调率。你可能用两台中间引擎中的一个来实施着落。

当BFR着陆时，会有两台引擎焚烧，假如两台中间引擎中的一个焚烧失败，它将可能乐成地依靠另一台引擎着陆。每一台引擎中都有很大的冗余度，因为咱们愿望着陆危害尽可能挨近于零。海平面引擎在海平面上约莫有330比冲（ISP），下面级引擎是375比冲。随着光阴的推移，有可能在5到10秒内削减特定的脉冲，同时太空舱压力会削减50个大气压左右。

BFR引擎

BFR加注燃料

为了加注燃料，两艘飞船的尾部将妨碍对于接。它们运用的是相同的对于接界面（mating interface），在飞船发射升空时与助推器衔接。咱们将会重复运用对于接界面，重复运用增长剂填充线。为了传输增长剂，全部历程十分重大——运用操作助推器，让你想要排空燃料的方位减速。假如你朝着这个方位减速，助推剂也会朝着那个偏差行动，你就能很重大地将增长剂从油箱传输到飞船。

火箭功能

图9向咱们简陋展现了火箭功能——“猎鹰1号”的实用载荷为半吨，BFR重型火箭的实用载荷可达到150吨。我觉患上很紧张的一点是，BFR比“土星5号”运载火箭还细小，而且可重复运用。但更紧张的是，发射老本更低。

火箭将实用载荷送到近地轨道的能耐。BFR的实用载荷能耐超过“土星5号”运载火箭，而且可能残缺重复运用

当你合成这些火箭的边缘发射老本时，秩序就颠倒以前。乍一看可能很可笑，但事实并非如斯。飞机也是如斯。假如你买了一架小型单引擎涡轮螺旋桨飞机，可能破费150万到200万美元。而从美国加州到澳大利亚的747往返包机需要50万美元。单引擎涡轮螺旋桨飞机甚至无奈到达澳大利亚。因此，像747这样残缺重复运用的巨型飞机，其老本是小型飞机的1/3。

有些时候，你必须制作整架飞机。也有些时候，你惟独给飞机加注燃料。使人感应放纵的是，咱们费精心力造出这些重大的火箭，但每一次飞翔都市坠毁。我无奈强调可重复运用是何等紧张，但我每一每一原见告，“假如你让它具备可重复运用性，即可能取患上更多的实用载荷，”我招供，“假如你把升降架、襟翼以及着落伞卸下来，你还可能从飞机上患上到更多的实用载荷。但此举是放纵的，你可能卖不进来一架飞机。因此，可重复运用性相对于是紧张的。”

发射老本：因为残缺可重复运用，BFR每一次发射的边缘老本都最低，尽管其实用载荷远远高于现有火箭

加注燃料的价格

如今，我想谈谈轨道加注燃料的价格，这一点也是十分紧张的。假如你只让BFR飞船飞到轨道，而且不加注燃料，这是至关好的。你可能将150吨实用载荷送到近地轨道，却不燃料去其余任何中间。

可是，假如你将油箱送入轨道并加注燃料，你就能重新加满油箱，而后再把150吨实用载荷运送到火星。假如油箱具备很高的可重复运用性，那末你惟独支出增长剂的用度——氧气以及甲烷的老本都十分低。假如这所有你都可能应答，那末在轨道为飞船加注燃料的破费很少，你可能将150吨实用载荷送入火星。以是，被动对于接以及轨道加注燃料是十分紧张的事件。

为BFR筹集资金

再次回到“咱们若何给这个系兼顾集资金？”的成果。这确凿是一个意思深远的成果——我不会称之为突破，而是想要实现的事件——假如咱们能建造一套能运用自有产物的系统，让咱们的自有产物变患上过剩，那末咱们所有的资源都可能运用于一套系统，无论是“猎鹰1号”、“猎鹰9号”、“猎鹰重型”火箭，仍是“龙”飞船。

咱们有些客户是激进的，他们愿望看到BFR一再飞翔，而后威力够忧虑发射。以是，咱们的妄想是同时制作“猎鹰9号”以及“龙”飞船，给客户抉择的余地。假如他们想运用旧火箭或者旧飞船，他们可能这样做，咱们有良多火箭库存。可是，咱们所有的资源都市转向BFR制作；咱们置信，咱们可能经由发射卫星以及为空间空间站服务获取支进去实现这一指标。

卫星

直径达9米的新一代巨型运载火箭着实是太大了。实际上，咱们确凿可能把直径近9米的工具送入轨道。比喻，假如你想制作新一代“哈勃”望远镜，你可能发射10倍于日后“哈勃”外详情积的整块镜片，而再也不需要折叠。你还可能发射少许小型卫星，到处收集旧卫星概况清理太空垃圾，这可能是咱们未来要做的事。

