【世界知識】馬斯克的“火星夢”_風聞
钢铁沧澜-2020-11-17 12:03
作者：蘭順正
首發自：《世界知識》2020年第21期
2020年是人類探測火星的“大年”。由於地球與火星兩顆太陽行星的公轉軌道週期，2020年是探測火星每隔26個月才能出現一次的“發射窗口”。把握好這個“窗口”，有助於用最短時間、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工作。因此2020年以來，中、美、阿聯酋（日本代發）等國都進行了自己的火星探測發射活動，民間企業對於火星的嚮往同樣引人關注，這其中最知名的莫過於SpaceX創始人兼首席執行官埃隆·馬斯克的火星移民計劃。2020年9月12日，馬斯克披露了最新移民火星時間表，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。
宏大的設想，堅實的步伐
馬斯克於2002年6月成立SpaceX公司，在2008年12月獲得了美國國家航空航天局（NASA）價值16億美元的商業補給服務合同。經過十多年發展，SpaceX通過其創立的低成本商業發射模式，在航天領域異軍突起，成為一顆閃耀的新星。除了發展商業航天，馬斯克對於火星同樣着迷。與各國政府和其他科學團體不同的是，馬斯克的目標不僅僅是進行科學研究，還希望在這顆星球上建立人類永久居住地。在2016年9月27日舉行的國際宇航大會上，馬斯克以“讓人類成為多星球公民”為題，首次公佈了他的火星移民計劃：在40年到100年內，以每人十萬美元的低成本，將十萬人送往火星，建立火星城市。當時播放的視頻顯示：可回收火箭從肯尼迪航空中心起飛，1000 艘飛船同時繞軌飛行，每艘飛船內搭載100名乘客，火星上的動力工廠可為飛船在軌補充燃料，最後飛船安全登陸火星表面。同時飛船內設有一個餐廳、多個隔間，併為乘客提供零重力環境下娛樂用的遊戲視頻和電影，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”乃至“載人登陸火星”（短期駐留）更為艱難的道路，馬斯克對此的解釋是：如果地球上發生了什麼可怕的事情，無論是人為的還是自然的，我們都希望為全體生命投保，併為此不惜代價地去冒險。在口出豪言的同時，馬斯克也邁出了堅實的步伐，這裏必須提及SpaceX移民火星計劃的關鍵——“星船”。據報道，“星船”由一枚巨型助推火箭和一艘飛船組成，其中代號“超級重型”的助推火箭直徑9米、高68米，裝有37台“猛禽”發動機，足以提供7300噸推力，相當於此前史上推力最大的“土星五號”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，近地軌道運載能力達150噸，將執行長途運送大量貨物和人員的任務。對於第二級 “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度的攻角進入大氣層時承受再入加熱的衝擊，屆時飛船將“像花樣跳傘者一樣”以水平姿態自由下落，利用翼面和推力器來實現穩定，最後翻轉到垂直姿態，並點燃其底部發動機，實施垂直着陸。
與SpaceX其他火箭型號一樣，“星船”的兩級都可以自行返回地面並重複使用。為此，該火箭不僅選擇液氧甲烷發動機作為主動力，還極富挑戰性地採用不鏽鋼而非更先進的碳纖維材料，以抵禦穿越大氣層時的高温。由於設計過於大膽，“星船”在先前的測試中已經發生四次失敗，不過馬斯克沒有氣餒，2020年8月5日，“星船”SN5號原型機成功完成了跳飛試驗，儘管SN5的首飛高度只有約150米，飛行時間也不過40秒，距離火箭發射入軌還有很大距離，但這“一小跳”卻被譽為人類火星探測的“一大步”。另外根據馬斯克的設想，“星船”不但可以用於太空旅行，還能以遠高於飛機的速度實現全球範圍內的城市間運輸。
為人類繁衍提供額外保障
馬斯克曾表示，SpaceX的目標是10年內在得克薩斯州南部的一個設施中生產1000艘星際飛船。2021年“星船”可能會進行首次軌道飛行測試，隨後希望在2022年將日本億萬富翁前澤友作和六至八名藝術家送入月球軌道，並在同年實施火星貨運任務，2024年實施載人火星任務。SpaceX的最終目標是每年發射1000次前往火星的“星際航班”，平均每天三次，每次都會搭載100名乘客，預計用九年時間把100萬人變成“火星公民”。
如果馬斯克的設想能實現，對於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，從地球誕生到現在大約46億年左右的時間，地球上生命所經歷的自然災難頻繁，包括小行星撞擊、超級地震、火山爆發、全球冰凍、洪水氾濫等，其中不乏毀滅性的，比如6500萬年前的恐龍大滅絕。太陽現在處於壯年期，當它演化到老年期的時候，會變成紅巨星，甚至可能會膨脹到地球的運行軌道，吞噬地球。斯蒂芬·霍金生前曾發出警告：我們面臨諸多威脅——核戰、全球變暖和基因改造病毒，雖然在一定時期內幾率相當低，但隨着時間的推移，可能性會不斷疊加，以至於在下一個千年或萬年內，可能性會變成“幾乎100%”；而避開災難的主要手段之一，就是星際移民。
馬斯克的計劃在滿足人類探索欲的同時，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，要面對的困難也非常艱鉅。到目前為止，人類登陸的地外天體僅限於距離地球38萬千米的月球，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5500萬千米，以目前的技術飛行至火星至少需要六到八個月的時間，如果航天員在火星上工作一年，往返就需要兩至三年時間，這對航天運輸系統和航天員心理素質提出了極高要求。另外人類要在火星建設生存基地，必須要解決循環生態系統和資源利用等難題，而這在短期內很難取得突破性進展。更進一步講，大量人口要在火星上自給自足，必須先讓火星變暖。目前學界比較認可的改造火星方案，是人工製造温室氣體。科學家認為四氟化碳是最有效的温室氣體。根據計算，如果在火星上建幾處化工廠，每小時排放1000噸這種氣體，30年內火星的平均温度將升高27.8℃。這項過程預計耗能5000兆瓦，5個核電站可以滿足這些能量需求，但要實現這些顯然遙遙無期。
出於以上原因，時至今日仍有不少觀點認為移民火星這類消息只是騙局。2013年4月，總部設在荷蘭的非盈利性機構“火星一號”基金會曾宣佈，將於2024年在火星建立人類定居點，已經從全球20多萬名申請移民火星的人羣中篩選出了1058名候選者。但是在2014年，阿聯酋伊斯蘭事務及宗教基金管理局發出宗教指令，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，無異於“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順，但卻是一件值得堅持的事。正如不久前馬斯克在一次視頻採訪時説的：“這是一件非常艱難、危險的事情。不適合膽小者，你很有可能會死。這會很艱難很難，但如果成功了，那將帶來無比的榮光。”