[深度]解析SpaceX火星殖民计划——有史以来最“扯犊子”的太空项目
笔者本想再开一个连载把SpaceX的火星计划的问题都说清楚，但显然有人比我动作快。著名专栏作者Tim Urban凭借其于依隆·马斯克的私人关系，在宇航大会后趁热打铁推出了他的火星计划解析文章，我尤其喜欢其火星运输成本和未来发展的深度解析。本文原载知乎，本文前半部分为作者土豆泥原创，后半部分为土豆泥翻译，转载已获授权。另外，排除火星大饼，SpaceX的恢复发射和事故调查也有重大进展，卖个关子，下期再说。还有请大家不要忘记观看后天早晨的神舟11号飞船发射任务，有趣的是轨道ATK公司Antares火箭的恢复发射就安排在神舟11的几十分钟后，该火箭自2014年末发射爆炸后整整两年才恢复发射，当年和猎鹰9比肩齐名，现在估计很多人都快忘掉他了吧。
这是一个很长的文章，只是为所有想了解这个计划的童鞋做一个简单的科普：
分为两个部分：1）开胃菜；2）主食。
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开胃菜：
首先，我们来看一下人类这最近50年以来的星际探索：
我把地球—火星连线给截取出来：
对比于一旁星罗密布的月球任务，只有38次上访的火星任务似乎小的像盒蚊香，然而你所看到的月球任务的超大部分比例来自1960~1980年间，抛开冷战的背景不谈，载人登陆的秘技似乎被锁在了黄金岁月之中，无人解锁的后果就是技术断层（载人航天基本都是去近地轨道）。
各位80后的看官可曾记得小时候，总有电视报纸宣传要如何登陆火星，可一讲就是30年过去了。
记得曾经看到过在Quora上关于“我们是如何丢失登月技术？”这一问题的讨论，作为前NASA攻城狮兼宇航员的Robert Frost提供了一个非常客观的答案：
So, when the Apollo program ended, thefactories that assembled those vehicles were retasked or shut down. The jigs were disassembled. The molds were destroyed. The technicians, engineers,scientists, and flight controllers moved onto other jobs. Over time, some ofthe materials used became obsolete.
······
We don't have the factories or tools. Wedon't have the materials. We don't have the expertise to understand how thereal vehicle differed from the drawings. We don't have the expertise to operatethe vehicle.
而伊隆·马斯克这一计划的高妙之处就在于承接了黄金年代的梦想，把30年的断档重新读取，提出了跨星种族的战略，为人类的存亡绝续做一个备份。在如此恢弘的蓝图面前，你需要从云端接地气，下面利用本人非常喜欢的YouTube频道Real Engineering的一个解析视频为大家开胃：
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=a0337v24305&width=500&height=375&auto=0
这个视频很棒，但没有精力配上字幕了，不过好在大部分内容都在文中提及了，主页君注
首先，火星旅行的理论方案有不少，包括利用金星作为引力跳板以及霍曼轨道转移，人类玩的最溜的是霍曼轨道转移（玩儿过坎巴拉太空计划的应该都懂，主页君注）：
在霍曼轨道转移理论中，在离开母星近地轨道1（绿色圆线）之后，航天飞船利用一次加速切入更大半径的椭圆轨道2（黄色椭圆线），在从近拱点（periapsis）运转到远拱点（apoapsis ）之后，飞船再次加速切入半长轴更大的椭圆轨道3（红色椭圆线），这样航天飞船利用两次瞬间加速，将自己转移到更大的运行轨道中去，而现实中，这两次加速是不可能在瞬间完成，但因为引擎的推力不同，实际在加速所耗费的燃料和时间也不尽相同。
其大致计算的原理如下：（如果你懒得理解这个公式也没关系，这不影响您对文章的理解，当然理解了更好，主页君注）
角差是计算的一个关键点，可以清楚的查得地球绕日轨道半径R1=1AU（天文单位，1AU=149597870700m），而火星绕日的轨道半径为R2=1.52AU。把这两个数值带入角差公式，你就可以知道发射火星飞船时地球——火星的相位差，我计算得到的是，也就是44.1°。
