【世界知识】马斯克的“火星梦”_风闻
钢铁沧澜-2020-11-17 12:03
作者：兰顺正
首发自：《世界知识》2020年第21期
2020年是人类探测火星的“大年”。由于地球与火星两颗太阳行星的公转轨道周期，2020年是探测火星每隔26个月才能出现一次的“发射窗口”。把握好这个“窗口”，有助于用最短时间、最近路程和最少能量消耗，把飞船从地球送到火星，在火星轨道上或者表面开展探测工作。因此2020年以来，中、美、阿联酋（日本代发）等国都进行了自己的火星探测发射活动，民间企业对于火星的向往同样引人关注，这其中最知名的莫过于SpaceX创始人兼首席执行官埃隆·马斯克的火星移民计划。2020年9月12日，马斯克披露了最新移民火星时间表，表示希望能在2024年将人类送上这颗红色星球，到2050年建立起能够自给自足的火星城市。
宏大的设想，坚实的步伐
马斯克于2002年6月成立SpaceX公司，在2008年12月获得了美国国家航空航天局（NASA）价值16亿美元的商业补给服务合同。经过十多年发展，SpaceX通过其创立的低成本商业发射模式，在航天领域异军突起，成为一颗闪耀的新星。除了发展商业航天，马斯克对于火星同样着迷。与各国政府和其他科学团体不同的是，马斯克的目标不仅仅是进行科学研究，还希望在这颗星球上建立人类永久居住地。在2016年9月27日举行的国际宇航大会上，马斯克以“让人类成为多星球公民”为题，首次公布了他的火星移民计划：在40年到100年内，以每人十万美元的低成本，将十万人送往火星，建立火星城市。当时播放的视频显示：可回收火箭从肯尼迪航空中心起飞，1000 艘飞船同时绕轨飞行，每艘飞船内搭载100名乘客，火星上的动力工厂可为飞船在轨补充燃料，最后飞船安全登陆火星表面。同时飞船内设有一个餐厅、多个隔间，并为乘客提供零重力环境下娱乐用的游戏视频和电影，以“让星际旅行变得刺激有趣”。
不难看出，把人类变成“跨星际物种”是一条比“无人探测”乃至“载人登陆火星”（短期驻留）更为艰难的道路，马斯克对此的解释是：如果地球上发生了什么可怕的事情，无论是人为的还是自然的，我们都希望为全体生命投保，并为此不惜代价地去冒险。在口出豪言的同时，马斯克也迈出了坚实的步伐，这里必须提及SpaceX移民火星计划的关键——“星船”。据报道，“星船”由一枚巨型助推火箭和一艘飞船组成，其中代号“超级重型”的助推火箭直径9米、高68米，装有37台“猛禽”发动机，足以提供7300吨推力，相当于此前史上推力最大的“土星五号”火箭的两倍。同样直径9米、高50米的飞船作为“星船”的第二级，近地轨道运载能力达150吨，将执行长途运送大量货物和人员的任务。对于第二级 “星船”，SpaceX打算在其底部安装六边形防热瓦。这些瓦将在飞船以约60度的攻角进入大气层时承受再入加热的冲击，届时飞船将“像花样跳伞者一样”以水平姿态自由下落，利用翼面和推力器来实现稳定，最后翻转到垂直姿态，并点燃其底部发动机，实施垂直着陆。
与SpaceX其他火箭型号一样，“星船”的两级都可以自行返回地面并重复使用。为此，该火箭不仅选择液氧甲烷发动机作为主动力，还极富挑战性地采用不锈钢而非更先进的碳纤维材料，以抵御穿越大气层时的高温。由于设计过于大胆，“星船”在先前的测试中已经发生四次失败，不过马斯克没有气馁，2020年8月5日，“星船”SN5号原型机成功完成了跳飞试验，尽管SN5的首飞高度只有约150米，飞行时间也不过40秒，距离火箭发射入轨还有很大距离，但这“一小跳”却被誉为人类火星探测的“一大步”。另外根据马斯克的设想，“星船”不但可以用于太空旅行，还能以远高于飞机的速度实现全球范围内的城市间运输。
为人类繁衍提供额外保障
马斯克曾表示，SpaceX的目标是10年内在得克萨斯州南部的一个设施中生产1000艘星际飞船。2021年“星船”可能会进行首次轨道飞行测试，随后希望在2022年将日本亿万富翁前泽友作和六至八名艺术家送入月球轨道，并在同年实施火星货运任务，2024年实施载人火星任务。SpaceX的最终目标是每年发射1000次前往火星的“星际航班”，平均每天三次，每次都会搭载100名乘客，预计用九年时间把100万人变成“火星公民”。
如果马斯克的设想能实现，对于全人类都具有重大意义。移民火星不光涉及开拓新世界、获得更多资源等传统需求，更能为人类繁衍提供额外的保障。放眼过去，从地球诞生到现在大约46亿年左右的时间，地球上生命所经历的自然灾难频繁，包括小行星撞击、超级地震、火山爆发、全球冰冻、洪水泛滥等，其中不乏毁灭性的，比如6500万年前的恐龙大灭绝。太阳现在处于壮年期，当它演化到老年期的时候，会变成红巨星，甚至可能会膨胀到地球的运行轨道，吞噬地球。斯蒂芬·霍金生前曾发出警告：我们面临诸多威胁——核战、全球变暖和基因改造病毒，虽然在一定时期内几率相当低，但随着时间的推移，可能性会不断叠加，以至于在下一个千年或万年内，可能性会变成“几乎100%”；而避开灾难的主要手段之一，就是星际移民。
马斯克的计划在满足人类探索欲的同时，也在帮助人类打造地外的“避难所”，重要性不言而喻。不过，想法虽好，要面对的困难也非常艰巨。到目前为止，人类登陆的地外天体仅限于距离地球38万千米的月球，且至今未能建立月球前哨站和月球基地。火星和地球之间的最近距离为5500万千米，以目前的技术飞行至火星至少需要六到八个月的时间，如果航天员在火星上工作一年，往返就需要两至三年时间，这对航天运输系统和航天员心理素质提出了极高要求。另外人类要在火星建设生存基地，必须要解决循环生态系统和资源利用等难题，而这在短期内很难取得突破性进展。更进一步讲，大量人口要在火星上自给自足，必须先让火星变暖。目前学界比较认可的改造火星方案，是人工制造温室气体。科学家认为四氟化碳是最有效的温室气体。根据计算，如果在火星上建几处化工厂，每小时排放1000吨这种气体，30年内火星的平均温度将升高27.8℃。这项过程预计耗能5000兆瓦，5个核电站可以满足这些能量需求，但要实现这些显然遥遥无期。
出于以上原因，时至今日仍有不少观点认为移民火星这类消息只是骗局。2013年4月，总部设在荷兰的非盈利性机构“火星一号”基金会曾宣布，将于2024年在火星建立人类定居点，已经从全球20多万名申请移民火星的人群中筛选出了1058名候选者。但是在2014年，阿联酋伊斯兰事务及宗教基金管理局发出宗教指令，警告穆斯林不要移民火星，原因是这样只去不回的旅程存活率太低，无异于“自杀”，而这是伊斯兰教义所不允许的。
人类移民火星不可能一帆风顺，但却是一件值得坚持的事。正如不久前马斯克在一次视频采访时说的：“这是一件非常艰难、危险的事情。不适合胆小者，你很有可能会死。这会很艰难很难，但如果成功了，那将带来无比的荣光。”