黃灰
艾隆·馬斯克年僅44歲就成了一個傳奇:身兼特斯拉和SpaceX兩大公司CEO,放言在2025年將人類送上火星。瘋狂的是一切看起來似乎都在有條不紊地進行,spaceX的獵鷹九號運載火箭一次又一次穩(wěn)穩(wěn)落回海上平臺,載人飛船Dragon明年就有望將7名宇航員送上太空。他說人類有可能生活在一個虛擬世界,他擔憂人類會成為人工智能的寵物,他說要找到一個方法來拯救人類。當這些話出自艾隆·馬斯克,聽起來就不像是一個玩笑。因為他已經(jīng)一次又一次讓不可能成為可能。
想移居火星?以現(xiàn)在人類的工程技術(shù),并非不可能,但首先得有足夠的錢。
但在SpaceX 出現(xiàn)之前,每次飛航都是天價,得用上舉國之力。美國現(xiàn)在每次衛(wèi)星發(fā)射的成本大概在4~5億美元,歐洲也要2~3億美元。俄羅斯便宜,但不可靠,中國最廉價,但運載能力不足。
如果沒有足夠的錢,那么,就要降低航天的成本。火箭回收再利用,就是第一步,而且是最現(xiàn)實的方式。
馬斯克之前就透露過登陸火星的野心,他甚至想死在火星上。“如果有機會選擇死亡的地點,火星或許是個不錯的選擇?!彼f。
馬斯克表示,SpaceX計劃明年運行第二代龍飛船,屆時可以將7名宇航員送上太空。他預計該公司將在2018年用第二代龍飛船啟動火星探索計劃,但未必會利用這艘飛船實施載人火星登陸計劃。
馬斯克曾經(jīng)表示,他將在今年9月發(fā)布移民火星的框架計劃,這就需要將大量的人員和硬件運往火星。他表示,必須要在火星上創(chuàng)建一個能夠自給自足的城市,而該公司計劃從2018年開始抓住所有機會執(zhí)行發(fā)射任務。馬斯克稱,這意味著SpaceX大約需要每26個月執(zhí)行一次發(fā)射任務。
連續(xù)4次回收成功
已創(chuàng)下三枚火箭回收戰(zhàn)績的SpaceX,又成功進行了一次教科書式的回收表演。升空后不到10分鐘,獵鷹九號一級火箭從高空返回,徐徐降落在大西洋一艘甲板面積不足5000平方米的駁船(海上平臺)上,順利實現(xiàn)軟著陸。
這是獵鷹九號火箭自2010年誕生以來的第25次發(fā)射,此次,搭載了一顆3.2噸重的泰國通信衛(wèi)星Thaicom 8。獵鷹九號火箭負責將該衛(wèi)星送往同步轉(zhuǎn)移軌道。同步軌道是一個距離地球赤道 2.2 萬英里的環(huán)形軌道,被送入該軌道的衛(wèi)星將隨地球同步自轉(zhuǎn),鎖定在地球某個區(qū)域的上空。
千萬不要小看這次“表演”。與一般的近地軌道發(fā)射相比,要發(fā)射到同步軌道,需要將衛(wèi)星送到更高的位置上,這要求火箭采取更加陡峭的發(fā)射弧度,因此火箭在降落時,角度也更加小,下降速度也更快,這要求控制系統(tǒng)更加靈敏和精確。
更重要的是,更快的下降速度意味著,火箭處理干擾時間更短,一旦大氣環(huán)境和風速出現(xiàn)變化,都將對火箭的軌跡產(chǎn)生很大影響。
試想一下,火箭著落的難度。與做水平降落相比,火箭沒有機翼做垂直降落,非常容易失去平衡,就像雜技演員用頭頂著一根桿子,從高臺跳下來不倒一樣。同時,飛機著陸可以依靠三個機翼保持平衡和控制方向,而火箭則只能依靠底部的噴嘴,同時還要修正水平方向。另外,飛機可以在一條長長的軌道上降落。但幾十噸重的火箭,只能垂直精準地落到一個點上。
這次獵鷹九號執(zhí)行的任務,需要將衛(wèi)星送入更高的軌道,一級火箭搭載的燃料比此前更少,難度進一步提升。所以此次成功實現(xiàn)對獵鷹九號的回收,是 SpaceX 取得的又一次進步。
雖然,SpaceX在火箭發(fā)射運載技術(shù)上并非是最先進的,但是,連續(xù)4次回收成功,已經(jīng)為它賺足了眼球,但這并非SpaceX的主要目的。
一次次回收見證了什么?