下面是个人制作的简易示意图（忽略物体比例）：
先让出火星大约44.1度的相位，这样当火星到达自己轨道的远拱点位后，飞船也正好被纳入火星的引力范畴，这并不是最快的也不是最近的路径，但这却是目前为止最省燃料的方案。
既然说到燃料的节省，那么成本控制就是非常关键的因素了。传统飞船近地轨道运输目前的成本控制为$18000/kg，SpaceX的猎鹰9可以做到$2700/kg，现在的SpaceX还在继续降低成本。
从猎鹰9的发射程序中可以一见端倪：
首先，猎鹰9的一级火箭是由9台梅林引擎提供动力，这种引擎在所有的助推器中有着最高的推重比—155:1（发动机推力和自重的比值，越大越好，主页君注），这意味着梅林引擎可以在最小的消耗内做更多的功，并且效率更高。
在发射阶段，9台梅林引擎可以提供7900kN的推力，旱地拔起550吨的火箭，然后循序地将其加速至5倍的音速。
这种火箭的级间机构（interstage），则是由一台梅林引擎负责在真空中作业。一级火箭在大约离开地表75千米处进行分离，然后把任务交给第二级火箭的引擎，值得注意的是，在完成分离后，级间机构还始终与一级火箭相连。
这跟之前土星5号的原理不同，因为级间机构需要在一级火箭分离前等候二级火箭的引擎使用电子点火启动，这样可以保障完整的分离进行，也是为了防止级间机构在分离时与引擎相撞。当然，猎鹰9不会有这样的问题，同时还能回收利用级间机构，节约成本。二级火箭的梅林引擎被设计成为多次熄火启动运作，目的是将载荷送到指定轨道，或者增加火箭的速度进行霍曼轨道转移到火星。火箭的载荷被储藏在复合整流罩中，这里的空间可以装下一整辆校车。当时机适宜，整流罩就会分裂并从二级火箭上弹走，负载就会从二级火箭上脱离进入近地轨道作业。
同时，一级火箭也开始着降落的过程，冷气推进器点火后将火箭直接翻转，在这个动作完成后，引擎会被再次启动将速度下降至重新进入大气的速度，为安全着陆设计一条精准的弹道。
在返回过程中，栅格翼（主页君这里也经常叫栅格舵，因为猎鹰9的栅格是可动的）被启动以提供气动控制，并由之掌舵。这些是一些精妙绝伦的小型装置，但却能提供在超音速下的超稳控制。这些网格状的构架能在极小的空间里提供超大的控制比表面积，这样即便是在发射阶段也能让它们被收叠起来以减小拉力。
栅格结构的气动机构并不少见，很多导弹都有应用，我国长征二F火箭的逃逸塔上也有应用，不信看后天发射直播，但是逃逸塔上的一般不可动，叫栅格翼可能更严谨些
照比传统的平面翼，栅格翼的尺寸要更小，导致它们产生的铰链力矩更小，也意味着它们需要更小的发动机来实行高速流中的控制。
当一级火箭降落至海平面的高度时，低温气体推进装置、栅格翼和梅林引擎协同运作合力完成移动基地船舶的精确降落。SpaceX使用这种可移动船舶也是一种成本控制措施。当一级火箭飞离后，它正好位于一片开阔大洋的上空，如果这时候它选择陆地着落那么它必须大幅减速、掉个然后消耗大量的燃料回到原始的起点。不过，SpaceX的移动基地可以将自己转送至预定着陆地点，等候一级火箭的回归，这样一来猎鹰9所需要的燃料就会小得多。
SpaceX的标新立异被大多数人着眼于他们的可回收火箭，这多少令他们的制造能力被掩埋和淡化，但这其实同样是他们的革新之巨！SpaceX是第一家实行火箭制造纵向整合的航空公司，换句话说，他们几乎完全是自己独立研发和制造零件完成整合：梅林引擎、铝锂合金的燃料罐、储藏载荷的复合材料整流罩、龙飞船、飞行控制电脑和相应的编程。
如果把航天飞机拿来作比较的话，洛克威尔公司（Rockwell）研制的轨道飞行器，洛克希德马丁提供的外部燃料箱，阿连特技术系统公司（就是现在的轨道ATK公司，主页君注）开发的固体火箭助推器，然后这些大公司同时还有自己的分包合同，每一家分包商必须从售价中抽成来盈利。
如果是自主研发所有部件就省去了利润的被抽成，这中切掉中间商的举动就像是买玉米自己焙烤爆米花，这显然要比去电影院花10刀买一包现成的要便宜不少。同样地，你可以完全地进行质量监控打造更加高效的研发系统。所有的员工可以就新设计和产品直接交流，毫无障碍。
他们接下的打算是发射重型猎鹰火箭，根据他们的预算，猎鹰9火星运载的成本为$15400/kg，但如果是重型系列的话，成本可以被控制在$6600/kg，一个普通美国人的体重大约是80kg，将你在火星的生存成本、旅程的危险程度不考虑在内，去火星的单程估价为每人50万美元。当然，马斯克最终会将综合因素考量后的价格压在这一数字左右。
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主食：
