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(jì)，如果去火星的票價(jià)每張為50萬(wàn)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(wàn)人。根據(jù)他的描述，50萬(wàn)美元的票價(jià)，相當(dāng)于在加利福尼亞購(gòu)買(mǎi)一套中等房屋，“發(fā)達(dá)國(guó)家大多數(shù)40多歲的人都有能力負(fù)擔(dān)起這筆錢(qián)”。

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

這個(gè)數(shù)目是馬斯克提出的數(shù)目的20萬(wàn)倍。

2004年，小布什提出了將美國(guó)人送上火星的想法。美國(guó)航空航天局表示這將花費(fèi)500億美元，100億美元一張票。這仍然是馬斯克目標(biāo)的2萬(wàn)倍。

怎樣才能使某種東西的價(jià)格降低到1/20000呢？

馬斯克計(jì)劃兩方面齊頭并進(jìn)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

1.送很多人上火星

“獵鷹”火箭家族是SpaceX的賺錢(qián)機(jī)器，但是無(wú)論是“獵鷹”還是龍飛船，都永遠(yuǎn)無(wú)法把人類(lèi)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(zhǎng)達(dá)3個(gè)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(chē)去。

SpaceX有一個(gè)長(zhǎng)期計(jì)劃，準(zhǔn)備建造一枚讓“獵鷹9”號(hào)相較之下像熱狗的巨型火箭——火星殖民運(yùn)輸機(jī)（MCT）。

MCT火箭將是一個(gè)龐然大物，由強(qiáng)大許多的SpaceX引擎——“猛禽”——提供動(dòng)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(diǎn)，就已經(jīng)把目前每張票的估價(jià)至少降到了1/20，還需要再把票價(jià)降低到1/1000。

但是我們要考慮到，SpaceX已經(jīng)通過(guò)“獵鷹”上的創(chuàng)新，把火箭發(fā)射的價(jià)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(lái)幾年當(dāng)中，這一價(jià)格會(huì)降到業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的1/10。而小布什估算的票價(jià)是建立在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)花費(fèi)之上的，因此，現(xiàn)在的票價(jià)實(shí)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(jià)，但是它無(wú)法對(duì)今天的商業(yè)發(fā)射產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生任何影響，降價(jià)幅度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到目標(biāo)，而且也無(wú)法解決馬斯克談到的“太空探索的基本問(wèn)題”。

2.回收利用

想象一下今天的航天業(yè)如果有這樣一項(xiàng)關(guān)鍵不同，會(huì)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(huì)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(fèi)外，航空公司還要額外花費(fèi)3億美元來(lái)打造一架新飛機(jī)。這會(huì)帶來(lái)什么改變？

首先，世界上可能就沒(méi)有幾次航班了——航班時(shí)刻表會(huì)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(jià)格大約會(huì)是150萬(wàn)美元，這還只是經(jīng)濟(jì)艙。

“空軍1”號(hào)永遠(yuǎn)都不會(huì)出現(xiàn)。富有的國(guó)家會(huì)擁有小型軍事飛行隊(duì)，政府會(huì)通過(guò)飛行來(lái)執(zhí)行某些種類(lèi)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。擁有100億美元資產(chǎn)的人或許會(huì)飛足夠多次，但是擁有100萬(wàn)美元資產(chǎn)的人就負(fù)擔(dān)不起了。你呢？你會(huì)出生、生活和死亡，連一次飛機(jī)都沒(méi)坐過(guò)。

如果情況變成這樣，人們可能會(huì)看看不存在的航空業(yè)，下結(jié)論說(shuō)“顯然公眾沒(méi)有坐飛機(jī)的意愿”。政客們會(huì)說(shuō)不應(yīng)該把政府資金投進(jìn)這項(xiàng)花費(fèi)過(guò)高的活動(dòng)，大多數(shù)人甚至無(wú)法理解飛機(jī)是如何工作的，他們也不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間去想象如果世界上的每個(gè)人都能使用飛機(jī)，世界將會(huì)是什么樣子。飛機(jī)會(huì)變成無(wú)人問(wèn)津的話(huà)題。我們的交通工具有汽車(chē)、火車(chē)、輪船，但沒(méi)有飛機(jī)。

知道我要說(shuō)些什么嗎？

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

建造火箭需要花費(fèi)數(shù)月時(shí)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(méi)有人嘗試過(guò)，美國(guó)和蘇聯(lián)都在這上面花費(fèi)了上百億美元，只是沒(méi)有人成功過(guò)。

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(fèi)就是燃料、維修和內(nèi)部支持系統(tǒng)（就像飛機(jī)那樣），就會(huì)把太空旅行的花費(fèi)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(huà)。

問(wèn)題：在沒(méi)有空氣的地方降落傘無(wú)法工作，比如月球;在具有腐蝕性的鹵水中著陸，會(huì)嚴(yán)重破壞設(shè)備;這種著陸方式會(huì)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(lái)，那是個(gè)什么情形）。

