SpaceX“行星际运输系统”的演变（一）
一直以来，伊隆·马斯克创办的SpaceX公司都想研制一种能够廉价输送人员和货物前往火星的“殖民飞船”，包含飞船在内的整个系统暂时被称之为"行星际运输系统"（Interplanetary Transport System，下文简称ITS，也就是早年的MCT）。但最近种种消息表明，SpaceX公司这个“一步登天”的计划有变。公司正在改为认真的设计和筹划一款具备类似功能，但规模和运力都小一些的“微缩版ITS”。其实笔者早在去年IAC大会之后就曾分析过，假设SpaceX在殖民火星上是认真的，那么从已有的猎鹰系列火箭直接进化到ITS是既不现实，也不合理的，公司显然需要一个介于两者之间的中间形态来进行必要的技术积累和验证，同时将经费控制在合理范围内。由于缩微版ITS的具体设计基本要等到今年IAC大会才能曝光，我们应该趁此机会提前温习一下ITS从构想诞生至今的来龙去脉，所以我们特意遴选了一篇来自国外著名航天论坛的长达数万字的ITS文章，希望从头到尾彻底剖析这个“惊世骇俗”的航天系统的前生今世。原作者Phillip Gaynor，Dixon通译全文，FP校对，跆拳道大灰狼排版配图，今天是第一期。
我们要讲的是左三这东西的来历（好像混入了奇怪的东西）
译者声明：
本文为一名SpaceX爱好者自翻，语文不好多见谅，毕竟我还是个刚毕业的学生（┑(￣Д ￣)┍），只用于学术交流，严禁用于商业用途。
原作者前言：
本篇文章的目的为“行星间运输系统”的演化提供一个广泛且完整的纵览，在我找到的资料里显示这与SpaceX的起源的关联超出我的想象。这导致本篇为Chris Bergin（下一句中NSF网站的老板）写的文章比起我原来预计的要长很多。这篇关于ITS探讨（本文原载于NASASpaceFlight（以后简称为NSF） L2讨论版，这是一个付费会员板块，你现在免费看到了付费外文的中文译文，该板块有不少大牛、SpaceX及NASA的工作人员在内）的目的是创造一个地方来完善本篇文章。创造此篇文章的过程是充满愉悦（偷税= =）但也有着非常大的工作量。
没错，就是这个网站
此篇文章的起源要追溯到我（作者Hyperion5）和Dmitry在2013年时想要弄清楚SpaceX的火星火箭长什么样。Dmitry和我当时综合了一些在NSF上只基于推力和循环方式推断Raptor引擎的一些文章。当SpaceX在几个月后终于提及火星起降级的载重量时，一位NSF的成员Lobo向Chris Bergin提及了我们的工作，Chris B希望我们在L2（NSF一个版块，级别更高）更深入的去研究。随着时间的推移，我们增加了新的有着不同背景的成员们：工程师背景的：Lobo、Lamontagne、一位匿名成员（都为NSF用户名，下同）；爱好者并有着高等学位（硕士及以上）的：Lourens、一位匿名成员；以及行内专家clongton 来使NSF的SpaceX火星计划更充实。我们甚至获得了NSF的常驻渲染专家okan170的帮助，来为本文制造精美的图像。我们首先依靠公共信息和我们自己的工程眼光，将工程图纸、3D渲染和最终模拟ITS的成果组合在一起。然而随着时间的推移，Chris B获得了更好的信息，所以我们改变设计去适应这些新的改变。我也利用Ashlee Vance所著关于Elon Musk的书籍填补了以前缺少的一些细节，同时这使得我了解到Musk的火星野心与SpaceX本身的存在有关。
我希望感谢为此篇文章努力工作研究的人，包括：设计团队、Chris B和Okan170。是他们的工作与支持造就了这篇文章。没有他们的话这篇文章在一开始就不可能存在！（原文就是感叹号）祝读者阅读愉快以及告诉我们你发现的问题。
The Evolution of the Interplanetary Transport System