昨天在WaitButWhy的官网上看到了这篇文章：SpaceX's Big Fucking Rocket
作者Tim的原文网页——这实在是一个很黄很暴力的标题
我觉得对于星际移民的小白来说，评价伊隆·马斯克的火星殖民这篇文章就够了，普通人即没有必要去计算霍夫曼轨道转移的参数，也没有50万美元的闲钱去支付这种成本高昂的星族体验。对本人用蹩脚的英语翻译水平而言，这篇博文太长，所以我们略去了最后无用的一部分，翻译了大部分内容，正文开始：
就在昨天，伊隆·马斯克在2016年度的国际宇航大会（International Astronautical Congress ）上公布了第一手关于他们正在研制的饕餮云箭（The Big Fucking Rocket，也可翻译为超（读第四声）大火箭，但明显不太雅观）的细节（这实质上就是本号之前解析的ITS火箭和飞船，ITS为行星级运输系统Interplanetary Transport System的缩写，之前一直缩写为BFR，被网友戏称为Big Fucking Rocket，主页君注）。
几个月前，当SpaceX首次宣布会在今年九月末进行揭幕的时刻，我突然想起因为在2015年对伊隆和他的公司进行过一段时间的贴身专访，也许我的特权卡上还有一些存值可以挥霍，所以我主动出击，询问说我是否可以抢先了解关于饕餮云箭的内幕然后再写一篇相关的博文。
他们欣然应允。哦也。
于是稍晚一些时候，我跟伊隆就通上话了，大致聊了火箭、（计划的）时间轴线以及只露出冰山一角的大蓝图。当然，我们还是一如既往的低调开场：
然后我引入了火箭话题：
最后，我们还是卧机畅谈了一把关于SpaceX正在打造的疯狂机器以及未来的发展。不过，在正文开始前——
这次的博文也是SpaceX这块宝藏的一小块而已，当然了，SpaceX也只是我们这个时代五彩缤纷的故事之一，但我去年好歹也花了3个月来撰写，林林总总40000个字好不好。如果你真的对火星计划感兴趣而且还没有看过SpaceX的博文系列的话，我建议你先从那里开始啃会更好，以下是SpaceX的博文系列：
（这几篇文章更长，推荐你有空读读，不过这些博文是本公众号的早期推送，公众号菜单里也有这篇连载，不一定都要通过文章里的链接开始看，如果你想彻彻底底的了解一下SpaceX的火星移民理念，建议你看看，主页君注）
对那些已经完阅想要有一个更新或者想了解巨鸟火箭的读者们，下面是相关背景的概览：
要理解为什么巨鸟火箭这么重要，你先要理解下面这个句子：
SpaceX正通过在火星上建造一个自给自足、百万人口的文明来实现人类的跨星之梦。
让我们一步一步分析。
为什么要让人类成为跨星种族？
两个原因：
1）这是一个有趣而令人激动的想法；
2）单边下注成本太大（这句是本人的转译，原文意为：把全部鸡蛋都放在一个篮子里不是个好主意）：现在我们都居住在地球上，这意味着如果地球有什么不测——自然灾害或者黑科技自毁，那么人类就狗带了。就像只把一套非常珍贵的数字相册存在一个并不十分可靠的硬盘上，如果你处在那种情况下，你肯定会把它们再次备份到第二硬盘上的，这就是原因所在，伊隆把这个概念叫做“种族的生命保险”。
那么为什么要选择火星呢？
金星（Venus）铁定是不能的了，它那能融化铅的表面温度、令人碎骨粉身的气压以及无法张口呼吸的空气都令人望尘莫及。
月亮的自然资源少的可怜，一天相当于28个地球日，没有大气的话既不能在白天防止太阳的辐射也无法在黑夜中为我们供暖，白天和黑夜都是很残酷滴。
水星的情况也好不到哪里去。几乎没有大气层，太阳辐射爆烈无比。
木星、土星、天王星和海王星都只是披着行星之名的气态巨球。
木星和土星的几个卫星貌似有点宜居的潜力，但那些地方照比火星荒远冷芜，所以为什么要去呢。（为什么土卫六是气态行星卫星中唯一具有浓密大气层的？它与其他卫星有什么不同？ 可以参见知乎上答土主豆泥的其它回答）
冥王星要更远、更冷、更暗，所以别给我提冥王星。
最后只剩下火星了。
其实火星也并不是最优选择，如果它只是地球上的一方水土，没有人会想去的。但对比手边的选项，你会发现它就是个宝了。它冷吧但不是极冷，它暗吧也就比地球暗一些，它远吧也不是那么远，一天的时长与我们几乎一样，这对我们十分有利，特别是对种植地球上的那些蔬菜来说意义非凡。它的表面重力也不是奇高或者奇低（大约是地球的三分之一），成吨的（冻）水和适量的二氧化碳无论室对生存的早期探索还是星球宜居化改造的后期实验都至为关键。综合来看，能有火星这样的选项已经是很不错的了——在多数的恒星系中，连火星选项可能都没有。
为什么要有100万人呢？
这是伊隆根据火星文明自给自足所需要的人口的一个粗略计算，在提到自给自足的定义时，马斯克说：“即便永远不会再有从地球而来的飞船了，这个殖民地也不会消失殆尽”——这需要一个体量巨大的工业基地，而这个工业基地要比在地球上建造的难度大的多得多得多。