SpaceX于2015年成功回收獵鷹九號的第一節(jié)火箭,火箭成功筆直地降落在地面上。這是SpaceX首次成功實現(xiàn)火箭回收。
當時,各大媒體和社交網(wǎng)絡都一片歡躍,有人這樣評價:“如果有一天我們在火星上生活,我會跟我的子孫說,我親眼看著Falcon 9成功降落,看看窗外的火星地表,這一切都起步于那次成功?!?/p>
對于決心要載人星際旅行的SpaceX來說,火箭回收重復利用,除了節(jié)省成本,還有更重要的一個層面考慮——以這種方式登陸火星,是一種革命性的方式。先看看SpaceX的技術(shù)與NASA“好奇號”最“原始”的登錄方式有什么不同?!昂闷嫣枴钡顷懙臅r刻被稱為“恐怖7分鐘”。這一登陸過程需要多種瘋狂的工程設備100%正常工作。
當進入大氣層,“好奇號”被放置在太空艙的隔熱罩中。一個降落傘用于太空艙減速,到了恰當高度時,好奇號被彈射出去。最后,反推火箭點火控制“好奇號”平穩(wěn)降落。
這種“空中吊車”技術(shù)僅僅能用于運載2000磅(約合907千克)的設備。而SpaceX通過火箭回收演化而來的“推進式”著陸技術(shù),則可以承載更高的負荷。
不過,推進式著落系統(tǒng)的重量要遠遠大于“好奇號”的“空中吊車”技術(shù)。因為著陸過程需要額外的燃料。目前SpaceX正在開發(fā)的“負重版獵鷹”火箭,推力將提升300%,載重則提升250%,投入使用后,可解決火箭載荷增加的問題。
將“好奇號”送往火星的太空艙重量為8463磅(約合3839千克)。而SpaceX表示,“負重版獵鷹”能將重量超過2.9萬磅(約合13154千克)的載荷運往火星。載荷不斷提升,當達到40000千克以上時,載人登陸火星就不再是夢想。
因此,總的來說,獵鷹九號為登陸火星提供了一個絕好實驗平臺,相當于一個超高動態(tài)飛行器的控制系統(tǒng),不僅降低了成本,很多新技術(shù)都可以在上面來驗證,為人類登陸其他行星,打下了基礎。
我們不只是在一次又一次觀看SpaceX的回收表演,也是在見證人類抵達另一顆行星的過程。
但是,還有更大的挑戰(zhàn)等著SpaceX,因為回收之后,火箭還能重新投入使用,才有意義。一般火箭發(fā)射之后,發(fā)動機會在高溫下嚴重磨損,而發(fā)動機又是火箭技術(shù)最集中、成本最高的部分,復用需要投入大量的維修成本。美國航天飛船之所以停飛,就是因為復用的維護成本過于高昂。
SpaceX 解決了這個問題,才算達到了目的。對此,今年4月份,艾隆·馬斯克表示,回收火箭重新發(fā)射的試驗最遲會在6月份進行。雖然SpaceX跳票是常事,但也許這更值得我們期待。
NASA窮瘋才造就了SpaceX
SpaceX現(xiàn)在已經(jīng)賺足了眼球,但是究竟是什么原因,讓這家建立僅僅14年的公司,走在了波音、洛克希德馬丁等美國大型航天公司的前列,甚至超過了歐洲、俄羅斯、中國等?因為SpaceX是一家不斷創(chuàng)新的商業(yè)公司,并走向成功的典范嗎?
