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揭秘马斯克火星计划:单次运送10万人

去年9月,马斯克在第67届国际宇航大会上公布了殖民火星计划,轰动一时,现在马斯克带来了更多的细节。按照他的设想,非常早10年后就可以进行首飞,单次运送的规模可达到10万人。

马斯克在本月出版的杂志《新太空》(New Space),发表了题为《让人类成为一个多星球物种》(Making Humanity a Multi-Planetary Species)的文章,探讨了如何降低火星飞行的成本和必要设备的规格。

马斯克的构想中,非常核心的部分是可重复利用的火箭-宇宙飞船组合体。马斯克称之为“星际运输系统”(Interplanetary Transport System,简称ITS)。

其中,推进器与宇宙飞船都由SpaceX的Raptor引擎驱动。目前,该引擎还在开发当中,马斯克说它比Merlin引擎强大三倍。猎鹰9号火箭就是靠用Merlin引擎驱动的。

火箭助推器的特性,源自马斯克论文

推进器包含42个Raptors,长达77.5米,宽达12米,它将成为史上非常强大的火箭。火箭能够装载300公吨的物资,并将其送入低地轨道。如果负荷是可消耗物资,那么载重能够达到550吨。

对比下当前的历史记录,在1967年-1973年间发射的土星5号月球火箭,有效负荷只有135吨,ITS的载重是它的2.2倍。

史上推力排名第二的就是马斯克Space X公司的重型猎鹰,其有效载荷达到63.8吨,马斯克今日在Twitter上表示,它将在九十月份迎来首发。

ITS的系统架构

ITS火箭会将宇宙飞船送入地球轨道,约20分钟之后定点降落在地面。“定点”听起来有些夸张,但是马斯克却有这个底气。他在文章中写道:“因为增加了可操纵推进器,我们实际上可以让推进器返回发射台。”他还援引了猎鹰9号级火箭着陆精准度越来越高作为例证。

在运行过程当中,ITS推进器会将许多宇宙飞船和燃料箱送入轨道。马斯克写道,每个火箭可以飞行1000次,也就是说届时火箭的复用率将达到极高的水准。

星际飞船的特性

宇宙飞船则会飘在轨道上,当地球与火星对齐时集体离开地球飞往火星。每隔26个月地球火星对齐一次。

按照马斯克的设想,在这个窗口期,他希望能发射1000艘甚至更多的宇宙飞船,每一艘可以载客不少于100人,也就是说,如果顺利的话,一次发射将会往火星上运送10万人。按照这个节奏,接下来的50到100年里,可以往火星运输50万到100万人。

火星殖民者的艺术家在表演

对比一下欧洲人口密度较小的国家——冰岛只有32万人,这样的人口规模足以建立一个小国家了。

此后,宇宙飞船还会从火星飞回来,用9个Raptor引擎飞行,燃料采用在火星上制造的甲烷。在使用寿命上,每艘ITS飞船可以完成12-15次深空飞行,每个燃料箱可以飞到地球轨道100次左右。

要把成本降低到可承受的范围内,ITS的重复利用是其中的关键。

ITS的重复利用将会和其他一些措施结合在一起,比如在地球轨道上给宇宙飞船添加燃料,以及在火星上制造推进燃料。马斯克说,一系列措施下来,前往火星的人均成本将会降到20万美元,而依据当前技术,则大约需要100亿美元。

星际交通系统的未来发展预期,源自马斯克论文

马斯克称,如果一切顺利的话,ITS大概十年后就可以飞往火星。不过他并不能保证会如期获得成功。考虑到航天发射的复杂情形,我们有理由怀疑这个时间节点。重型猎鹰的发射已经一推再推,延迟了不到两年时间,何况是征服火星呢?

不过,对于渴望征服太空的人,我们也可以抱有理想主义的信念。

马斯克在2002年创立这家公司时曾写道:“我认为我们有10%的机会做成任何事情,把火箭送上轨道,更不用说让火箭离开轨道,(征服)火星的事情我们也会认真考虑。”

在马斯克的创业史上,他完成了很多只有10%可能的事情,SpaceX公司的一系列动作在当时来看也都有些不可思议。这一次,马斯克还会如愿以偿吗?

(文/ 梁风)

(发布/韦康)

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