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陈蓝:中国载人航天的未来是飞向火星还是耕耘地月空间?
关键字: Space X 火箭回收Space X 火箭报价Space X 火星中国天宫二号Space X 太空旅游SpaceX埃隆马斯克【文/观察者网专栏作者 陈蓝】
中国和马斯克
最近两个月,载人航天再次成为媒体热点。不过,和NASA无关,和国际空间站无关,也和航天先驱俄罗斯、欧洲无关。只有两个关键词:中国、马斯克。
9月15日,中国用长征2F-T2火箭成功发射了天宫二号空间实验室。一个月后的10月17日,航天员景海鹏和陈冬乘坐神舟十一号飞船进入轨道,两天后和天宫二号对接成功。11月18日,神十一机组将在完成天宫一号第一阶段任务并创造留空33天的中国载人航天新记录后,返回地面。天宫二号任务有不少看点,比如中期驻留、景海鹏三次进入太空、伴星二号小卫星、包括量子密钥分发和香港学生的蚕宝宝实验在内的一系列科学实验,以及计划于明年进行的货运飞船对接和推进剂在轨加注试验,等等。即便有这么多看点,传统和网络媒体也进行了大量的报道,但和天宫一号相比,公众和网民的热度已经明显降低。这其实非常正常,它表明中国载人航天工程已经进入了成熟阶段,载人飞行任务正在变得越来越常态化。
在天宫二号发射后不到两周,于墨西哥召开的国际宇航大会(IAC 2016)上,SpaceX创始人、有着“钢铁侠”美称的马斯克发布了他的火星殖民计划和近乎变态的巨无霸火箭和飞船(马斯克和国外媒体通常用非正式名称BFS、BFS称呼它们。但抱歉,这两个词直译有点污,本文姑且译成巨无霸,或直接上原文)。万吨火箭、百人飞船、低廉的票价、难以置信的日程表、火星表面燃料生产、百万人殖民计划,乃至终极的“多星球物种”目标,即刻震惊了全世界。作为一个私企,它确定的这个目标远远超过了数十年来所有野心勃勃的、最具想象力的政府航天计划,甚至在某种程度上已经超越了很多科幻小说。然而,你又必须承认,马斯克这些年来夸下的海口,包括私企发射火箭、私企研制飞船、火箭的复用等,无一例外都实现了。所以,对这个疯狂的、近乎臆想的计划,你又不得不认真对待。哪怕它只实现了十分之一,甚至百分之一,也足以改变人类的命运(想象一下,即使只有一万人移居火星,也会对人类命运产生巨大影响)。
SpaceX创始人埃隆·马斯克
同时发生的这两件事情看似无关,但却具有象征意义。它所暗示的是,半个多世纪前由加加林飞天开始的、长期由美俄主导的人类载人航天事业即将进入一个新的阶段。国际空间站将在若干年后结束使命、再入大气层坠毁或交由私人企业进行商业化运营,中国空间站将成为人类在近地空间最重要、很可能是唯一的据点。NASA将把主要精力转向深空飞行,而以SpaceX为代表的美国航天私企不仅将进入近地轨道,还雄心勃勃地将目标锁定在了改变人类命运的火星殖民上。中国将代替俄罗斯成为唯一有能力在载人航天上和美国匹敌的国家,并和美国一起共同引领人类的太空事业。一个崭新的格局即将开始。
中美两国将决定未来载人航天,甚至从某种意义上来说,将决定人类的未来。然而两国的选择却有着明显的差别。无论NASA,还是SpaceX,都对近地空间却并无多少热情,他们的目标都是火星。而中国,却更多将资源投入到地球附近,包括即将建设的近地轨道空间站,以及作为远期规划的载人登月。那么,这两条路线哪条更明智?中国是不是应该采取跟随策略,也要为载人火星飞行未雨绸缪呢?