著陸方式2（中級(jí)）：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(wèn)題：沒(méi)有空氣的地方機(jī)翼是無(wú)法工作的，比如月球;沒(méi)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(yùn)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(jí)火箭都要能夠著陸。

著陸方式3（高級(jí)）：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(hào)的“鷹”號(hào)）。

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

一級(jí)火箭的著陸方式標(biāo)注“燃燒”表示單一主要引擎點(diǎn)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?yàn)槲覀円?jiàn)過(guò)航天器采用這種方式著陸。龍飛船2號(hào)被設(shè)計(jì)成著陸專(zhuān)家，它可以在任何類(lèi)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(lái)講，火箭和航天器就可以返回、加燃料，然后在幾小時(shí)之內(nèi)重新出發(fā)——就像飛機(jī)一樣。

洪柯薩跟我說(shuō)，最先也是最重要的一步是學(xué)會(huì)怎樣讓“獵鷹”火箭的第一級(jí)著陸。一級(jí)火箭的造價(jià)相當(dāng)于打造一架?chē)姎馐斤w機(jī)，占去了火箭總花銷(xiāo)的很大一部分（特別是引擎）。如果他們成功做到了這一點(diǎn)，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(duì)此持懷疑態(tài)度的航空航天界。到時(shí)候，他們會(huì)繪制一份藍(lán)圖，其他火箭制造商也可以通過(guò)這種方式削減成本，并且開(kāi)始太空旅行的新時(shí)代。

因?yàn)樵诎l(fā)射過(guò)程中重量是一個(gè)非常重要的因素（幾乎沒(méi)有空間來(lái)添加重量，否則火箭就無(wú)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(lái)阻斷火箭的彈道軌道，將它導(dǎo)向登陸地點(diǎn);第二次用來(lái)減速，從4800千米/ 時(shí)降到885千米/ 時(shí)，使它不至于在大氣層中燃燒掉;第三次也用來(lái)減速，使用在降落到發(fā)射平臺(tái)之前，讓火箭減速到8千米/時(shí)。

因?yàn)榭諝庠诹鲃?dòng)，天氣不好預(yù)測(cè)，火箭內(nèi)部有很多軟件來(lái)探測(cè)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(kāi)時(shí)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(méi)有空氣，柵格翼也就沒(méi)有用處了，因此火箭通過(guò)冷氣推進(jìn)器噴射來(lái)進(jìn)行調(diào)整。冷氣推進(jìn)器就是小型的氮?dú)鈬姎鈾C(jī)。

如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，大約發(fā)射9分鐘后，一級(jí)火箭將會(huì)在這個(gè)海上平臺(tái)著陸，離發(fā)射平臺(tái)3 20千米。

這個(gè)過(guò)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(gè)鞋盒子里，而且是在有風(fēng)的天氣。SpaceX把這項(xiàng)挑戰(zhàn)比作“試著在一場(chǎng)風(fēng)暴中讓手上的橡膠棍保持平衡”。也有人稱(chēng)之為“一場(chǎng)緊張的雜耍，幾千個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體中任何一個(gè)都能把整個(gè)系統(tǒng)推向?yàn)?zāi)難。如果火箭確實(shí)在駁船上平穩(wěn)降落，那是因?yàn)樯习偃f(wàn)個(gè)細(xì)節(jié)的自我調(diào)整使‘獵鷹9號(hào)在穿越混亂時(shí)保持了鎮(zhèn)靜”。

為了測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)，SpaceX制造了名為“草蜢”的一級(jí)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(chǎng)。在之后的2年中，他們把“草蜢”發(fā)射得越來(lái)越高，直到最終把真的“獵鷹9”號(hào)一級(jí)火箭發(fā)射到1000米高空，然后回到發(fā)射平臺(tái)。

進(jìn)行真正嘗試的時(shí)刻到了，這項(xiàng)技術(shù)將被運(yùn)用到實(shí)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(jí)火箭穿越大氣層，試圖讓它著陸。就差一點(diǎn)兒！SpaceX的工作人員把出現(xiàn)的情況叫作快速非計(jì)劃解體。

僅僅三個(gè)月后，他們獲得了第二次機(jī)會(huì)，但還是差了那么一點(diǎn)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(jí)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(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)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(shí)候，為了確保馬斯克對(duì)50萬(wàn)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(lái)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。火星大氣層有大量二氧化碳，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(jì)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(gè)人。這取決于每個(gè)人的質(zhì)量，還有允許攜帶的行李。

“航空電子、傳感器、通信、運(yùn)載機(jī)結(jié)構(gòu)、著陸平臺(tái)，以及其他幾項(xiàng)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(huì)隨著時(shí)間增加，或許達(dá)到幾千人。另外，我們可以向頭等艙多收錢(qián)，對(duì)經(jīng)濟(jì)艙進(jìn)行補(bǔ)貼。

“上面提到的這些，以及把價(jià)格降低到10萬(wàn)美元每噸或每人，最終都是可能的。到時(shí)候這趟行程的花銷(xiāo)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(shí)現(xiàn)那就太好了！”

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