行星运输系统的演化
By Phillip Gaynor
2016年9月27日，SpaceX首席执行官Elon Musk（也叫伊隆·马斯克，还有叫马一龙的，不知道咋翻译的）在墨西哥瓜达拉哈拉举行的第67届国际宇航大会上公布了行星运输系统（ITS）。 在他备受期待的演讲中，Musk详细规划了有史以来最大规模的火箭，使火星甚至更远的行星的殖民化成为可能。
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=q002144axze&width=500&height=375&auto=0
这个长篇连载会告诉你一个登录火星的执念是如何演变成这段动画的
庞大的ITS将由计划成为世界上最先进和最高室压的化学火箭发动机的42台猛禽发动机提供动力。在发射的级间分离后，一级助推器将返回地球并精确的落在39A发射工位上。
火箭第二级，也就是ITS星际飞船，可以携带多达100名殖民者以及上百吨货物。它将由六个真空版的猛禽发动机推动，并具有用于大气再入的热防护盾，在飞船着陆地球和火星时，ITS飞船通过三台猛禽发动机和三个可伸缩的着陆腿垂直着陆。为了使ITS太空船能够进入火星并返回（注：原飞行计划中并不包括返回燃料，返回所需的推进剂火星就地制造），它将和形状类似的ITS货运版飞船在轨道上进行太空加油，这是奔向火星的第二阶段。
网友构想的ITS飞船生活舱内部
一旦加油完成，ITS太空船将向火星出发，并在几个月的旅程中维持船员生命。 在火星，它将再入大气，通过大气减速和引擎反推来安全地降落。
在卸载完货物后，ITS太空船将使用当地资源、专业设备通过Sabatier反应就地生产推进剂。 然后，ITS将被发射回地球，在这里，它将着陆在离它的发射台不远的地方（LZ-1）。
网络配图，感谢本图译者
Musk相信，ITS系统完全可重复使用的特点将最终使火星殖民地的经济性相对于现有计划降低5000000%。宇航员协会的多名大咖出席了本次大会演讲，例如美国宇航员Buzz Aldrin——第二个在月球上散步的人（登月第二人，他也出席了上周在北京召开的GLEX 2017大会），以及火星协会的创始人罗伯特•祖布林等。
祖布林博士（右）的“火星直击”任务架构深深的影响了马斯克（左）和他的ITS，尤其是就地制造返程推进剂和地表对火表的任务思路，请注意两人所捧的东西
在这雄心勃勃计划公布的同时，演讲得到了全球的工程师，科学家，太空爱好者和公众的热烈反应。（本号曾有大量报道，详见文末链接）这也是第一个由私人火箭公司提出的太空殖民计划，并且计划有着较高的可行性，因为该方案比传统方法便宜得多（目前只能说看起来便宜）。同时，这个方案依托了之前数十年太空探索工作的成果。
过去几十年里，从科学上进行设计火星旅行方案的第一人是纳粹德国V-2导弹计划的前任负责人——冯•布劳恩博士。 1948年，在为美军工作的同时，他出版了一本名为《火星计划》的严肃读物，介绍了如何登陆并探索火星。
《火星计划》一书封面，成书时人类对火星的认识还很浅薄，但天才的冯•布劳恩博士仍然在书中做出了众多疯狂而又真实的技术想象，书中设想人类在上世纪80年代就能如封面一样踏足火星，事实是这个时间表已经推后半个世纪，如果你英语好的话，非常值得一看
在计划里，冯•布劳恩博士（Von Braun）设想了将10艘完全可重复使用的太空船发射到轨道上，飞船由使用红烟硝酸和肼推进剂的发动机驱动。 然后，舰队将使用最优霍曼转运轨道向火星运送70人。 一旦登陆火星，宇航员们将停留443天，然后发射回到在火星近地轨道上的太空母舰并返回地球。
现在看来，这些计划相对于当时的时代是十分超前的，他们依赖于二十世纪四十年代后期粗糙的宇宙知识。 后来发现，火星的大气只有预计的十分之一，这直接否定了使用载人滑翔机登陆火星的方案。 冯•布劳恩也没有考虑到外层空间的辐射，而这些在美国第一颗卫星探索者一号发射十年之后才发现。