不過,現(xiàn)實卻有點復雜。應該說SpaceX的成功,離不開波音等商業(yè)公司的壟斷,與“窮苦”的NASA的鼎力支持。
冷戰(zhàn)時代,美國政府不惜重金,扶持了波音和洛克希德馬丁兩家航空航天企業(yè),而且要求它們從火箭研發(fā)、制造都是按照每周發(fā)射的思路來設計。然而,冷戰(zhàn)結(jié)束之后,發(fā)射任務需求銳減,但資金投入進去就不可能收回來,導致了發(fā)射成本大漲。
為了應對政府的縮減成本的需求,波音和洛克希德馬丁組建了(United Launch Alliance,聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟,下稱“ULA”),主要目的就是,將火箭制造通用化、標準化,從而降低成本,另外,就是聯(lián)合起來跟政府議價。
面對ULA,美國政府也是毫無辦法,因為偵察衛(wèi)星等軍事設施不可能交給俄羅斯或者中國來發(fā)射,而且ULA還迫使政府保留發(fā)射設施,避免壓縮成本。這兩家公司認為,發(fā)射流程是冷戰(zhàn)時候就確定下來的,經(jīng)過長時期的驗證,現(xiàn)在砍掉就無法保證衛(wèi)星能順利發(fā)射。
在美國,美國空軍和NASA發(fā)射是航天公司的兩個最主要的客戶。過去,ULA每次發(fā)射成本是4.5億美元,歐洲的阿麗亞娜火箭便宜點約 2.2億美元。
美國空軍自然不用擔心費用問題,反正國會肯定是會批準的。但對“窮苦”的NASA以及其他一些有需求的企業(yè),這價格卻是要命的,因此NASA找到了SpaceX。
2008年12月23日,SpaceX宣布它獲得價值16億美元的商業(yè)補給服務合約,從而保證航天飛機在2010年退役后國際空間站補給的任務,其中包括了12次發(fā)射任務,而且是火箭加太空艙,這價格放在ULA,則只能夠發(fā)射3次。
2012年8月,SpaceX 與NASA再次簽署了一項開發(fā)計劃,設計下一代載人航空器,目標是到2017年,重啟美國載人航天計劃。SpaceX從NASA進賬4.4億美元。有趣的是,這個時候ULA立馬表示,未來要將發(fā)射價格降到1億美元,恰好是SpaceX的發(fā)射價格。
事實上,作為一家商業(yè)公司,SpaceX的成功既有時代的機遇,也有資本壓力的因素。畢竟,冷戰(zhàn)時代,美國、歐洲研發(fā)一代火箭成本高達數(shù)十億美元,而作為商業(yè)公司的SpaceX,其獵鷹九號的研發(fā)費用卻只有3億美元,完全不在一個量級上。
嘗到了便宜后,窮得發(fā)瘋的NASA繼續(xù)跟SpaceX合作,在2011年7月拋出了更為驚人的“紅龍”火星探索計劃,并在2013年作為NASA的一項任務來籌集資金,預計在2018年發(fā)射,前往火星尋找生命存在的證據(jù)。
這個計劃中,將使用“重型獵鷹”火箭作為發(fā)射和入軌載具,負責推送“紅龍”的太空艙進入前往火星的軌道中。
SpaceX曾表示,“負重版獵鷹”的起步成本為9000萬美元。與之對比的是,ULA的Atlas V火箭,最低發(fā)射成本為1.64億美元。
順便一提的是,這次星際旅行,任務與“好奇號”不一樣?!昂闷嫣枴敝皇腔鹦潜砻妗傲镞_”一下,收集地表的各種信息。而“紅龍”除了搜索“可以證明生命存在的分子,例如DNA和高氯酸鹽還原酶、通過生物分子證明生命的存在外,還要鉆探至地下1米(3.3英尺)左右,以獲取已知潛藏于紅色土壤之下的水冰儲藏的樣本。
另外,“紅龍”的任務的費用預計將低于4.25億美元。這是一個什么樣的概念?美國航天飛機停飛之前,平均每次飛行成本是15億元,這些錢,已經(jīng)足夠讓“紅龍”去火星3次了。
