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序言

提起埃隆马斯克,大家首先会想到什么?

特斯拉,SpaceX,猎鹰九号,钢铁侠传奇,还是火星?

其实要讲的内容实在是太多了。

这一期我们就聊聊他的百万人火星移民计划。

但是在正式开讲之前,我提出几个问题:

马斯克为什么做特斯拉?

马斯克为什么收购Solar City?

马斯克为什么创造SpaceX?

马斯克为什么需要The Boring Company?

马斯克为什么部署星链?

马斯克为什么创立脑机接口公司?

带着你种种的好奇心,我们正式开始今天的内容。

马斯克火星计划

在今年1月,也就是2020年1月,马斯克的SpaceX 公司打算在 2050 年之前用火箭将 100 万人送上火星,并在火星建立人类的第二根据地。

啥?100万人?嗯,你没听错!

现在距离马斯克定下的目标还有 30 年,而想要达成这一堪称宏伟的目标,马斯克必须依靠 SpaceX 公司最新研发的星舰才可以。

这只火箭像是未来梦想的产物。

从任何形状或是尺寸上看,它都不像现代火箭。它比典型的SpaceX火箭更短一点,也更胖一点。最奇怪的是它是由不锈钢制成的,值得注意的是,这不是普通的不锈钢,而是301不锈钢。

那么为什么会使用到不锈钢呢?

