深度解析—马斯克究竟要如何移民火星—第三部分：如何在火星上建立殖民地
如今看来，移民火星是一件近乎科幻的事情，但SpaceX创始人马斯克似乎并不这么想。本文是Tim Urban的专栏Wait But Why中有关马斯克系列文章中的一篇，通过作者对马斯克本人的采访和深入探讨。详细介绍了马斯克致力于火星移民的详细原因以及方式和未来图景，由于马斯克本人的参与，本文是你在公众媒体上能够读到的最详尽科普文之一，关注航天的你不容错过。文章概况：文章分为三部分。第一部分介绍了梗概和背景，第二部分探讨了移民火星的理由，而第三部分则深入探讨了移民火星的方法。
今天将展示第三部分，如何在火星上建立殖民地。
下期预告：看马斯克如何将如何前往火星的成本降低至每个名额50万美元，请扫描或长按二维码关注我们的公众号“航天爱好者”，本文连载中。
第3部分：如何在火星上建立殖民地
我们在生活中经常会遇到一些"从A到B"的艰难转变。例如，从A）我的闹钟刚才居然没响到B）我现在正忙着工作呢；从A）我的租约下个月就到期了；到B）我现在已经搬进了新的公寓，你看，所有东西都挂在墙上了；从A）哦，该死，其实我很讨厌我现在的妻子；到B）哦，太好了，我现在有了一个新的妻子，一切都很好。这些转变确实很艰难。
但从A）我希望将100万人带到火星上；到B）现在已经有100万人在火星上，这种转变的艰难程度与上面的例子不可同日而语。
埃隆·马斯克的雄心壮志无人能及。
自从这个项目开始以来，我已经与马斯克聊了六次，是的，我记得很清楚，我们大部分的时间都在谈论如何具体实现这个火星项目。按照马斯克的计划，他只需要两样东西就能实现这个项目：
1）意志
2）方法
传统的观点可能会认为这属于"有志者事竟成"的范畴。四十多年前，我们成功登陆月球，在此十五年后我们才拥有个人计算机——现在看来火星并非遥不可及，缺少的只是我们的意志。
但马斯克不这么认为。如果用我们现在的方法前往火星，所需的费用将是一个天文数字。这样人类是无法在火星上落地生根的。对马斯克来说，现在的问题是如何以一种经济实惠的方式前往火星。他将美国称之为"探险家的国度"、"浓缩了人类的探索精神"，他认为，如果前往火星所需的费用降低很多的话，会有更多的人下决心去火星。但是，由于这看起来像是一件很遥远的事情，现在并没有人去谈论它，人们前往火星的意志处于完全休眠的状态。
如果有人告诉我，曼哈顿有一间配大阳台的复式公寓，它的租金下降了95%，我可能会第一时间冲过去把这个房子租下来。但现实的情况是，它的租金并没有变化，所以我搬进去的意愿并不是很强烈——我甚至不会去考虑它。我现在没有坐在热浴盆里，一边俯瞰着整个纽约城，一边写这篇文章的原因并不是我不愿意这样做，而是缺少一种方法。
马斯克认为火星的情况也是这样。相比较"有志者事竟成"，他似乎更相信"如果你建造好了，就能水到渠成"。
具体来说，到火星的"航班"成本将由乘客们共同承担，这和地球上的公共交通一样。关键就是把票价大幅降低，使得每一百万人中会有一人可以买一张。马斯克是这样向我解释的：
"在想要去火星和负担得起去火星的人之间必须有一个交集，如果这个交集的人数与实现火星自给自足所需的人数持平，那么这就是我们实现这个项目的关键所在。"
这种情况就像：
但问题是现在的情况更像：
马斯克认为，想要去火星的人（黄色区域）会随着火星计划变得切实可行而不断增多，真正具有挑战性的是蓝色区域。也就是说，太空旅行价格过于昂贵，这将成为主要制约因素。他认为，降低这一成本是从A转变到B的关键。
马斯克开展了进一步的探索："我成立了一支团队，让他们持续在几个周六进行有关更高效建造火箭的可行性研究。研究的结果表明并没有什么可以难倒我们。从60年代起，火箭技术就没有过任何实质性的进步——它甚至还倒退了！" 他说的时候有些激动。
让我们先回到现实中。如果你认为彻底改变太空旅行的成本是某项重大事情的关键，那么你不会说："太好了！我要去做！"，而会说："我不知道该怎么做。"为了大概了解马斯克当时是如何考虑这件事的，我虚拟了下面的对话，但提问的顺序是从后往前的：
问：如何才能降低太空旅行的费用？
答：通过几十年的创新，数百次的反复试验，以及数以千计非常聪明的人一起努力工作。这说起来简单直接，但里面颇有文章。这是因为：……
问：究竟从哪里可以弄到这笔钱？如果政府有兴趣资助这个项目，那么它早就自己去做了。而且，没有任何慈善机构会对这样一个耗时超过30年，而且无法保证一定成功的大型项目捐助数百亿美元。
答：通过让我们的研发项目兼具可盈利的太空运载功能，我们就可以获得这笔费用。为了测试创新技术，我们需要进行大量的发射。只要我们能够在这些发射中将政府和公司的卫星、货物和人带上太空，他们就会为我们支付一大笔的钱。这是一石二鸟之计。
问：但怎样才能将这些东西发射上太空？