换句话说，如果为了能保证运行2号硬盘必须依赖1号硬盘的话，那么你的相册其实并不算真的备份，不是吗？2号硬盘的意义在于当1号硬盘永久性毁坏后的绝处逢生。
虽然“地球”硬盘可以被各种碉堡的原因摧毁——天外陨石、人工智能、政客或者生化武器等等，但是对于那些并不怎么显著的可能性，伊隆也有着自己的担忧，例如地球飞船不再开往火星，因为这里的文明已经无能为力：
从地球发射的宇宙飞船可以因为各种缘由被搁浅——第三次世界大战、宗教征伐或者温水煮青蛙般的文明慢性自毁。曾几何时，古埃及人能够建造金字塔，然后他们就慢慢遗忘，然后他们又损失了翻译象形文字的能力，直到罗塞达石（又叫罗塞塔石碑，上用希腊字、古埃及字和当时的通俗体文字镌刻了同样内容，互为对照，主页君注）的出土。罗马人同样，他们当时具备自来水、开凿沟渠的先进技术，然后就分崩离析了。曾经的天朝具有世界最大的帆船舰队，他们乘风破浪远至非洲，然后某个皇帝竟然下令将所有成果付之一炬（作者按，此处Tim Urban应该指的是明宪宗朱见深年间发生的郑和档案被毁事件）。所以你永远不知道接下来会发生什么。这一难题的关键阀值在于文明自给自足的人口数量和物资总量。所以他的计算是大约100万的人口和大约1千万到一亿吨的物资。
再换句话说，不要让我们坐等这样的事发生。
好了，那么你他喵的如何才能带着100万人飞到火星呢？
你只要搞定绿色部分就好了：
这也确实有点简单。只要我们能在地球上找到一百万既想去火星逛逛又足够有钱的人，那么就会在火星上有100万人。
不幸的是，现在黄色的集合很小而蓝色的集合压根不存在。
伊隆觉得——某种程度上我也认为——如果蓝色的集合足够大，那么黄色的集合用不了多久就会自动达标的。如果你得知票价合理旅途安全而你又能毫发无损的归来，很多人会愿意上船的，当然最难的部分就是蓝色集合了，问题就摆在这：
上一次美国国会就此事与美国国家航天局相商，得知火星游的五人团报价是500亿美元！平均一人100亿美元！伊隆觉得要让蓝色圆圈足够大，就要把人均降到50万美元。这可是市价的1/200000！
1/200000，二十万分之一！
这就好比你指向整个汽车行业说：“现在一架新本田要花2万美刀，但如果现在要让整个产业活泛起来，我们必须把本田新车的价格降到1美元。”
怎么会这样？
缘由如下：
想象一下一次性飞机的设计思路：它们起飞，冲向目的地，然后突然所有的乘客一起跳伞降落而不是跟机登陆，因为飞机会坠向大海然后炸成面片。根据这个思路，每架飞机只能服役一次，想要搭载下一趟航班，你就得再造一架飞机。
这样的一张船票要花150万美金。
太空飞行花销过高的根本原因是我们的登陆方式太过残暴——在海洋中撞毁或大气中焚化。
当伊隆开创SpaceX的时候，他就决意要解决这个问题。考虑到之前没人成功过，这确实是一道登月难题——包括美国和俄罗斯在内的国家已经斥资百亿而寻求突破不得。但SpaceX在几年间如庖丁解牛、步步为营，在经历了几次反复试错之后，他们终于在2015年的后半截搞定了这一难题：
然后他们一次接着一次的成功，然后就如家常便饭，（确实如此，刚刚过去十个月，SpaceX成功回收火箭就已经根本不是新闻了，主页君注）下面是最近一次的白天着落场景：
很快，史无前例地，之前用过并回收的飞行测试型猎鹰9将会为SpaceX执行一次全新的任务，正式地为SpaceX的火箭贴上“可再利用”的标签。派一支二手火箭执行任务，你只需要支付推进剂（燃料和液氧）和一点例行维护的费用。这直接节省了太空飞行成本的100甚至1000倍。详见：火箭复用之梦终于成真，SES公司正式成为SpaceX首个”二手火箭“客户！
这样的话，我们就只剩下19/20或者199/200的预算来裁剪了。其中的一部分可以通过一次运载100或更多人次的航行来缓和掉，一次五人团的效率太低（国会给NASA的提议）。剩余的部分可以通过一些易行的创新技术中和掉，比如在轨道上的二次补料（把预算降个5到10倍），再比如在火星上制造推进剂，这样你就不用随身夹带返程专用推进剂了（再把成本降个5到10倍）。以后再就这些细节详谈。
突如一夜春风，SpaceX就轻轻地把价格降到人均50万美刀，而且还可能降得更低（伊隆认为价格最终可能降到人均10万美金以内）。也许你还没有注意到，但SpaceX已经在紧锣密鼓地进行技术创新为要将价格变革到底——这是一场打开想象之门的革新。只要这场变革走的足够远，SpaceX
百万人火星游团购的愿景可能会真真切切地——童叟无欺地——掷地有声地实现。
火星，我们要来了。然后这周，SpaceX为我们展示了御用坐骑：
饕餮穿云箭
“这实在是太壮观（一颗赛艇）了。我现在每周都要见它一次，吓得我都泰勒展开了。”
