馬斯克的“火星夢(mèng)”

蘭順正

2020年是人類探測(cè)火星的“大年”。由于地球與火星兩顆太陽(yáng)行星的公轉(zhuǎn)軌道周期，2020年是探測(cè)火星每隔26個(gè)月才能出現(xiàn)一次的“發(fā)射窗口”。把握好這個(gè)“窗口”，有助于用最短時(shí)間、最近路程和最少能量消耗，把飛船從地球送到火星，在火星軌道上或者表面開展探測(cè)工作。因此2020年以來，中、美、阿聯(lián)酋（日本代發(fā)）等國(guó)都進(jìn)行了自己的火星探測(cè)發(fā)射活動(dòng)，民間企業(yè)對(duì)于火星的向往同樣引人關(guān)注，這其中最知名的莫過于SpaceX創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克的火星移民計(jì)劃。2020年9月12日，馬斯克披露了最新移民火星時(shí)間表，表示希望能在2024年將人類送上這顆紅色星球，到2050年建立起能夠自給自足的火星城市。

宏大的設(shè)想，堅(jiān)實(shí)的步伐

馬斯克于2002年6月成立SpaceX公司，在2008年12月獲得了美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）價(jià)值16億美元的商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)合同。經(jīng)過十多年發(fā)展，SpaceX通過其創(chuàng)立的低成本商業(yè)發(fā)射模式，在航天領(lǐng)域異軍突起，成為一顆閃耀的新星。除了發(fā)展商業(yè)航天，馬斯克對(duì)于火星同樣著迷。與各國(guó)政府和其他科學(xué)團(tuán)體不同的是，馬斯克的目標(biāo)不僅僅是進(jìn)行科學(xué)研究，還希望在這顆星球上建立人類永久居住地。在2016年9月27日舉行的國(guó)際宇航大會(huì)上，馬斯克以“讓人類成為多星球公民”為題，首次公布了他的火星移民計(jì)劃：在40年到100年內(nèi)，以每人十萬(wàn)美元的低成本，將十萬(wàn)人送往火星，建立火星城市。當(dāng)時(shí)播放的視頻顯示：可回收火箭從肯尼迪航空中心起飛，1000艘飛船同時(shí)繞軌飛行，每艘飛船內(nèi)搭載100名乘客，火星上的動(dòng)力工廠可為飛船在軌補(bǔ)充燃料，最后飛船安全登陸火星表面。同時(shí)飛船內(nèi)設(shè)有一個(gè)餐廳、多個(gè)隔間，并為乘客提供零重力環(huán)境下娛樂用的游戲視頻和電影，以“讓星際旅行變得刺激有趣”。

不難看出，把人類變成“跨星際物種”是一條比“無人探測(cè)”乃至“載人登陸火星”

（短期駐留）更為艱難的道路，馬斯克對(duì)此的解釋是：如果地球上發(fā)生了什么可怕的事情，無論是人為的還是自然的，我們都希望為全體生命投保，并為此不惜代價(jià)地去冒險(xiǎn)。在口出豪言的同時(shí)，馬斯克也邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐，這里必須提及SpaceX移民火星計(jì)劃的關(guān)鍵——“星船”。據(jù)報(bào)道，“星船”由一枚巨型助推火箭和一艘飛船組成，其中代號(hào)“超級(jí)重型”的助推火箭直徑9米、高68米，裝有37臺(tái)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)，足以提供7300噸推力，相當(dāng)于此前史上推力最大的“土星五號(hào)”火箭的兩倍。同樣直徑9米、高50米的飛船作為“星船”的第二級(jí)，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)150噸，將執(zhí)行長(zhǎng)途運(yùn)送大量貨物和人員的任務(wù)。對(duì)于第二級(jí)“星船”，SpaceX打算在其底部安裝六邊形防熱瓦。這些瓦將在飛船以約60度的攻角進(jìn)入大氣層時(shí)承受再入加熱的沖擊，屆時(shí)飛船將“像花樣跳傘者一樣”以水平姿態(tài)自由下落，利用翼面和推力器來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，最后翻轉(zhuǎn)到垂直姿態(tài)，并點(diǎn)燃其底部發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)施垂直著陸。

與SpaceX其他火箭型號(hào)一樣，“星船”的兩級(jí)都可以自行返回地面并重復(fù)使用。為此，該火箭不僅選擇液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力，還極富挑戰(zhàn)性地采用不銹鋼而非更先進(jìn)的碳纖維材料，以抵御穿越大氣層時(shí)的高溫。由于設(shè)計(jì)過于大膽，“星船”在先前的測(cè)試中已經(jīng)發(fā)生四次失敗，不過馬斯克沒有氣餒，2020年8月5日，“星船”SN5號(hào)原型機(jī)成功完成了跳飛試驗(yàn)，盡管SN5的首飛高度只有約150米，飛行時(shí)間也不過40秒，距離火箭發(fā)射入軌還有很大距離，但這“一小跳”卻被譽(yù)為人類火星探測(cè)的“一大步”。另外根據(jù)馬斯克的設(shè)想，“星船”不但可以用于太空旅行，還能以遠(yuǎn)高于飛機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的城市間運(yùn)輸。