地球轨道上的卫星

国内空间站

依据妄想，BFR也可觉患上国内空间站提供服务。我知道，相干于国内空间站来说，BFR看起来有点儿大，可是航天飞机看起来也很大，以是巨细并非成果的紧张。BFR将可能接手“龙1号”飞船向国内空间站运送补给的使命，也可能替换“龙2号”飞船运送水手以及货物。它甚至可从前往更远的中间，好比月球。

与国内空间站对于接

登月使命

建树月球基地

依据合计，咱们实际上可能实现上岸月球外表的使命，纵然月球外表无奈斲丧增长剂。假如咱们在高椭圆轨道上为飞船以及油箱做个高椭圆形的停泊轨道，咱们就能一起飞到月球，而且无需在月球上填补增长剂即可返回。我觉患上这将有助于建树月球基地或者某种卫星基地。

登月使命

火星

成为多星球物种，比成为繁多行星物种更紧张。咱们将从发射火星探测器开始这一使命——在火星上，飞船显明会着落在弥漫岩石或者灰尘飞腾的地面上。

火星运输系统

这以及我之条件到的方式相同，便是把飞船送入轨道，重新加注燃料，直到加满燃料，而后再飞到火星并着陆。对于火星使命来说，你需要在火星外表斲丧增长剂。火星上有含二氧化碳的大气层以及少许水冰，这会给你带来CO2以及H2O，进而接管某种工艺来天生CH4以及O2。我应该强调一下，从临时来看，这个历程也可能在地球上实现。

无心，我会听到一些品评的声音：“为甚么你在火箭里运用燃料，却又在制作电动汽车?”我也愿望能造出电动火箭，只是如今还不可。从临时来看，你可能运用太阳能系统从大气层中提取二氧化碳，并将其与水散漫，给火箭制作燃料以及氧气。咱们在火星上可能做这样的事件，未来在地球上也可能。

火星运输系统

与月球相似，你也可能上岸火星，但棘手之处在于，咱们需要在火星上建造增长剂补给站，重新为燃料箱加满燃料从前往地球。因为火星的重力比地球要低，以是你不需要增长器——你可能运用飞船从火星外表不断飞到地球外表。你返回返回时需要的最大实用载荷为20到50吨。

进入火星大气层

若想在火星外表上岸，飞船进入火星大气层的速率必须十分快，每一秒达到7.5公里。对于火星来说，其大气层会烧蚀隔热罩，这有点儿像刹车垫逐步磨损。它是个多用途隔热罩，但与地球探测使命差此外是，它的热度足以让你看到隔热罩泛起磨损。

在火星上岸

因为火星有大气层，纵然不是特意浓密，你也可能从空气能源学上移除了简直所有能量。咱们曾经用“猎鹰9号”一再证明了超音速反增长（retropropulsion）技术，以是咱们对于此并不忧心。

火星使命指标

咱们的指标是在2022年实现第一次火星货运使命。咱们曾经开始建造这个系统，主燃料罐的制作使命曾经启动，相干配置装备部署也在建造中，咱们将在明年第二季度开始建造第一艘飞船。因此，咱们有望在6到9个月内开始建造这艘飞船。我置信咱们能实现这艘飞船的建造，并豫备在5年内发射。对于我来说，5年彷佛很简短。在这段光阴内，资源应该可能知足这个光阴框架，纵然不能知足，我想很快也会实现。地球与火星的运行轨道约莫两年同步一次，以是每一两年就有一次飞往火星的机缘。

火星使命初始指标

接下来是2024年，咱们想要发射四艘飞船返回火星，其中包罗两艘载人飞船以及两艘货运飞船。第一个使命的指标是找到最佳的水源地，第二个使命的指标是建造增长剂工场。届时，咱们在火星上将有6艘飞船，有充实的物资建树增长剂工场，包罗大型太阳能电池板，而后妨碍采矿以及传染水，取患上大气层中的二氧化碳，而后制作以及存储深冷甲烷以及氧气。

火星基地

火星基地最后可能只是一艘飞船，而后是多艘飞船，接着咱们开始在火星上建造都市，并不断扩充都市规模。随着光阴的推移，在咱们的不断刷新下，火星将成为一个适应人类生涯的中间。

火星基地建树步骤

这是一幅至关详尽的场景。在火星上，天空在平明以及清晨时是蓝色的，在日间则是红色的，地球则正好相同。

火星假寓点

地球运输

再谈一谈此外工具。假如你建造了一艘可能到达火星的飞船，假如你想乘坐这艘飞船从地球上的一其中间飞到另一其中间，那又会怎么样样呢？咱们合成了这件事，服从十分幽默。

地球主要都市光阴比照

地球飞翔

在地球上运用BFR系统，咱们可能以每一小时2.7万公里的速率行驶。在最后的着落历程中，增长着陆会变患上十分紧张。大少数人觉患上的短途旅行将在不到半小时内实现。太空遨游再也不是迷信妄图，纵然你分开了地球大气层，也不会有任何不适感，不湍流。假如咱们能乐成建造这种飞船，用以探究月球以及火星，那为甚么不去地球上的其余中间呢？（编译/清辰）