回收一小步人類一大步
但是SpaceX的野心不止于登陸火星,而是要在火星上建立殖民地。
眼下,SpaceX正在研發(fā)推力更強的“猛禽(Raptor)”火箭發(fā)動機,它使用的是液氧與甲烷做為推進劑,將替換掉目前獵鷹九號火箭使用的液氧煤油發(fā)動機——梅林1D。
因為火星是一個缺乏化石能源的星球,無法獲取煤油,換言之,如果要返程,就要從地球帶去雙倍的燃料,這顯然是不現(xiàn)實的。但是,火星大氣中充滿了二氧化碳,地表下又有豐富的水資源,利用化學合成的方式,就可以大量生產(chǎn)甲烷。而且液態(tài)甲烷存儲很方便,火箭又能夠重復利用。因此這是有望成為火星與地球之間最經(jīng)濟的交通方式。
如果腦洞再開一點。艾隆·馬斯克旗下的SpaceX、特斯拉、太陽城(光伏發(fā)電),無一不是在為殖民火星做準備的。在火星上這3公司的產(chǎn)品略微改造后,就可以繼續(xù)投入使用。
在火星上人類必須摒棄地球上依賴石油、天然氣、煤等能源的生活方式,而專注于光伏發(fā)電技術(shù)的太陽城,依靠電力行駛的特斯拉汽車,擁有火箭復用技術(shù)的SpaceX都可以在這顆紅色星球上繼續(xù)服務人類社會。
顯然,SpaceX已經(jīng)提前了幾十年,為火星殖民布好局了。而艾隆·馬斯克的終極目標是在火星上建立城鎮(zhèn),他曾表示,“希望自己能在火星上退休?!?/p>
對于SpaceX,艾隆·馬斯克的眼光也很長遠。雖然,外界普遍認為這家民營航天企業(yè)不久將上市,但是他卻表示:“等我們有飛往火星的定期航班時,SpaceX才會上市?!?/p>
不少人喜歡將馬斯克與喬布斯做比較,甚至把他稱為喬布斯之后硅谷新偶像。但從兩個人所從事的領(lǐng)域之格局和目標來看:喬布斯改變了人類的生活方式,而馬斯克正在改變?nèi)祟愡@個物種的命運。
比宙斯還忙的人
正如傳記一樣,很多了不起的人的,小時候都在學校遭遇過不適應癥,要么被同學欺負,要么被老師恥笑,艾隆·馬斯克也如此。
1971年,馬斯克在南非出生,小時候他就是一個狂熱的自學者,經(jīng)?;ㄉ鲜畮讉€小時讀科幻小說。到了四年級他就把頭埋到了百科全書里面。
在他眼里,人腦跟電腦別無二致,學習就是把算法和數(shù)據(jù)下載到大腦的過程。而他厭倦了課堂,因為老師講解,就是一種緩慢、沒有效率的數(shù)據(jù)下載方式。他的大部分知識都是來自于自學。
9歲時,他獲得了人生第一臺電腦(康懋達-VIC 20),那臺電腦只有5個字節(jié)的內(nèi)存,附帶還有一本旨在讓用戶6個月內(nèi)完成的“編程”指南,但馬斯克3天內(nèi)掌握了編程的技能。12歲時,他開發(fā)出了一款比“l(fā)appy Bird”更好玩的游戲——Blastar。隨后這游戲就被一家電腦雜志以500美元收購了。
但是,對馬斯克來說,南非只是一個出生地而已,他無法融入當?shù)氐陌兹宋幕?,并認為這是一個創(chuàng)業(yè)者夢魘之地。他以加拿大為中轉(zhuǎn)站,并考上了賓夕法尼亞大學為跳板,最終在硅谷開始了他顛覆性的工作。
在大學的時候,馬斯克就以影響人類未來最深遠的事情為出發(fā)點去思考人生。通過出售PayPal股權(quán)獲得第一桶金后,他開始了試圖改變?nèi)祟惷\的征途:可持續(xù)能源、人工智能、星際旅行和DNA重構(gòu)。
馬斯克體格異常健壯,他親自管理著3家正在顛覆我們對未來科技認知的公司,他每周工作超過100個小時,被員工稱為“比宙斯還忙的人”。他是《鋼鐵俠》的原型之一,另一個是飛機大王休斯。他不像喬布斯一樣善于言辭,但在很多人心里,燃起了探索未知世界的希望。