為人類繁衍提供額外保障

馬斯克曾表示，SpaceX的目標(biāo)是10年內(nèi)在得克薩斯州南部的一個(gè)設(shè)施中生產(chǎn)1000艘星際飛船。2021年“星船”可能會(huì)進(jìn)行首次軌道飛行測(cè)試，隨后希望在2022年將日本億萬(wàn)富翁前澤友作和六至八名藝術(shù)家送入月球軌道，并在同年實(shí)施火星貨運(yùn)任務(wù)，2024年實(shí)施載人火星任務(wù)。SpaceX的最終目標(biāo)是每年發(fā)射1000次前往火星的“星際航班”，平均每天三次，每次都會(huì)搭載100名乘客，預(yù)計(jì)用九年時(shí)間把100萬(wàn)人變成“火星公民”。

如果馬斯克的設(shè)想能實(shí)現(xiàn)，對(duì)于全人類都具有重大意義。移民火星不光涉及開拓新世界、獲得更多資源等傳統(tǒng)需求，更能為人類繁衍提供額外的保障。放眼過去，從地球誕生到現(xiàn)在大約46億年左右的時(shí)間，地球上生命所經(jīng)歷的自然災(zāi)難頻繁，包括小行星撞擊、超級(jí)地震、火山爆發(fā)、全球冰凍、洪水泛濫等，其中不乏毀滅性的，比如6500萬(wàn)年前的恐龍大滅絕。太陽(yáng)現(xiàn)在處于壯年期，當(dāng)它演化到老年期的時(shí)候，會(huì)變成紅巨星，甚至可能會(huì)膨脹到地球的運(yùn)行軌道，吞噬地球。斯蒂芬·霍金生前曾發(fā)出警告：我們面臨諸多威脅核戰(zhàn)、全球變暖和基因改造病毒，雖然在一定時(shí)期內(nèi)幾率相當(dāng)?shù)?，但隨著時(shí)間的推移，可能性會(huì)不斷疊加，以至于在下一個(gè)千年或萬(wàn)年內(nèi)，可能性會(huì)變成“幾乎100%”;而避開災(zāi)難的主要手段之一，就是星際移民。

馬斯克的計(jì)劃在滿足人類探索欲的同時(shí)，也在幫助人類打造地外的“避難所”，重要性不言而喻。不過，想法雖好，要面對(duì)的困難也非常艱巨。到目前為止，人類登陸的地外天體僅限于距離地球38萬(wàn)千米的月球，且至今未能建立月球前哨站和月球基地。火星和地球之間的最近距離為5500萬(wàn)千米，以目前的技術(shù)飛行至火星至少需要六到八個(gè)月的時(shí)間，如果航天員在火星上工作一年，往返就需要兩至三年時(shí)間，這對(duì)航天運(yùn)輸系統(tǒng)和航天員心理素質(zhì)提出了極高要求。另外人類要在火星建設(shè)生存基地，必須要解決循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)和資源利用等難題，而這在短期內(nèi)很難取得突破性進(jìn)展。更進(jìn)一步講，大量人口要在火星上自給自足，必須先讓火星變暖。目前學(xué)界比較認(rèn)可的改造火星方案，是人工制造溫室氣體?？茖W(xué)家認(rèn)為四氟化碳是最有效的溫室氣體。根據(jù)計(jì)算，如果在火星上建幾處化工廠，每小時(shí)排放1000噸這種氣體，30年內(nèi)火星的平均溫度將升高27.8℃。這項(xiàng)過程預(yù)計(jì)耗能5000兆瓦，5個(gè)核電站可以滿足這些能量需求，但要實(shí)現(xiàn)這些顯然遙遙無期。

出于以上原因，時(shí)至今日仍有不少觀點(diǎn)認(rèn)為移民火星這類消息只是騙局。2013年4月，總部設(shè)在荷蘭的非盈利性機(jī)構(gòu)“火星一號(hào)”基金會(huì)曾宣布，將于2024年在火星建立人類定居點(diǎn)，已經(jīng)從全球20多萬(wàn)名申請(qǐng)移民火星的人群中篩選出了1058名候選者。但是在2014年，阿聯(lián)酋伊斯蘭事務(wù)及宗教基金管理局發(fā)出宗教指令，警告穆斯林不要移民火星，原因是這樣只去不回的旅程存活率太低，無異于“自殺”，而這是伊斯蘭教義所不允許的。

人類移民火星不可能一帆風(fēng)順，但卻是一件值得堅(jiān)持的事。正如不久前馬斯克在一次視頻采訪時(shí)說的：“這是一件非常艱難、危險(xiǎn)的事情。不適合膽小者，你很有可能會(huì)死。這會(huì)很艱難很難，但如果成功了，那將帶來無比的榮光?！?/p>