美國太空探索技術公司 SpaceX 創始人埃隆·馬斯克(Elon Musk)有個雄心勃勃的殖民火星計劃，以便幫助人類成為跨行星物種。為了實現這個目標，他旗下公司正在研發星際飛船、獵鷹重型火箭，并開始建設火箭和飛船工廠，幫助打造前往火星的星際飛船艦隊。

　　馬斯克正在徹底顛覆美國宇航局(NASA)的火星殖民計劃，不需要建設軌道站、空間站等設施，直達火星的策略似乎更省錢省力。火星協會會長、先鋒航天公司總裁羅伯特·祖布林(RobertZubrin)日前撰文，詳細解讀了馬斯克的火星策略。

　　以下為祖布林的撰文全文：

　　上周，我(祖布林)和妻子霍普(Hope)前往德克薩斯州的博卡奇卡(Boca Chica)與埃隆·馬斯克(Elon Musk)會面。當我們在 SpaceX 總部內交談時，一支流浪樂隊在外面演奏，為排隊申請多個類別工作的人提供娛樂，這些求職者將幫助制造前往火星的載人飛船。數百人已經被雇傭，并在建筑群中工作，很快就會有數千人加入進來。

　　馬斯克稱他的設計為“星際飛船”(Starship)。這是由甲烷/氧氣驅動的不銹鋼兩級入軌火箭，有效載荷能力相當于將阿波羅宇航員送上月球的土星 5 號運載火箭(Saturn V)。然而，土星 5 號火箭是消耗性硬件，只能使用一次就會在大氣層中墜毀。而星際飛船將完全可重復使用，就像客機一樣，因此將從根本上降低有效載荷交付成本。

　　星際飛船的具體表現還有待證明。然而，馬斯克就在這里，他建造的并不是第一艘證明這一概念的實驗船，而是正如我們已經目睹的那樣，他建造了組裝星際飛船的工廠和艦隊。他瘋了嗎?按照傳統航空航天行業人士的想法來看，他的確讓人覺得有點兒瘋狂。但他的瘋狂似乎自有其道理!

　　我認識馬斯克已經有二十多年了。2001 年，我是幫助說服他制定火星殖民目標的人之一。他的計劃在很大程度上是基于我的設想，也就是通常所說的“火星直達”(Mars Direct)計劃。我在 1996 年出版的《趕往火星：火星直達》(The Case for Mars, Mars Direct)一書中詳細闡述了這一點，它徹底打破了美國宇航局以前如何完成殖民火星的思考，但馬斯克的星際飛船計劃要激進得多。

　　除了在 20 世紀 90 年代，美國宇航局在負責太空探索的副局長邁克·格里芬(Mike Griffin)的指導下，確實接受了“火星直達”計劃的擴展版本之外，該機構始終堅持沃納·馮·布勞恩(Wernher Von Braun)在 1948 年至 1969 年之間幾次變化中提出的范式。根據這些想法，首先應該建造軌道站，為使用先進的推進系統在軌道上建造巨型星際宇宙飛船提供平臺，這些宇宙飛船將從地球軌道飛向火星軌道。從這些軌道母艦出發，小型登陸器可以帶著宇航員到火星表面插上國旗，留下幾個腳印，然后在短暫停留后返回軌道。

　　相比之下，“火星直達”計劃和星際飛船計劃都使用從地球軌道到火星表面的直達飛行，并使用在這顆紅色星球上找到的當地材料制造甲烷/氧氣推進劑，以直接從火星表面返回地球。這兩個計劃都避免了對軌道基礎設施、軌道建筑、星際母艦、專門的小型登陸器或先進推進器的任何需求。兩者都涉及從第一次任務開始就在火星上停留很長時間。對于這兩個計劃來說，任務的中心目的不是飛向火星，而是在那里完成更嚴肅的事情。