伊隆从嘴里蹦出这几个字。
不要惊讶，当你真的了解他正在建造的超大火箭，你就会理解的。
首先，让我们先把手边的资料拿来压压惊：大家通常都会说太空飞行很难。到今天为止，只有那么几百人到过太空，只有那么几个国家具备空间运载的能力，而人类的太空飞行历史被局限在几次以内还包括那些悲剧的发射事故。要知道，发射超级重、易碎而又充满爆炸性液体的东西穿过大气层又不出任何故障那是洪荒之难啊。
不过现在当我们讨论载人航空，其实我们基本上在说近地轨道的运人——在地表以上大约161到1931公里的那层空间。正确地来说，他们只是前往头顶上402公里的国际空间站。人类曾走过更远的丰功伟绩来自于那十几个美国人在60年代的登月，脚步停在了40万公里远的月球上。
当地球与火星相距最近时，火星大约在550万到970万公里外——照比地月距离远了将近200倍，比国际空间站的距地高度远了20万倍。
月亮就在1光秒之外。
而火星远在3光分之外。
火星很远。
伊隆喜欢拿地球—火星之行与横跨大西洋对比，以那个比例尺度量的话，登月只不过算是穿越英吉利海峡（而飞到国际空间站只不过是在岸边36米外的码头停靠）。继续这么比较的话，“一颗飞往近地轨道或者月亮的火箭基本就像一艘海洋渔船，与之相比，千倍于这个距离的火星之旅就像一个殖民运输系统。”
最重要的是，载几个人或者一个卫星去近地轨道也许物有所值，但如果你是一路奔向火星，你就需要加大载量（才能物有所值）。所以你必须加大容量，加上很多很多。把距离因子与负载因子相乘后，伊隆解释一个地球—火星的运输系统“毫不夸张地说就得比现世发射体系的运能高上个一百万倍还不止。它不得不这样。”
同时，它还必须得是无上领先的才行。伊隆解释道：“不仅要大，它还需要更高效。简单地把火箭类别为‘小而精’或‘大而蠢’是一种错误的二分法。人们总是理解为‘傻大个助推器’，这是不对的。你需要一个大块头大智慧的助推装置。如果你要进行火星殖民的话，你就没得选——体量必须巨大运能必须高效。”
因此这就是你要做的——运能比现有最好的火箭高上个百万倍但同时还必须兼具高效、智能以及活好（太污了）。
这就是SpaceX正在打造的饕鬄云箭，来打个招呼吧：
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=j0332ccooyc&width=500&height=375&auto=0
很难理解它的伟岸是吗？换个姿势再来：
再换个姿势：
它的长度可以将将与橄榄球场的对角线平齐，不会延伸至看台区。
再从这个角度来看：
它就是个摩天大楼。或者按伊隆的话来说，“目前为止最大的飞行物。”
在昨天的展示中，伊隆解释说这并不是对它模拟样板的初窥或是什么艺术家的假想图——这是真真实实的它的全貌！这是他们现在着手建造的实物。
不幸的是，SpaceX似乎在为它命名方面经历着存在感危机——起初是叫它“火星殖民者”，然后（因为它可以不止跑到火星那么远）又重命名为“星际运输系统”（Interplanetary Transport System），然后在昨天的报告中，伊隆说他们还没有拿定主意，但是那架以火星之旅为处女航的宇宙飞船可能会被叫做“黄金之心”，所以目前为止没人知道这只超大火箭真名是什么。
这就是为什么——直到我听见有别的名字——我将会以伊隆曾经提到过名字叫它——饕餮云箭（ the Big Fucking Rocket ，简称BFR）。
饕餮云箭是真尼玛大啊。足有122米高的它，相当于40层的摩天大厦。直径为12.2米，底盘可以容下整架校车了。它的质量超过了庞然大物——土星5号运载火箭的三倍还多，产生的推力也是后者的三倍还多，要知道土星5号可是阿波罗计划的王牌，现有的人造火箭最大尺寸纪录保持者。
下面是它与其他几颗火箭的排排坐：
（点击图片查看细节）
当你把它们的运载力——有效载荷的重量（货物+人）再加入比较的话，差距上会更加极端：（点击图片查看细节）
为了方便比较，SpaceX的骁将猎鹰9号火箭可以搭载4吨的有效负载前往火星，而重型猎鹰火箭——即将要成为当今动力最强的火箭——能够搭载13吨的载荷前往火星。伊隆相信，饕餮云箭最初将可以承载几百吨的载荷到达火星，最终的承载力度可以增加到1000吨。这一数据的夸张程度——比蒙级的重型猎鹰箭的载荷也只不过饕餮云箭终极形态载能的1%——确实让人难以接受。
现在，有一点很清楚的是——这艘我们一直叫做饕餮云箭的东西其实是由两部分构成：一艘加农级宇宙飞船坐落在一架泰坦级助推器上。
泰坦助推器
让我们开始聊聊助推器。这个25层楼高的助推器——又名饕餮云箭的真·火箭——就是伊隆所说的“超级禽兽”。它是有史以来最大号的推进器了。在物理尺寸上完爆所有，那是毫无疑问的，在推进功效上更是冠绝群雄。
