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科技大亨的可回收火箭掌握着人类未来命运?

时间:2017年04月06日 信息来源:界面新闻 点击: 【字体:

在埃隆·马斯克看来,人类要么正站在一次伟大进化的起点上,要么就是在亲手谋划着自己的毁灭。他的SpaceX火箭公司经过15年的发展,终于让希望的曙光从天边浮现。


3月30日,SpaceX向世人证明他们有能力发射卫星、进行太空运输并借助猎鹰9号火箭将人送进地球轨道。这些技术将取代太空行业普遍采用的一次性火箭,后者每次发射都会浪费好几千万美元。在这一过程中,人类进太空的成本将被大幅降低。


“这是一条非常有利的证据,我希望人们能将移民火星视为一个可以实现的目标,”马斯克在发射后的一场新闻发布会上告诉Business Insider记者:“这不仅关乎人类,更涉及人类所关心的其他生灵。”


马斯克的SpaceX不是唯一一家研发可回收火箭系统的公司:亚马逊创始人杰夫·贝索斯创建的Blue Origin就是他们的同行。


本文将介绍可回收宇宙飞船的未来、马斯克等科技大亨苦心经营的原因以及它们对地球物种来说意味着什么。


火箭目前是我们离开地球的唯一手段,包括发射卫星、运送空间站补给和宇航员。

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2017年3月30日,SpaceX的猎鹰9号火箭发射SES-10卫星 图片来源:SpaceX/Flickr2017年3月30日,SpaceX的猎鹰9号火箭发射SES-10卫星 图片来源:SpaceX/Flickr


但每枚轨道火箭的造价都高达上千万美元,在过去的几十年里我们从来都是用完就丢。

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2016年7月,俄罗斯在拜科努尔航天发射场发射Soyuz MS-01太空船 图片来源:Bill Ingalls/NASA via Getty Images


除了巨大的成本,报废的火箭还会掉回地球,在大气层燃烧,最终沉入海里或砸向地面。


贝索斯说这就好像乘坐一架波音747横渡美国——然后把飞机扔掉,他很不看好这种浪费。

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图片来源:Getty Images,ABC News


马斯克把丢弃昂贵的火箭比作发射一艘装有百万美钞的气垫船,人们甘愿在空中把船扎破,而不是在船上安好降落伞。


这就是为什么他和贝索斯都决定让公司研发可回收利用火箭。


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Blue Origin最新的牧羊犬可回收火箭系统,专为想乘坐火箭来一次亚轨道飞行的土豪玩家设计。图片来源:Blue Origin


和每次飞行都要烧掉几千万美元的一次性火箭不同,可回收火箭可以重复使用,猎鹰9号每次飞行的成本就是替换零件和约20万美金的燃料钱。

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图片来源:Ars Technica


但造出这样的火箭并不容易,以下是SpaceX可回收运载火箭(也是目前仅有的一枚)的工作原理:

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猎鹰9号发射-着陆的信息图 图片来源:Reuters


和大多轨道火箭一样,猎鹰9号也有两只主推进器。第一级助推器承担了绝大部分的工作,占火箭成本的70%左右。

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猎鹰9号火箭上的主要部件 图片来源:SpaceX/Flickr; Business Insider


首先,高达229英尺的巨大火箭从海边的平台发射上天。


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  3月30日,SpaceX的猎鹰9号火箭发射SES-10卫星,成为世界上第一枚可回收利用的轨道火箭。图片来源:SpaceX/Flickr


