SpaceX 为何以及如何殖民火星 -3

 

马斯克和SpaceX正在一点一点地靠近最终的目标,然而,哪怕是最疯狂的人,在现在这个时间点上也很难把殖民火星这件事情当真,那么就让我们轻松一点,先来了解一下这些天才们如何规划最后的殖民阶段吧。...



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文章来源:How and why the SpaceX will colonize Mars (http://www.waitbutwhy.com)

翻译&整理&撰文:大象先生

知识产权声明:

本文的数据和图片都自于waitbutwhy.com的撰稿人Tim Urban撰写的5篇超长文章“How and why the SpaceX will  colonize Mars”,我进行了翻译和整理,但知识产权归Tim Urban所有,任何转载都必须注明作者Tim Urban以及来源http://www.waitbutwhy.com。

Part3. 光辉之路

前面我们已经花了很长的时间介绍SpaceX这个公司的由来,以及创始人伊隆·马斯克如同开挂一样的人生,还有他的火星殖民计划的前面两个阶段,虽然有很多不可思议的内容,但起码截至上一期为止,SpaceX和马斯克取得的成绩都是实打实的,接下来我们要介绍的第三阶段就多少有点不一样了。

由于第二阶段还没有完成,因此,如果说前面两个阶段是计划的话,那么仅就目前而言,第三阶段还应该叫设想,因为第三阶段的目标就是把100万人送上火星。

现在很少人在谈论火星,也很少人觉得火星在不远的将来会成为我们生活中的一部分,但是,如果没有什么不可抗力发生的话,10年或者20年后,人们就会开始启程前往火星,你可以在有生之年踏上火星的土地,疯狂的未来触手可及。

一开始,殖民火星这个话题对大部分人而言是荒谬的。

但是随着我们对SpaceX理解的加深,我们已经知道SpaceX正在做什么,以及为什么要这么做了,那么我相信至少你已经不会把这个话题当做无稽之谈了,你会接受这其实一个符合逻辑的,而且非常重要的事情,最后到你甚至可能会开始觉得这件事情还是很可能会发生的。

但是,理解和相信是不一样的。即便你能认同听到的所有内容,如果要你现在拿出1万元人民币跟别人赌20年之后人们一定会搬到火星的话,你还是不会去下这个赌注的,因为在你的内心深处,你的脑海深处,你是不能接受的。这很正常,大脑接受的东西都来源于经验,经验告诉我们从来没人去过火星。

我不能要求你跟我一样相信这件事,但是如果你还是愿意接受这种可能性的话,那么就请先说服自己敞开胸怀,认同殖民火星是真的会实现的事情。

只有在这个的基础上,我们才能继续谈下去,因为从现在开始要谈到的内容都是马斯克,以及这行业里其他人的设想。

火星殖民会怎么进行呢?

一开始,SpaceX会派出无人机去火星,主要是为了证明我们可以去也可以回。这些事情应该在2020年前发生。然后,就会有很多很多无人的货物运载任务,把设备、居住设施和补给送到火星,让人们一到火星就有生活设施。

紧接着可能就是重大历史时刻了。

SpaceX可能在十年内,会派出第一组前往火星的人类。那些50岁以下,经常抱怨自己不是生活在1969年,没有抓住登月机会的人,现在轮到你们了。这些人当中的一个,会成为火星上的尼尔·阿姆斯特朗,现在我们不知道他们是谁,甚至他们也不知道他们是谁,但是地球上的每一个人都将记住他们的名字。

这绝壁是一个大事件。

因为这除了是人类第一次踏上其他星球的土地之外,这还将是迄今为止人类所能到达的最远方。

那么,火星离我们有多远呢?