在低温下,使用301不锈钢实际上具有相同的有效强度,跟高级复合材料或者铝锂一样。不同于大多数钢在低温下会变脆,301不锈钢反而更坚固。

另一个好处就是它的熔化温度也很高,大约是1500摄氏度。

并且钢材价格为每吨2500美元,约占碳纤维成本的2%。还有就是焊接不锈钢非常容易。这样重复使用的维护费用也较低,还便于快速生产和安装。

星舰

我们先来看看它的样子。

它的主体是由两部分组成的。

下面是代替了猎鹰九号的叫做Super Heavy的运载火箭,也叫重型助推器。上面是用来载人载货的太空船Starship,这个飞船就叫星舰。

当然了,现在为了简单,把整个火箭也叫做星舰。

箭船组合高度达到120米,直径9米,净重达到120吨。

在最多携带 1200 吨燃料的情况下,有效载荷最高可达 150 吨,这一数字已超过登月使用的土星 5 号超重型运载火箭,所以该火箭将会是史上运载能力最强的火箭。

飞船外壳并不是涂装,而是采用镜面抛光工艺替代隔热材料以应对高温烧蚀。

船体出入大气层产生的热量会依靠船体内剩余的液态甲烷进行冷却。飞船的隔热罩设计是采用六角形隔热板和隔热陶瓷瓦,它们都很轻却有着非常好的热抵抗性。

大部分的迎风面都会使用六角形和陶瓷的隔热板,热点区域会用蒸腾冷却技术辅助,而背风面则不需要隔热板。

Super Heavy的火箭搭载了37个最新的猛禽发动机,这就让星舰成为了有史以来运载能力最强的太空运输系统。

星舰的加压容积大约是1000立方米,也就是内部空间的大小,甚至比国际空间站的加压容积还要大。

配合了地球轨道上的燃料补给系统,载人版本的太空船,可以同时把100个人送到火星上,也可以一次性运输100吨以上的货物。

猛禽发动机

星舰的猛禽发动机使用的是液态甲烷和液氧作为燃料。

之所以这么做也是考虑到这两种材料,有可能通过火星上的资源合成出来的。这样星舰从地球上发射的时候,就不用考虑携带它返程的燃料了,可以尽可能空出荷载来装载货物。

说到它的发动机,这可是马斯克团队自主研发的。

我们知道火箭作为一个系统工程,发动机是其最核心的技术。

而现在很多的火箭公司为了节约成本,缩短开发周期,大多使用现成的火箭发动机。比如美国的宇宙神5号,它使用的就是俄罗斯的RD-180火箭发动机。

而马斯克说,我们不用老毛子的东西,我们自己造。

于是在不断尝试和失败中,终于有了自主研发的火箭发动机,叫灰背隼。

从“猎鹰1”到“重型猎鹰”,都是采用“灰背隼”系列火箭发动机作为主要的动力来源。不同的是,一级火箭的发动机数量由1个提高到了37个。

"灰背隼"火箭发动机将液氧和煤油作为推进剂,结构简单、可靠性高。

更特别的是"灰背隼"采用了针栓式喷注器,以实现推力的连续可变,从而达到火箭垂直降落回收的目的。

而这次用在星舰上的猛禽发动机可以说更牛了。

这里就简单说说,它是以液氧甲烷与液氧作为推进剂,相比其他现役火箭发动机,“猛禽”最大的不同是采用了“全流量分级燃烧”技术。它的优势就是成本更低,性能更强劲。

不管是从发射尺寸,还是从载人数量上看,星舰都可以称得上史无前例。

要知道,俄罗斯自家使用的「联盟号」载人飞船和中国使用的「神舟」载人飞船一次仅能送三人上天,退役的美国航天飞机也仅仅能带 8 人上天。相比之下,一次载 100 人的星舰可以称得上是太空大巴了。

更关键的是,星舰不像航天飞机只能部分回收,它的本体和 Super Heavy 一级火箭都可以完全回收。这种可充分重复利用的设计,将使发射成本降至前所未有的每吨2万美金。

燃料问题

火箭回收技术解决了,那么接下来就是燃料问题。

由于地球的强大引力,需要强大的火箭助推器才能将星舰飞船送入太空。

为了有充足的燃料能飞向火星,需要另一艘星舰飞船提供帮助。当第一艘载客星际飞船刚刚停泊在地球轨道附近时,另一枚超重运载火箭也当即发射。

此时第二艘星际飞船充当"加油机",里面装满了推进剂。然后,"加油机"与已经在轨的星际飞船会合,并将推进剂转移给载客飞船,为飞船提供超过 100 吨的足够前往火星的燃料。

改造火星

燃料问题解决了,那我们就可以去火星了?

且慢, 接下来还要进行火星改造。

我们知道火星表面一片荒凉,不仅没有氧气和现成的水,就连辐射水平也比地球高许多。这样恶劣的环境,人类是根本不能生存的。

早在2015年,马斯克就提出设想,在火星两极引爆核弹,进而改变火星气候,使其成为适合人类居住的星球。虽然这个想法有点太疯狂了,但是对于火星的改造肯定是要进行的。

你以为改造火星就完事了?

要知道马斯克最雄心勃勃的目标就是在火星上建造一座城市。

而建造一座城市需要大约1000艘星际飞船。这支舰队将向火星运送大约100万吨货物,马斯克估计这些货物足以建设一个自给自足的城市。

而这可能需要约20年时间,因为地球和火星每两年才会对齐一次。

SpaceX为实现这些崇高目标制定了宏伟的计划。

他们的目标是2021年第一季度每天建造一个新的猛禽引擎,每艘星际飞船和超重助推器总共使用约40个引擎。这一计划的目标是在位于德克萨斯和佛罗里达的基地建造新的星际飞船原型。

如果这个目标能够实现,人类将真正地成为跨星际物种了

总结

最后回到视频开头提出的几个问题。

马斯克为什么做特斯拉?

因为以内燃机为主的交通工具和动力无法在火星工作。

马斯克为什么收购 Solar City?

因为在各种资源缺乏的火星上,以太阳能发电的最合适。

马斯克为什么创造SpaceX?

因为马斯克的目标是将百万人送往火星,不管是便宜可回收的火箭,或是能用于降落时的反推动技术,都是必须的。

马斯克为什么需要The Boring Company?

火星上没氧气,在真空下的超级高铁技术,将有更有效率的交通,更可将交通由二维空间架为三维。

马斯克为什么部署星链?

火星上,人到了、能源解决了,交通、吃喝稳定后,需要的就是通讯技术了。

利用4.2万颗星链卫星作连接,以后火星内部的通讯以及火星和地球之间的通讯,都需要行星级别技术。

马斯克为什么创立脑机接口公司?

未来社会的人类社交,只有脑机结合传递讯息才有望突破利用语言线性输出的效率低下。

可以说马斯克为了将人类送往火星定居,将宏大计划拆解,成为各个可执行的实际目标。

这世界真正需要的,就是这些疯狂的天才。

纵观人类科技发展史,所有的进步都是由疯子推动的。

他们不惧嘲讽,谩骂,诋毁,一步一个脚印把人类的科技推向一个又一个巅峰。

那么载人登陆火星还是梦想么?或许用不到多少年就能实现。

这个听上去有点疯狂?

但是别忘了,100年前的中国人有几个能相信,100年之后中国每年会有5亿人次乘坐飞机呢?

52赫兹实验室

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