猎鹰9号火箭的推力足够将两台哈勃空间望远镜送进太空,燃料是RP-1(一种航空煤油)和液氧,它们驱动9只巨大的火箭引擎向外喷射。


离开地球几十英里后,火箭分离成两部分。第一助推器开始降落,而剩下一截载有货物的火箭会点燃自带的唯一一台引擎继续在太空飞行。

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图片来源:SpaceX/Flickr


火箭的第二助推平台继续在太空飞行,第一助推器则自动翻转过来,将引擎背对着地面。


随后火箭的部分引擎会短暂点火,让火箭做好降落准备。周围的小型栅格翼打开,帮助火箭调整方向。


当火箭足够接近地面时,引擎会再次点火减速。栅格翼帮助火箭保持正确的降落方向。


一个设计精密的导航系统会告诉火箭应该在哪降落,如果一切顺利,火箭可以降落在一艘无人船上,之后被运往海上的太空中心。


SpaceX曾试图在驳船上降落火箭,但好几次都落得炸个精光的结局。


这回他们总算成功了,3月30日回收的助推器在去年成功返回,这证明一整套系统是可以使用的。

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“SpaceX的实验具有革命性,”乔治华盛顿大学太空政策专家、历史学家约翰·罗格斯顿(John Logsdon)说:“可回收利用在过去很长很长的时间里都被太空行业奉为圣杯般的存在。”


Blue Origin也曾成功地降落、修整、再发射过一枚火箭,他们的表现也很棒。


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但这枚名为新牧羊犬号(New Shepard)的火箭只能在亚轨道内运行——这意味着它只能抵达宇宙和地球轨道的边缘(距地62英里)。

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新牧羊犬号 图片来源:Tech Insider


Blue Origin的计划是向探险心强的旅行家出售船票,让他们在返回地球时体验几秒零重力状态。但这支火箭无法将宇宙飞船或卫星送上天,这需要千倍以上的能量


新牧羊犬号飞船内部一览:

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图片来源:Blue Origin


但Blue Orbit现有的火箭无法将宇宙飞船或卫星送入太空,那需要它具备现有1000倍以上的能量。


SpaceX的猎鹰9号现在可以完成轨道飞行、降落、加油和再发射。马斯克希望将火箭发射的时间间隔缩短到24小时,这样就能将宇宙航行的成本降低100倍。

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图片来源:SpaceX Photos/Flickr

马斯克表示,SpaceX会在今年夏末发射名为“重型猎鹰”的大型火箭,而Blue Origin也宣布了自己的宏大计划——研制可回收火箭系统新加林(New Glenn)。


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  Blue Origin的新加林、SpaceX的猎鹰和NASA的土星5号火箭对比 图片来源:Blue Origin/Dave Mosher, Business Insider


这意味着SpaceX和Blue Origin这两家公司很快就能发射宇宙飞船,运载太空货物,并把人送往月球……最后是火星。

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1968年12月24日,阿波罗8号宇航员在绕月旅行时拍下著名的“地球升起”照片。图片来源:NASA1968年12月24日,阿波罗8号宇航员在绕月旅行时拍下著名的“地球升起”照片。图片来源:NASA

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图片来源:SpaceX Photo on Flickr

马斯克很乐意在2020年前尝试在这颗红色的星星上来一次无人着陆。他想把宇宙航行的成本降低一千倍,甚至一万倍,这样第一位火星征服者就能花不到20万美元买到前往火星的单程票。


“如果我们成功了……我想我的同行也会做同样的事,这意味着人类将变成驰骋宇宙的文明,能在群星之间穿梭。”马斯克说。


他计划利用一套名为星际运输系统(Interplanetary Transport System),高约400英尺(约122米)的可回收交通工具完成这项宏伟的计划。


SpaceX的工程师们已经开始为这艘巨大的火星火箭制造并检测部件了,围绕着这只巨大的碳纤维燃料缸(世界最大),新火箭将会成形。

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特大火箭的燃料缸 图片来源:Elon Musk/SpaceX


科技大亨马斯克的终极愿望是这样的:送一百万人上火星建立家园,将之变成人类的“后备基地”。

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图片来源:NASA


他相信纵使人类不会破坏地球,一场陨石袭击也会。


地球上的物种灭绝现象是有规律的,事实上,我们每个人都有1/75000的概率会死于陨石撞击地球,死于地震的概率则是前者的两倍。

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小行星撞击地球想象图。图片来源:NASA/JPL-Caltech


马斯克的“人类保险政策(insurance policy for humanity)”现在还八字没一撇,他知道成功很难——但他坚持要尝试,否则就得接受灭绝的命运。


“我们必须在破产之前为这项技术找到好归宿,只要我们和公司一日不死,奋斗就不会停息。”马斯克说。


  


  


(作者:翻译:冷君晓)
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