国际空间站距离地面只有402公里,地球到月球的距离是这个的1000倍。但是火星到地球的距离并不是一个固定的数值,火星和地球的情况就像两个绕着400米跑道跑步的人,不过两个人不在同一个赛道。火星在外侧赛道,公转距离比地球多1倍,正常情况下两个星球都会处在赛道的不同位置,距离非常遥远,但是每隔26个月,地球就会拉火星一圈,有一个短暂的时间是跟火星一起并肩前行,这个时候他们的距离是最近的。

根据他们所处的位置,两者之间最近的距离是5500万公里,最远是差不多1亿公里。

好吧,哪怕最好的情况下,火星也是很远的。

为了深刻感受这一点,我们把地球直径想象成只有1米,如果地球的直径是1米,那么月球是在30米远的地方,火星的距离就在4到8公里之间。

这跟去月球的距离差了2个量级,如果说去月球是横穿英吉利海峡的话,那么去火星就是横穿大西洋,而国际空间站只不过在距离沙滩35米远的地方。

用光的传播速度来比较也很直观,光从地球到月球的时间大概是1秒多一点,而火星呢,哪怕是在他的近地点,光也要走3分钟多一点的时间。

下一个地球和火星肩并肩的时间是2016年,太快了做不了什么事情,但是再下一次是2018年,到时如果SpaceX有辆车子在火星登录的话可不要吃惊。

马斯克曾经粗略的估计了一下,火星的尼尔·阿姆斯特朗将在2025到2027年之间诞生,也就是说,载人火星航行并且登录火星的事件很可能将在2025年到2027年之间发生。

就像阿姆斯特朗著名的第一步一样,这也将是人类历史性地一刻,不过还不算一次大跨越,大跨越是接下来的事情。

随着票价大幅下降,火星殖民计划开始招人,我们开始轰轰烈烈地开展殖民行动的时候,那时最大的问题就是“究竟谁会花上几十万美金忍受3个月生死未知的星际旅行然后去到一个比南极洲还冷一点,不能呼吸新鲜空气,也不能晒日光浴的地方呢?”

我们埋头苦干了这么久,终于把价格拉低到了可以承受的范围,但是好像忘记问马斯克为毛会有人想花钱买罪受。

当去火星开始成为一个选择的时候,可能费用还没有真正降低到50万美金,几乎每个人都会无法接受把自己所有财产卖掉扭头就出发前往其他星球的想法,这个时候负担得起的人和想去火星的人都不会太多。

但是没有关系啊,又不是一开始就需要一百万人。

1605年的时候,美国才只是几块殖民地而已,当时渴望去新世界殖民的人也非常稀少,所以,第一批去火星的人也差不多。

没人知道将来从地球到火星的运输会是什么样的,不过现在,马斯克他们觉得应该差不多这样。

负责搭载乘客前往火星的火星殖民运输机包括两个部分:

硕大无比,推力惊人的一级火箭,以及

作为宇宙飞船的二级火箭。

一级火箭会把宇宙飞船送入地球轨道,然后通过助推式降落回到地球,进行维护之后就带上另外一个航天器重新升空,这个过程会不断循环,直到距离地球和火星最近点的日子只有几周的时候。

到那时,SpaceX会把一个燃料桶送到轨道上,给那些正在绕着地球转的宇宙飞船补充燃料。

当火地最近点来临之时,一大群加满了燃料、正在绕着地球旋转火星殖民运输机,或者用马斯克的说法“殖民舰队”,就会出发前往火星。

3到6个月之后,舰队抵达火星,穿过火星稀薄的大气层,通过助推式下降。人们会从运输机中走出来,可能会开心地参加前期抵达的火星居民们举办的接风宴会,然后就要花上几个星期的时间把所有的东西搬出来。

大概2年之后,当两个星球又要并排走的时候,地球那边开始发射下一批殖民舰队,火星这边的舰队也将带上不想再待在火星上人,出发回到地球。

3到6个月之后,运输机将回到地球,降落之后他们会马上进行维护,为2年后的火星之行做好准备。这个过程会不断重复。

是不是感觉到很熟悉?

是的,跟飞机航班其实是一样的,只不过每个航班之间的间隔要2年而已。最早的殖民者将承担艰难的任务,一开始,他们将为自己建设一个宜居的环境,最终他们会建立起第一座火星城市。

随着时间的推移,越来越多的人会移民火星,城市的规模将越来越大,火星居民们就将有能力开始为自己比较体面的需求建造一个建筑了,比如酒店啊、酒吧啊、电影院、剧场、体育设施等等。

然后,一切就开始顺遂起来了。

因为最艰难的阶段已经结束,所以会有更多的人会想去火星。

第一艘回来的运输机会满载乘客,提醒地球上的人这并不是一个单程票,所以会有更多的人想去火星。

重新回到地球的人们会因为他们的勇气受到赞赏,有些人还会写上几本描述火星生活的畅销小说,有些人会把早期殖民地的建设拍成电影或者电视节目,这些名字会家喻户晓,然后会有更多的人想去火星。