1990年，来自马丁•玛丽埃塔（Martin Marietta）的工程师罗伯特•祖布林（Robert Zubrin）和大卫•贝克（David Baker）脑洞了一个新计划叫做“火星直击”（Mars Direct）。火星直击的方案表明，使用当前技术的火星旅行不仅是可行而且是有限预算的情况下是可能的。这是问题的关键，因为高昂的成本是导致国会取消总统乔治•布什当年太空探索计划的直接原因。在马丁•玛丽埃塔（Martin Marietta）公司，一个由Zubrin领导的12人队伍计算出了一个前往火星的简单方案。
火星直击的“红宝书”，各大书店均有销售，618就可以下单来一本
方案的设想是使用战神V运载火箭直接向火星发射一台地球返回级飞船（ERV）。 ERV将配备一个小型核反应堆和专门设备，在火星就地上生产甲烷和液氧推进剂。在ERV离开地球二十六个月后，人类将向火星发射一整个火星居住舱（Mars Habitat Unit ，MHU）并降落在ERV附近。 18个月后，加满燃料的ERV将会挣脱开火星引力并返回地球。这个方案的一大亮点是将MHU留在火星上以便在将来任务中继续使用，而将来的人员将使用新ERV到达火星。 当然，总是需要有一艘多余的ERV待在火星上以备不测。
“火星直击”的发射序列，相对于布劳恩博士的超大“脑洞”而言，更加现实也更经济，但反之也带来了很多风险
尽管Musk庞大计划的规模与冯•布劳恩所设想的相似，但是Musk的计划在细节上更像是祖布林的翻版。（这句很关键）Musk火星的梦想始于20世纪80年代后期，当他还在南非比勒陀利亚男子高中念书时，他就爱好于发射模型火箭并开始幻想对于其他行星的殖民。在1989年前往加拿大后，他对于太空的兴趣沉寂下来。在那里，他进入了安大略省金斯顿的皇后大学，最终转到宾夕法尼亚大学，获得了金融和物理双学士学位。
在大学期间，Musk相信他，有三大领域的发展可以改变人类的未来：金融，太空和太阳能。哦，天啊，他真的这么做了，这真是个悲伤的故事
在1995年，当Musk与他的兄弟Kimbal一起创建了Zip2时，Musk的事业开始起飞。当Compaq公司于1999年2月收购了Zip2时，Musk所拥有的7％的股份价值2200万美元。 不满足于当时成功的地图黄页服务，在接下去，Musk创立了X.com以求改变金融业。 紧接着，X.com与对手公司Confinity进行了商业上的激烈竞争，到2000年3月，两家同意合并，Musk接任首席执行官，并成为合并公司的第一大股东。
由于公司的快速增长和Musk独断的性格所造成的问题，当Musk和他的妻子贾斯汀在前往澳大利亚度蜜月时，他的对手们在他的飞机还在飞往悉尼途中时组织了一次董事会议。在飞机着陆之前，他们就已经架空了Musk所有的权力，并任命了彼得•蒂尔（Peter Thiel）担任首席执行官，这一切紧急事态导致这对悲惨的夫妇不得不取消了蜜月。当他们在2000年12月下旬和2001年1月初赴巴西和南非去度过他们迟来的蜜月时，Musk感染了一种罕见的疟疾，但他奇迹般的活了下来。
在这些悲惨的月份之后，Musk对公司的影响力持续减弱，而X.com现在更名为PayPal（一个第三方支付平台，中文名为贝宝，马云的支付宝最初就是模仿贝宝起家的）。 2001年6月，也许是因为近乎死亡的经历，他对硅谷的生活感到厌倦。他搬到了洛杉矶，开始发掘他对太空探索的兴趣。洛杉矶是一个很好的开始，当地拥有完善的航空产业，并容易拉近和美国空军跟宇航局的关系。
开始时，Musk根本不知道他将在太空做什么，但是他很快购买了一本二手的苏联太空飞行手册并开始设想太空旅行和改变世界。不久之后，致力于探索和殖民火星的非盈利火星协会向活跃会员发出了500美元的募捐请求。