在之前那篇SpaceX的博文中，我提到猎鹰9号的9台梅林引擎，以及它们是如何运转动力拉着一堆由40辆汽车叠加在一起的重物上空的——加在一起的话，猎鹰9号的整套引擎可以拉动360辆汽车。而重型猎鹰，在动力十足的27台梅林引擎的发动下，可以提起足有1000台汽车组成的庞然重物冲破云霄。
这架泰坦助推器坐在一台不同寻常的引擎上：猛禽火箭发动机（Raptor (rocket engine)）（想了解猛禽还是安利下我们的上篇文章：[深度]从闭门羹到猛禽—SpaceX坎坷的发动机之路（完结篇），主页君注）
猛禽引擎与梅林引擎的相似度很高，但有一个关键不同——在大幅提高室压的条件下，SpaceX把猛禽的推力提高到梅林的三倍以上。
单只一台猛禽引擎的推力可以达到310吨——相当于可以拎着172辆车的车堆或者一整架波音747上天。这只是一台猛禽的内功而已。
而泰坦助推器具有42台这种禽兽。加到一起，就是闻所未闻的13033吨推力，足够推动7000辆汽车或者50架大型飞机去到太空了。
42发并联可靠性的问题我们还是等重型猎鹰明年5月首射之后再聊
加农宇宙飞船
所以接下来就是航天飞机了——当然SpaceX叫它星际航空飞船，我是肯定要叫它加农宇宙飞船（the Big Fucking Spaceship）因为这听起来更有趣一些。这艘安装在泰坦助推器上面的加农飞船看起来酷味十足（为了防止你被超大（big fucking）这个词给弄晕了——超大飞船装在超大推进器的顶端集合而成之前一直称呼的超大火箭）。加农飞船是保障火星之旅人财俱到的交通工具。在完成任务后，它将独立自主地完成发射离开火星并带着归程人员返航。
加农飞船有16层楼那么高，船身最宽的部位有16.8米，除了能承受几百吨甚至最终形态的一千吨货物之外，加农飞船在开始还可以运载100人，当然伊隆相信随着时间的推移，人数可以增长到200甚至300——就像一艘宇宙巡洋舰。
在9台猛禽引擎的协助下，它自身就可以提供远超当今任何一支火箭的发射推进力——这其中也包括明年要面世的重型猎鹰火箭。在（火箭的）第二阶段，货运型飞船加载的推进甚至要比第一阶段横扫千军的动力火箭还要强，这实在是太变态了。
这是一张它的近距离截面图：
我问伊隆上船的感觉如何，他说：“额，你见过像巨舰那么大范围的微重力场吗，我是说，这将会非常有趣的。你可以到处漂移。”真是一个好主意。
在报告的问答环节里，他补充道：“这真是即有趣又兴奋，你不会感觉到拥挤或者无聊。乘务舱的设计就是为了让你们能玩零重力游戏、能飘带逛，里面还会配备电影、讲堂、客房外加一个大餐厅——让您的旅行变得趣味十足。”
嗯，对了，现在也给我报个名。一艘零重力的巡洋舰，哈。还有这种视野：
对了，如果你将要成行，这个流程你最好知道一下：
1）登机。饕餮云箭将会从佛罗里达州的卡拉维拉尔角的LC-39A发射台发射——阿波罗宇航员们征途开始的相同地点。（在那里发射的）原因是那块发射台的台面大的夸张，因为在当时没人知道今后他们造的火箭能有多大。当你到那之后，乘电梯至塔楼，再穿过舰桥到达加农飞船。
2）起飞。记好安全带之后，饕餮云箭就升空了。几分钟后，第一阶段的泰坦助推器就实行分离，然后返回地面。加农飞船继续飞行直到近地轨道。
3）在轨道上补给燃料。再安全着陆至地面后，泰坦助推器会被安上一枚新的加农飞船——充满推进剂（液氧和甲烷）。然后它再次升空准确地把灌满推进剂的加农飞船送到指定轨道上与你的飞船对接。传送推进剂的过程就像两只虎鲸手把手言欢。
这个过程要反复好几次直到你们的燃料被补满。这一过程非常关键：A）降低这趟旅途的成本；B）让行程加快。人们总是觉得火星之旅要花上六到九个月，但是加农飞船三个月就能搞定。
4）前往火星。这是三个月在微重力下的快乐时光，这也是三个月让你开始对船友产生厌烦的时光。在旅途中，飞船使用冷气推进器进行姿态控制，用超大太阳能电池阵充电：
5）进入火星大气层。考验防热盾的时候到了：
6）火星登陆。跟第一阶段着陆地球的方式一样，垂直着地。
7）在火星上生活执行秘密任务。如果只是在殖民的早期，你也许会在那里工作帮助夯实工业基础。往后的话，那么项目就广了去——科研、创业或者纯粹的探险，又或者用核弹可以改变火星生态。
8）本地特制推进剂。这将会是火星早期的关键产业之一。推进剂包括液氧（O2）和甲烷（CH4），二者可以很便捷地从当地丰富的冰（H2O）和二氧化碳资源中提取（火星大气的主要成分），他们将会本地特制的推进剂给源飞船“上膛”，好让它准备好回家的路。这么做的话会节省启程时装带归程燃料的成本。
9）留或走。如果你要回家，请搭乘最近一趟的火星航班。
10）垂直落地。跟你之前在火星登陆的方式一样。这艘加农舰将会通过例行维护为两年后重回火星做好准备。