地球上的人们将看到在奥林匹斯山脉和玛丽娜里丝大峡谷远足的华丽照片,于是会有更多的人想去火星。

人们会听说从20英尺高的悬崖跳下来却毫发无伤的故事,会观看到YouTube上面只能在火星上只有地球引力38%的环境下才能做到的极限运动,于是会有更多的人想去火星。

火星不会仅仅只是一个度假胜地,它是一个人类新的疆域,在那里人们可以生活,也可以工作,就像早期的美国殖民地一样。

真正让人兴奋的不只是发现了新大陆,而是人们可以开创第一家pizza连锁,第一家钢铁精炼厂,第一家所有的东西。对于所有愿意参与到文明创建过程中的人类来说,这些都将是真正让人兴奋的事情。

同时,随着渴望去火星的人数迅速增长,SpaceX每26月一次的航班将越来越便宜。

当SpaceX证明了把人类送上火星其实是个挺赚钱的生意之后,其他的组织就会跳出来竞争,虽然马斯克并不相信地球上还有其他的组织在这个方面比他们走得更远,但是只要他们是出于自身的利益考虑而参与到其中的,无论是私营企业还是航天机构亦或是中国航天局,最终都将是非常有帮助的。

所有这些因素加起来,一旦第一批人员登录火星,地球-火星的航班正式启用,选择移民的人数就会逐渐增加,可能到2040年,马斯克就能看到第一个让人振奋的火星殖民城市。

从那个时候开始,在未来的某一天里,随着某次殖民舰队的抵达,里面的某一个乘客走出运输机,他就成为火星第一百万个居民。

到那时,我们的目标就达成了。

马斯克很可能无法亲眼见证最终目标的达成了。如果殖民舰队在21世纪20年代启动,而且一切进展顺利的话,大概需要40年到50年才能实现移民100万的目标,到那时马斯克都99岁了。

马斯克说他退休后会直接待在火星上,不过只有一种情况下他会退休,那就是当他确定SpaceX在他离开之后也会按照既定的规划走的时候。

除了火星的人口目标之外,马斯克希望在自己离开这世界的时候,我们已经处在他描述的“即便再也没有运输机从地球飞来,火星上的殖民地也不会逐渐死亡的门槛上”,而这个门槛,也是他说的“我们作为一个文明,不会向很多可能存在的文明一样,在一个星球上等死的关键点”。一百万人只是达到这个门槛的粗略估计,没人知道是不是真是这样。只有到了那个时候,我们才算是实现人类文明的一次大跃迁,人类的未来也将更有保障,人类这个Excel文件也才能算是在另一块硬盘上成功备份。

当你真正了解到SpaceX为什么要把人类送上火星的时候,你难道不觉得政客们鼓吹的论调,说这个追求“是完全彻底的浪费钱”,是那么地目光短浅吗?

其实,马斯克想让我们去火星有两个主要原因,备份硬盘是一个,另外一个原因是,这将是有史以来最浪漫、最伟大的冒险。

我们前面讲的那些生存危机啊,备份硬盘啊之类的原因,马斯克把那些原因归类为“防守型原因”。第二个原因并不关乎遥远未来和物种的存续,只关乎我们每一个现在还活着的人,因为我们会看到很多伟大的冒险,无论我们自己有没有兴趣去火星,这些冒险都会改变我们对于这个世界和生活的看法。

为了强调这一点,马斯克举了阿波罗计划的例子:

“生活不仅仅是在解决问题,还有很多激励你的事情,这些事情会让你为生为人类而感到自豪。阿波罗计划就是这样的例子。只有很少很少的人真正登上了月球,但是感觉上我们好像都登过月球一样,全人类都在一起分享那场冒险。我觉得现在不会有人觉得登月是件不伟大的事情,事实上我们需要更多的冒险。”

太空曾经结结实实地激励了一代人,70年代成长的孩子们很多都怀着一个宇航员的梦想。

但是在我成长的80年代,90年代,世界的重心重新回到地球,我认识的人里面很少有想当宇航员的,工作之后大家都利欲熏心,只关注自己狭小的世界,很少去关注这个世界、或者我们这个物种的存续,但是现在,感谢伊隆·马斯克和把这一切写出来的提姆·厄班,我把头抬起来了,我即将看到的,是人类新纪元大门的开启,很庆幸我没有错过。

当然,我们讲到现在,都还是一个乐观的故事。但是其实这个故事并不是一定会这么乐观的,或许50万一张的火星船票是不可能实现的,或许马斯克对于希望去火星的人数估计得有点太乐观了,或许火星社会会彻底沦为一个无法无天的人间地狱,没有人能保证这一切不会发生。

但是那又怎样呢?