当火星协会的主席罗伯特•祖布林（Robert Zubrin）发现有一个叫做Elon Musk的陌生人给他寄了5000美元支票时，他感到措手不及。祖布林翻看着Musk的资料，发现他不是一个穷小子。在筹款活动中，他让Musk与导演詹姆斯•卡梅伦和美国航空航天局科学家卡罗尔•斯托克（Carol Stoker）一起坐在贵宾席上。祖布林让Musk加入了Translife任务，这将把小白鼠到低地球轨道，并且让搭载的容器旋转得足够快，以便让它们模拟在火星的重力下的生活以及繁殖情况。
Musk对Translife计划有着很大的热情，但他很快就有了一个更雄心勃勃的版本：将老鼠送到火星。不过在这个时候，他的终极愿望还不是殖民火星，而是要重振大众对科学、太空探索和技术的热情。然而，在对NASA网站的一次又一次浏览后，人类的太空计划实在太差强人意，这加强了他去改变迟滞的太空政策的决心。
Musk所展现出来的的勃勃雄心以及他对太空工业的迅速接触导致了他从火星学会辞职，并于那年晚些时候创立了自己的“火星生命基金会”。随后，这个基金会很快就召开了工作会议，与会人员包括担任喷气推进实验室（JPL）的工程师，科学家以及总监的詹姆斯•卡梅隆和轨道科学公司的首席技术官Michael Griffin。
麦克·格里芬（Michael Griffin），曾任NASA局长。好吧，亲儿子党你们赢了，又让你们找到“证据”了。
专家们很快就制定下了一个名为“火星绿洲”的新任务，而Musk可以使用的预算为2000-3000万美元。这个任务要求购买相当便宜的火箭，并使用它去火星上放置自动化温室。但是，任务令罗伯特祖布林和火星协会不安，因为它不仅仅是一个纯粹的无意义方案，而且也会违反美国航空航天局的不污染外太空协议。（也就是我们常说的行星保护，由于火星是一个有可能存在地外生命的行星，因此协议规定不应让地球物种污染火星，主页君注）
Musk决定不理会他们，他打算去俄罗斯购买前苏联洲际弹道导弹（ICBM），并将其改造为火星绿洲号运载火箭。 2001年10月下旬，Musk从母校邀请了他的朋友Adeo Ressi以及前国际情报机构和空间爱好者的Jim Cantrell与他一起飞往莫斯科，试图购买一枚巨大的R-36撒旦ICBM（这本来是一种用来毁灭全人类的终极武器）。而随后，迈克尔•格里芬在莫斯科加入了这一谈判队伍。
你没有看错，马斯克当年想买的是这玩意
在那里，他们会见了火星探测器制造商NPO Lavochkin和商业运载火箭制造商Kosmotras的一些员工，但却遭遇到了无数的嘲笑。而有几位俄罗斯的首席火箭设计师如此蔑视他们，甚至往他们脸上吐口水。他们忍住了压力，在一个莫斯科会议上，Musk试图询问一枚导弹的价格。
俄罗斯方面给出的价格是每枚火箭800万美元，而Musk则希望800万美元能买到两枚火箭（译注：这个价格在现在看来也是太低了）。俄罗斯人不止拒绝了他们，而且不断的嘲笑和侮辱Musk。之后，Musk看出来了俄罗斯人并不想认真对待这笔生意，而是想要尽可能多地榨干他的钱。他冲了出去，打了一辆出租车回到了机场。
在飞往美国的航班上，Musk向Cantrell和Griffin展示了一份他曾经研究过的火箭发射和制造成本计算的电子表格，紧接着他说：“我想，我们可以自己建造这个火箭”。可以看出来， Musk在俄罗斯的不愉快已经完全从他的心中消退了
2002年4月，马斯克开始放弃在公众面前宣传火星计划的想法，转而去创办一家火箭发射公司。这让Robert Zubrin和其他许多人感到失望，因为他们预计，Musk会像火箭企业家Andrew Beal一样彻底失败。
然而，他们都错了！
（未完待续）
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