　　但這是有區別的。在“火星直達”計劃中，這個不起眼的地球返回飛行器和機組人員的居住艙都離開了將它們送入軌道的助推器，并降落在這顆紅色星球上，居住艙加上有效載荷的總質量約為 40 噸。而在馬斯克的計劃中，星際飛船會被發射到軌道上，然后由六艘負責加油的星際飛船在那里添加燃料，之后整個飛船將飛往火星，提供高達 200 噸的居住艙加有效載荷質量。因此，“火星直達”計劃可能每次向火星派遣 4 至 6 名宇航員，而星際飛船可以容納 50 人或更多人。

　　馬斯克的計劃提供了比“火星直達”計劃更強大的任務執行能力，但這種能力是有代價的。具體地說，如果宇航員要回來，你需要重新給星際飛船加載推進劑，這需要大約 1000 噸。而在“火星直達”計劃中，在機組人員之前送往這顆紅色星球的地球返回飛行器只需要 100 噸推進劑。支持星際飛船行動所需的火星表面動力和其他基地要求比實施“火星直達”計劃所需的要求高出 10 倍。

　　因此，馬斯克需要提前建立大型火星基地，幾艘星際飛船會單程前往火星，裝載著大量的基地建設設備，比如 10 個足球場大小的太陽能電池板，以及派遣機器人來建設。直到一切準備就緒，首批搭載宇航員的載人星際飛船才能到達那里。這使得該系統對于探測來說是次優的，但探索并不是馬斯克想要的。

　　如果可以將“火星直達”計劃比作阿波羅計劃的進化版本，那么馬斯克的計劃就像諾曼底登陸，他需要一支艦隊。所以他正在建造工廠來建造這樣的艦隊。但他為何要在飛船測試之前就建造艦隊呢?主要有以下兩個原因：

　　首先，馬斯克要做好承擔損失的準備。當第一艘星際飛船準備好進行首次試飛時，他將有三到四艘已經建成的飛船，隨時準備進行改裝，以修復導致第一艘飛船失敗的任何問題。發射、墜毀、修復，重復發射過程，直到解決所有問題，然后繼續發射，提高有效載荷，縮短發射周期，提高性能。

　　其次，建造艦隊為了讓星際飛船變得更便宜。美國宇航局在 12 年內建造了 5 架航天飛機，每架耗資數十億美元。而馬斯克正在創建的工廠旨在最終以每年 50 艘或更多的速度批量生產星際飛船。這聽起來可能很瘋狂，但并非不可能。

　　1944 年，美國以每周一艘的速度生產護航航空母艦。數十個獨立的團隊同時工作，每個團隊負責船上各自的工作，然后將工作移交給下個團隊。如果馬斯克建立類似的生產線，并擁有 3000 名員工，這將意味著每艘飛船的勞動力成本約為 600 萬美元，或包括材料和航空電子設備，成本在 1500 萬至 2000 萬美元之間。

　　如果他能以如此低的成本建造飛船，那么一旦火星基地投入運營，隨著工業和溫室農業能力的不斷增長，每艘載有 100 名乘客的星際飛船就可以飛往火星，并在必要時留在那里，每名乘客的硬件成本還不到 20 萬美元。因此，把飛船票價定為 30 萬美元并不算貴，這相當于普通房主的凈資產，或者普通美國人大約七年的收入。

　　然而，外星定居點不太可能通過向地球出口任何物質商品來產生利潤，畢竟運輸費用實在太高了，所以基于這些概念的商業計劃中的數字根本就沒有被計算其中。但知識產權完全是另一回事，因為它幾乎可以免費跨行星際距離傳播，任何數據可以擁有的最高價值是專利中包含的價值。

　　火星殖民地將由技術上非常熟練的人群在前沿環境中組成，在那里他們可以自由創新，也可以被迫創新。它將會像 19 世紀的美國，那里就像“發明的高壓鍋”。正如歷史學家弗雷德里克·杰克遜·特納(Frederick Jackson Turner)在其《邊疆在美國歷史上的意義》(The Right of the Frontier in American History，1982) 中指出的那樣，類似的情況使年輕的美國形成了有史以來最具創造力的文化，洋基人的聰明才智給世界帶來了電力、汽船、電報、節省勞動力的機械、錄音、燈泡、電話、中央發電等。在特納的著作發表后不久，飛機和大規模生產的汽車開始涌現。