11）看着自己成为一个装逼都带着火星味的烂屌。
任务完成。
这张略有晦涩的示意图算做总结：
以上就是关于饕餮云箭的简介和原理。（附送一个坎巴拉太空计划初步模拟的ITS视频）
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=z0333zp9d9o&width=500&height=375&auto=0
下面我们来聊聊这部“大片”将要如何上映。
飞天计划
回到现实中来。所以我们如何才能从“这有一支五年内可以发射的超级先进的潜力火箭”跳跃到“我们是一个在火星上有100万人口殖民、如日中天的跨星种族”这一步呢？
一万次航班就可以。这是伊隆·马斯克认为火星人口在一百万达标所需要的加农飞船的航班数。
为什么要一万次？因为在大多数航班中，至少有100名乘客，而且这个数字会随着时间而增长——但每次也都会有人从火星返航。坐落在加农飞船底部的将会是一间大型的货舱，为了满足百万人口的自给自足，伊隆觉得我们将会需要至少一千万吨物资的供应。如果按照他们设想的，SpaceX能在相对较快的时间内将货运载荷的容量提升至1000吨的话，那这一切才有可能在一万次航班左右发生。
那么这一万次航班什么时候启动呢？
那么让我们看看地球—火星的会合日历——也就是地球于火星相距最近的日期（叫做“火星大冲”）。地球的轨道在火星的内测，因此地球的公转速度更快——大约也就是每隔26个月，地球给火星套了圈然后它们差不多就靠的很近了，那时候地球—火星转移就可以开始了。
因为最近一次的火星大冲发生在2016年5月22日，所以我们现在离火星很近。如果你跟我一样是一个追“星”族，有点像“卧槽，看那有一颗异常明亮的行星，让我拿出我的星象指南软件查查这是哪颗行星然后告诉我身边的每个人，然后再一次发现没人鸟我，因为这些人都是坏蛋。”的那种感觉，那么你就会知道今年的整个夏天，火星都在整个夜空中及其璀璨和明亮。一年之后，火星将会在太阳的另一侧，天空中就一点都不会有它的影子了。
2016年的地球——火星大冲也是十分特殊的一次，因为这将会是最后一次没有多少人关注的大冲。为什么？因为从2018年7月的下一次起，SpaceX将会每隔一次火星大冲就进行一次发射任务，然后每次都会见诸头条，下面这个是一个暂定的日程表，前提是万事俱备的话：
2018年7月：发射一艘载货的龙飞船（也就是我们之前说的红龙飞船，主页君注）去火星（猎鹰9号的加强版航天飞船）。
2020年10月：发射更多的龙飞船，装载更多货物。
2022年12月：加农飞船去往火星的处女航。只带货物。这就是那只伊隆叫它黄金之心的飞船。
2025年1月：加农飞船载人火星行的第一航。
让我们往回看，再读一下上一行的文字。
2025年1月：加农飞船载人火星行的第一航。
你发现了吗？
如果一帆风顺，火星的尼尔·阿姆斯特朗将会在8年后迈出人类的一大步。
并且没有一个人会对这件事感兴趣。
但他们最终会的。因为在龙飞船开展火星之旅的那时候，也就是从现在两年后的时间内，媒体的大肆宣传会尘喧直上，在2022年的时候定会直达G点，因为那时加农飞船将会最终完成发射、前往直至降落火星的任务，街头巷尾将脍炙人口。
当首批加农飞船的宇航员被公布并家喻户晓之时，整个热潮将会指数爆发，人们将会钦佩他们的勇敢，因为每个人都知道不测风云后无法生还的情有可原。然后，在2024年他们将会开展一段三个月的星际之旅，今日头条将成家常便饭。在他们进行登陆的同时，地球将开始实时直播。就像1969的重演一样。
这一切正在发生之中。
当人们问他关于处女航与火星的阿姆斯特朗的时候，伊隆显得并不开心。他说，这并不是在帽子上插上一个跨星种族羽毛的人类虚荣，他很快就指出：“载人登月确实一颗赛艇，但话说我们的月球基地在哪呢？”换句话说，让人类与火星完成击掌以示炫耀并不重要——重要的是把在火星上打造一个完整的自给自足的文明的全面展望执行到底。
就算我鼠目寸光吧，但我确实很为2025年激动，将会十分令人期待。
总之，在那之后的下一次火星大冲会发生在2027年左右。这一次，如果计划无变，多批次的加农飞船将飞往火星，带着比2025年第一批更多的人一起飞。而那艘2025年起航的飞船——太空的“五月花号”——也将会王者归来，带着部分第一批的火星先驱者们返航。迎接这些国际英雄的将是万人空巷的欢呼，而那艘传奇般的飞船将会躺进航空航天博物馆颐养天年。
届时，我们将会紧紧地抱着电视，因为那拨到达火星的成员将在2025成员艰辛的工作上添砖加瓦。先期的火星殖民者像早期的大陆移民者一样困难重重——只不过火星的要格外的艰难。他们不仅仅是真是要从零开始——挖矿搬砖采石冶炼，为首批的地下宜居村落奠下地基，筹建首批火星医院、学校和温室农场，兴建大型管道系统为村庄供水，建造首家火箭推进剂制造工厂，而且还不得不穿着厚重的太空服干这些体力活，在这不毛之地上抬起头来发现心中所念所及的牵挂全部汇集成夜空中一个淡淡的蓝点。