SpaceX这家全世界野心最大的公司,给我们带来的是通往更加美好未来的可能性,我们为什么要因为可能出现的失败而放弃对这个未来的憧憬呢?

让我们的思绪飘飞地再远一些,如果我们真的把100万人弄上火星了,接下来会发生什么事情呢?

下面是马斯克和很多科学家想象中的几种可能性

1、我们会看到一个蓝色的火星

鱼儿需要生活在水里,它们的整个生命结构都是基于生活在水里形成的,所以如果我们把鱼儿捞出来,它们会极度痛苦地挣扎几分钟之后死去。

地球的大气层就是人类的海洋,我们体内每一个细胞都是被设计成只能适应地球表层的生存条件,就跟在家里养鱼就要买鱼缸一样,在火星生活,我们需要有个人缸。这个人缸其实就是一个巨大的玻璃穹顶,把人类在火星上的栖息地整个笼罩在下面。



穹顶之下的环境将会被调节到跟地球表面差不多,包括温度、压力、氧气水平、太阳辐射水平等等,如果不是高空上透明的穹顶、远处红色的天空还有一蹦三丈高的事实不断提醒我们,我们可能根本就会忘了这里是火星。

作为一种临时措施,人缸是ok的。不过问题是火星上的生活并不是临时的,我们是打算在那繁衍数千年的。

所以成功殖民火星之后,下一个挑战就是把火星变成我们的家。

有个专有名词“地球化”(terraforming)专门描述这个过程。“地球化”的意思,就是把一个星球的所有条件都改造到跟地球一样。在足够强大的科技力量的帮助下,我们可以把一个星球彻底“地球化”。当然,是否可行还未经验证,但是最基本的流程还是比较清晰的:

1)首先,融化火星南极的冰层。

火星上的冰层全部融化的话,可以把整个火星表面淹没在11米深的海里。如果我们可以融化冰层,那么我们将开启一系列连锁反应。

当冰层融化时,困在冰层里大量的二氧化碳就会被释放出来,加上地表海水蒸发的水蒸气,这些温室气体不仅让火星的大气层越来越稠密,而且可以留住越来越多的太阳辐射,这些太阳辐射会逐渐加热整个星球。

气温的提升会引起更多冰层的融化,释放更多的二氧化碳,带来更多的水蒸气,保留更多的太阳能,使得气温再进一步升高。

平均气温只要升高4度,就足够启动这一温室效应循环了。

有很多如何启动这一温室效应的主意,比如在太空中放上一面镜子把更多的太阳光折射到火星上,比如在两极引爆核弹,比如让一颗充满氨气的小行星撞向火星等等

2)通过释放超级温室气体加速这一过程

除了二氧化碳之外,科学家们还有其他一些理想的超级温室气体在困住太阳能方面表现出色,比如甲烷和CFCs

3)种东西

一开始,会有一些微生物存活,然后会慢慢发展成类似于苔藓一样的简单植物,最终,绿意盎然的广袤森林将密布火星表面。接下来,生命就会自己运转。



NASA的行星科学家克里斯·麦凯伊说,“其实你并不用真的改造火星,你只需要把它加热,然后扔些种子上去就OK了”。

换句话说,如果能做到上面的1、2、3,最后,覆盖着蓝色海洋和绿色陆地的美丽火星就会出现。



当这一切开始发生的时候,我们在火星上的问题就会逐一迎刃而解。火星上将会有气候,温度会很冷,但是可以接受,气压会很低,但是也可以接受,而且所有这一切都会随着时间的推移变得越来越好,人们在室外散步可以不用穿宇航服了,不过还是要带上面罩……