火星之梦
我们先来看看马斯克的火星殖民计划到底靠不靠谱吧。在墨西哥的发布会上,马斯克不仅公布了巨无霸火箭和飞船的设计及它们的主要参数,同时也展示了猛禽发动机试车和12米直径碳钎维复材液氧储箱实物的影像,目的是提醒大家这不仅仅是个PPT计划。SpaceX设计的火箭和飞船的尺度虽然极为夸张,但仍然基于常规火箭技术,其中比较前沿的甲烷发动机、碳纤维储箱和箭体、太空对接和燃料补给、助推器回收重复使用等也都有一定的实践基础和成熟度。实现这个计划并不需要什么天顶星技术。因此,纯粹从技术角度讲,这个火星计划是成立的。
相比技术,马斯克给出的时间表却切实惊人。SpaceX计划于2018年发射一艘红龙飞船登陆火星,此后每两年就会有一次发射。2022年BFR首射,2026年首次火星载人飞行。就是说,我们所有活着的人都能在十年内看到载人登火这伟大的壮举——这简直就是当初肯尼迪宣布美国要在十年内登月的历史重复。试想,此话如果不是出自马斯克之口,基本上都会被认为是疯子的呓语,没人会理睬。人们从阿波罗时代起就开始谈论载人火星飞行,但半个世纪下来毫无进展。NASA已经制定了火星登陆的目标,但仅仅是送几个人上去,也要等到30年代中,花费上千亿美元——如果出现奇迹的话。按照NASA一贯的德性,大幅延期甚至半途而废的概率极大。马斯克的计划更惊人的一点在于,他的第一艘红龙火星飞船将在不到两年内发射。虽然和BFS相比是个侏儒,但红龙仍将是有史以来登陆火星最大最重的航天器,也将是载人飞船(虽然不载人)在火星的首次软着陆。鉴于龙飞船的成熟度和SpaceX良好的历史记录,大家似乎还挺愿意相信这会成真。
红龙飞船在火星上着陆的想象图
虽然理论上可行,但马斯克的火星计划要变为现实仍然充满着大量技术挑战。举例说,BFR第一级42台发动机已经超过了前苏联那超级背运的N1登月火箭。大量发动机并联的可靠性一直饱受诟病。SpaceX是不是还能如猎鹰九号那样,化多机并联的低可靠为多机冗余的高可靠,还是一个问号。回顾历史,马斯克以往的很多计划也相当激进和超前(例如火箭复用),经常被认为是大忽悠。令世人大跌眼镜的是,他居然做成了NASA和各国航天局几十年来都没能做成的事情。当然,这里面或多或少有着运气的成分。但最近两年猎鹰九号两次爆炸,说明好运也不可能永远都眷顾马斯克。相信他的火星计划也不会例外。
然而,火星殖民计划真正的挑战,或者说横亘在面前、可能无法跨越的坎,是它所需的巨额资金、它的不可延续性及其导致的不确定性。马斯克在墨西哥说,最终去火星的船票可以降到20万美元,就是美国一幢房子的钱,但他没有说降到这个数字之前需要烧掉多少钱。首先,实现2026首次载人登火(那时还不可能卖掉一张船票,也不可能多次重复使用火箭和飞船)需要多少钱呢?马斯克说大概要100亿美元。虽然这已经是NASA火星计划的一个零头了,但以SpaceX一己之力投这么多钱也是非常困难的,估计还得依赖NASA的援手。而即便首航顺利实现,从那时起到船票降到20万美元之间那才是最为艰难的一个阶段。马斯克没有说这个过程需要多少钱,他指望用乘客付船票的钱来支持。可以想象,起初的船票将非常昂贵,飞行的风险也非常大,还需要付出可能是一辈子的机会成本,会有多少人愿意做这样一次说不定是有去无回的旅行?如果没有足够的乘客(移民)和飞行次数,复用的经济性将无法体现,价格就不可能下降。极有可能这个计划会掉入一个不可持续的陷阱。一旦计划失去自我滚动能力,它就非常容易受到外部因素影响而终止。马斯克自己最担心的则是,如果他个人突然离世,公司被唯利是图的人控制,计划马上就会夭折。
话说回来,马斯克从来就是个乐观主义者。对他来说,梦想是一定要有的,万一成功了呢?
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