这确实会很艰难，但对于我们这个世界的开拓者来说，付出这样的代价是值得的。伊隆说：“在地球上，只要你想你在一天之内就可以去到任何一个角落。在这里，已经没有任何物理的限界可言。现在，宇宙才是我们的边界，对于任何具有探险精神的人来说，宇宙的探险才是心向往之。”
在2029年的4月，SpaceX将会运送一批更大组别的飞船、人员和物资前往火星。这一次的航行，也许不会那么吸引眼球了。到2029年时，我们可能会习惯于火星上人类的影子，也会对每隔26个月的往返大迁徙习以为常。
不断增长的火星殖民将会吸引更多的淘金者——就像那些在15或者16世纪上窥见大航海展览的人一样，饥渴般地希望成为其中的一份子。当我询问伊隆关于这块小小的殖民系统将如何扩张和进化时，他告诉我：“你就把火星殖民想成一个刚由受精卵进化而成的有机体，之后它会成为多细胞机体，然后进行器官的分化——所以这一路下来它不会给人完全一样的感觉，就像在詹姆斯敦的第一批定居者一样，他们早已不是如今美国的象征。这对于火星也一样——火星将会成为一个新的新世界。
2031年、2033年和2035年的火星大冲将会为这个新的新世界带来更多的人力，在这个阶段，处于萌芽阶段的火星城市就会成为我们生活的一部分。我们会选择自己喜欢的记者，不断刷新他们从火星上发回的推文。我们会目不转睛地盯着火星第一期的热播真人秀，然后一部分人就会开始思考：“我是不是应该趁着未老前在这些大冲年份里报个名去火星火一把。”
到2050年，火星上将有超过十万的人类。你儿子工作的那个企业，可能在火星就有分公司，他将会跟几个工友道别，因为他们马上将要前往火星进行为期52个月的调任。你的儿子告诉你他没有去的原因是他不想让他在读9年级的女儿离开她现在的生活和朋友圈。但他告诉你你的孙女正在申请一个教育项目，内容是在她17到23岁之间可以到火星学习并拿到一个城市规划设计的学位。你忧心忡忡，尽管你知道你的担心是多余的。这只是你的记忆还停留在火星的征途既危且险的年代，你身体的一些部分还在排斥这个世界。万一她决定不会来了咋办？
到2065年，火星的早期移民可能看上去就显得有些原始了。在早期的几次迁徙里，只有几艘飞船载着区区100名乘员出行，这几乎是成本极高的旅途，花了三个月到那之后发现只有几个非常累人的企业可以工作。
在2065年，每次的火星大冲就会有超过1000次航班，每次的载量可以超过500人次，运送超过1000吨的物资。在每隔两年的旅途上就有50万人次的出行，不到5万人返回，这是因为随着更多的飞船投入使用，每一次的地球—火星迁移运能都会随之提升一点。这个旅程现在只需要花费30天、仅仅6万美元（换算成2016年的美元市值）——大多数人可以用火星上收入不菲的工作来支付船票钱（在早期火星城市的扩张和兴建时，劳工属于稀缺资源，高度需求）。
很多人会逐渐开始怀念火星殖民的奠基时期，SpaceX的画面被重新记起——一副掺杂着来自SpaceX自己的经费或者运送物资的客户的资助、自己的雄心壮志、天马行空和肝胆过人的开创简史。但现在，已经有十几家公司运营者地球—火星专线，成百家的企业谋求在火星上的发展和契机。并且，地球—火星的交通专线就像我们今天乘用飞机、高铁和公交一样——完全通过买票实现。
又一个十年之后，2074年的火星移民彻底地将火星人口拉至100万。几场小庆典在两个世界举行以纪念那望眼欲穿却等候多时的里程碑树立，尽管很多人可能都没注意到。
我所说的一切都是基于我跟伊隆的电话聊天，其中一些数字是直接来自于他——比如像最后一段，完全由他口述，“在这一切开始后大约50年内，我希望我们能达到100万人的指标。”当然，其他时候，我也进行了适当地推理和延伸，根据他所给的预测来描绘无限的未来。但这一切都基于这里的现实。至少，都是基于伊隆对于实际状况的最佳解读。在描述每一件可能还属于预测或是设想的事情之时，他显得非常谨慎，“如果一切顺利那么这也许会发生——但我们无从得知，而且很多事情也可能中途变卦。”他是这么强调的：“并不是说SpaceX就具有一切的答案、我们能解开每一把锁或者所有难题——而是说我们要给大家展示这些可能。但是这离确定还远着呢。”对于那些可能的节外生枝，他倒是列了一堆清单比如第三次世界大战，他最大的担忧来自于壮志未酬身先死，SpaceX可能就会转手他人，于是乎弃火星文明开档于不顾，却全力榨取公司的一砖一瓦竭泽而渔。(这或许就是SpaceX一直不上市的原因所在吧，主页君注)
（全文完）
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