4)于是,接下来,就是空气净化了

随着光合作用工厂和植物自身的光合作用双管齐下,火星上的氧气水平将逐步增加,但是会非常缓慢,根据我们当前的科技水平,火星上的空气要达到可以自由呼吸的程度需要300年到几千年的时间,除非科技有所突破,否则在火星上的生活,就意味着在室外需要戴着面罩。但是总有一天,可能是1000年后,火星会被彻底地球化。

到那时,到火星,或者到地球不过只是需要花上3个月在路上而已,其他的一切都一样,就像100年前从美洲航行到欧洲一样。

有些人可能希望在地球上生活,然后在火星上大学。火星上退休的夫妇可能会决定去地球旅行。跨行星企业可能会在火星和地球分别成立总部。

地球人和火星人会通过电子邮件、短信、观看彼此的电影和电视连续剧紧密联系在一起,不过受制于距离,语音或者视频聊天是不可能的啦,因为信息从火星传到地球需要花上3分钟到22分钟不等的时间。

所有这一切,哪怕是只依靠现在的科技都可以做到,更何况科技发展不可能停滞。

作家罗斯·安德森曾经询问过马斯克对于移民到火星之外的太阳系行星的前景怎么看。

马斯克很乐观,他说:

“如果我们能建立一个火星殖民地,我们就几乎肯定可以殖民整个太阳系,我们将前往木星的卫星,至少是那些比较靠外围的卫星,也很可能是土星的泰坦,或者其他一些小行星。一旦我们拥有这个火星这个样板,并且有了一个地火经济圈,那么我们就能覆盖整个太阳系”

但是,他也补充到,

“关键是我们必须把火星这摊事搞定,如果我们还想去其他星系,那么我们需要先100%专注在成为多行星文明这件事情上”

殖民火星的重要性不只体现在向外扩张和物种存续上,更重要的是这个过程让我们学会如何登陆一个新的行星并把它地球化。这个过程让我们掌握了一个物种希望存续很长一段时间而必须掌握的最关键技能。

这样,经过足够长的时间,我们可以把太阳系中很多其他的天体地球化,然后在上面生活,许多现在想起来不可思议的情形都会发生,比如我们在森林里远足的时候,可能在天上盘旋的不只是太阳,还有硕大的木星。



太阳系可能会变成人类的世界。

或许木星的卫星“欧罗巴”会成为太阳系的科技中心,土星的卫星“泰坦”会成为一个娱乐中心。有些人可能会在一个天体上度过一生,有些人可能会到处旅行,然后吹嘘自己去过12个天体。

或许太阳系的联合国会会把“地球历史”当做学校的必修课,散落在太阳系各地的学生们都会渴望去参观被称为文明的摇篮的地球,去看那些巨大的动物,著名的城市,还有古代的遗迹。

人类不会就此止步。

太阳系的扩张会耗去我们漫长的时光,不过,也足够让我们发展出像魔法一样的新技术,到一定的程度之后,我们会有能力进行一次超长的旅行,去到其他宜居的恒星系,最终成为一个多恒星生存的文明。

就像17世纪新世界的早期拓荒者,还有21世纪火星的早期拓荒者一样,一开始,同样会只有最勇敢的人敢尝试这种跨越世代的迁徙;而也跟过去一样,把家搬到其他恒星系也会很快变成很普通的事情。

光速的限制意味着人们很难获得其他恒星系朋友们的消息,事实上还是还是勉强可以的,但是得到的消息一般都是至少10年之前的了,如果希望得到答复的话,可能要等上几十年。宇宙的大尺度会让恒星系之间的人类相互孤立起来,随着时间的推移,很可能在不同恒星系的人类就不再是同一个物种了。

数百万年前,在一个卑微的、小小的地球上的闪动意识之光,很可能会传遍整个银河系,并进入河外星系,分化成数以千计的,千奇百怪的生命形式。

到了那个遥远的未来,尽管大家同源,但是人类的血统将非常模糊,不过,如果谈到历史,他们都能在一起分享这个大跃迁的故事,正是火星这颗小小的行星,让宇宙人类的原始祖先从地球走出来,并且一发不可收,踏上了成为宇宙主人的光辉之路。

最后,附上NASA往火星发射好奇号的全程模拟,让我们提前感受一下即将到来的,波澜壮阔的大宇宙时代!!




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