　　因此，為了滿足需求，可以預期，硬驅動和無官僚作風的火星居民的聰明才智將在機器人、人工智能、轉基因生物、合成生物學和許多其他領域產生革命性的進步。這些發明是為滿足火星生存而發明的，可以在地球上獲得專利許可，帶來進口復雜系統所需的收入，這些復雜系統與食品、織物、燃料、鋼鐵、鋁、玻璃和塑料等大宗材料不同，在未來一段時間內可能很難在火星上制造。

　　目前，馬斯克正專注于建造飛船工廠，他認為這項任務遠比簡單地完善星際飛船設計更重要。但要使所有這些都奏效，馬斯克還需要解決更多的問題。低溫推進劑儲罐的在軌再灌裝尚未得到證實，火星就地推進劑生產技術雖然已為人熟知，但仍未準備好投入使用。從火星返回的星際飛船將遇到比簡單地從地球軌道重新進入大氣層的飛行器更大的熱負荷。

　　巨型星際飛船的火箭排氣羽流可能會在著陸期間造成危險的隕石坑，迫使馬斯克采用“火星直達”類似的計劃，在地球軌道上的星際飛船上安置較小的飛行器，比如迷你星際飛船。我相信，這些考慮，再加上為火星上的全尺寸星際飛船加油所需的非常大的功率，最終可能會迫使馬斯克開發微型版本的星際飛船。

　　這樣的“迷你”飛船可以由一艘星際飛船發送到地球軌道上，然后以“火星直達”的方式完成任務，使星際飛船可以在幾天內返回地球，再次飛行到軌道上。Mini 星際飛船也可以獨立發射，作為 SpaceX 已經在運行的獵鷹 9 號火箭可重復使用的上級，也使該公司擁有完全可重復使用的中等升力發射能力。馬斯克更喜歡用單一的設計來做所有的事情。

　　美國宇航局的運營預算是馬斯克旗下 SpaceX 的十倍以上，然而 SpaceX 正在迅速超越它。這家太空機構延遲已久的重型運載火箭 SLS 在 1988 年首次提出時，對于近期航天飛機衍生的助推器來說是個合理的設計。但它出現得太晚了，有效載荷交付能力比星際飛船更小，每次飛行的成本大約是后者的 50 倍。

　　美國宇航局表示，該機構正在“全力以赴”，以期在 2024 年之前讓宇航員登上月球，但這個可能性很小，因為它已經制定了超復雜的計劃，包括首先建造圍繞月球軌道運行的空間站，然后在每次任務中使用四次發射、五次飛行和六次會合操作。雖然這種方法提供了讓盡可能多的參與者分一杯羹的政治好處，但該計劃的可操作性非常值得懷疑。

　　美國宇航局的火星任務設計更糟糕。它包括在月球軌道空間站建立巨大的離子驅動深空運輸基地(DST)，然后將 DST 飛行到另一個空間站，該機構聲稱，這個空間站需要在圍繞火星的軌道上建造。這個未來系統從月球軌道到火星軌道的過境時間為單程 300 天，幾乎是勇氣號和機遇號火星探測器從 2003 年開始從地球到火星之旅所需時間的兩倍。此外，與勇氣號和機遇號不同的是，DST 不會著陸。

　　如果你想探索或定居火星，首先需要登陸火星。然而，DST 計劃的目標既不是勘探，也不是建立定居點。DST 架構并沒有提供通往紅色星球的最簡單、最有效的路徑，而是提供了最復雜的路徑，以便為盡可能多的新技術開發計劃提供“理由”。

　　馬斯克的做法正好相反。美國宇航局的計劃是由供應商驅動的，而馬斯克的想法是目的驅動的。他并不關心在一大堆“潛在有用技術”上的花費是否合理，只想用最少的新技術來完成他的計劃。他的態度是，只需告訴我為什么需要它。如前所述，我相信他開發迷你星際飛船的決定將是明智的，可以降低在火星上制造回程燃料的能源需求。
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