答：我们现在还做不到。我们要花几年的时间去学习如何从零开始建造自己的飞行器，并证明我们有能力将这些火箭发射上太空，然后才会有人愿意去付钱使用我们的运载服务。
问：但如果在最初的学习和开发阶段并没有客户，那么谁会支付这个阶段的费用呢？
答：我自己，也就是创始人。
问：你是如何获得这笔钱的？
答：我与其他人合作创办了PayPal，然后卖了它。
这就是马斯克在2001年时的一系列想法，这些想法同时也造就了SpaceX的商业计划：
到目前为止，SpaceX已为此做了13年的努力。让我们一起回顾一下已取得的成就和以及对未来的展望。
第1阶段：想办法将东西送入太空
主角：猎鹰1号
目标：在马斯克耗尽资金前，将运载火箭送入轨道
第1阶段其实早在SpaceX创立之前的2001年已经开始，那时候马斯克还在PayPal工作。马斯克非常希望转战太空行业，但他没有接受过任何这方面的正规教育，为了在一年内成为世界一流的火箭科学家，他阅读了几本有关这方面的书籍。
他读了这本书、这本书、这本书和这本书，并将其中的内容都背了下来。火箭专家吉姆·坎特雷尔大概就是在那个时候遇到马斯克的，然后他与马斯克一起去了一趟俄罗斯，不过那是一次失败之旅，他是这样形容马斯克的："他会一字不差地引用这些书里面的话。他俨然已成为这方面的专家。"
为了补充书籍以外的知识，马斯克虚心向很多人请教。坎特雷尔将马斯克称为"到目前为止我一起共事过的最聪明的人"，他表示，马斯克"聘用了我在火箭和航天器公司许多愿意为他出谋划策的同事"，"他简直就像要把这些专家的经验榨干。"
马斯克将太空视为他下一个追逐的目标，他开始越来越认真地谈论这方面的话题，但马斯克的朋友却开始为他担心了。这看起来并不难理解。试想一下，如果你的朋友在互联网业务上赚了大钱，然后告诉你，他将花费几乎所有这些钱去成立一家太空发射公司，尝试成为首位在这方面取得成功的企业家，因为他认为多星球的生活模式对人类来说非常重要。或许你也觉得他要疯掉了。马斯克的其中一位朋友还强迫马斯克去观看他自己剪辑的火箭炸毁画面，以说服他放弃这个疯狂的项目。
但马斯克就是与众不同，他不为所动，坚持己见。在自己深入了解这方面的基础知识后，他准备让其他人也参与到项目当中。当我问及马斯克的生意经时，他有点责备地对我说："我并不知道什么是做生意。所有的公司都是一群人为了一个新产品或新服务而聚在一起。并没有什么生意的说法，我觉得就是追求一个目标——一群人一起为一个目标奋斗。"
所以，他开始集结一批他所能找到的最有智慧的人在一起，然后SpaceX就诞生了。
然后他开始聘用专业人员，组成他的"全明星"团队，其中包括著名的火箭工程师汤姆·米勒。SpaceX早期招人的理念是这样的：
不招混蛋。马斯克说，如果你讨厌你的同事或老板，你肯定不会想来工作或者在这里长期呆下去。
招聘（和升职）只看自身的才能，不看经验。马斯克表示，他不在乎他的员工是本科还是大专学历，甚至高中毕业也无所谓——只要有天赋、有个性，对SpaceX的计划有热情就可以。我曾与SpaceX的飞行器工程副总裁马克·洪科萨见过面，他是个随意的加州男孩，这有点出乎我的意外。他看来就像我那些吃喝玩乐的朋友一样，不太像一名顶尖的火箭科学家。他告诉我，他曾经是一名非常糟糕的学生，当他正以为自己的人生就是那么失败的时候，他的亲戚向他介绍了一份汽车俱乐部内有关赛车的工作，在那里他上了大学。后来他在这方面的才华被发掘了出来，有一次放学后有人将他引荐给马斯克，然后马斯克就雇用了他。洪科萨很快就在公司崭露头角，迅速成长，在30多岁的时候就掌管了公司的其中一个主要部门，管理数百名比他更有经验的员工。
诸如此类的故事屡见不鲜，也从一个侧面反映出SpaceX不拘一格、任人唯贤的风格。我还曾见过SpaceX的发射工程高级主管扎克·邓恩，他看起来乎只有12岁。邓恩告诉我，他是在几年前以实习生的身份加入公司的。最初的时候，他以为马斯克根本不知道他是谁，但当马斯克告诉邓恩，他认为他是一个非常厉害的工程师时，邓恩大吃一惊，这让邓恩意识到马斯克对公司的每个人都了如指掌。几年后，邓恩成为了发射工程部的主管，手下有100多名员工。
马斯克面试公司的每一个人，甚至门卫也不例外，而面试的方式也很奇特。在SpaceX创办的前8年，这一规矩几乎未曾打破，直到公司雇佣了1000名雇员。据马斯克的自传所述，"每名员工在与马斯克见面前都会收到提醒，被告知接下来会接受一段30秒到15分钟不等的面试。
在刚开始面试的时候，埃隆可能会写邮件和忙工作，说话不多。别感到恐慌。这是正常的。最后，他会转过椅子来朝向你。但即使这样，他有时候也可能不与你的目光直接接触，好像并没有注意到你。也不必为此感到恐慌，这也是正常的。等到适当的时机，他会与你交流的。"
SpaceX与马斯克的另一家公司特斯拉很类似，垂直整合的程度相当高。也就是说，SpaceX基本上都是自行制造火箭的主要部件，很少将制造流程外包给第三方供应商，从而对大部分的供应链保持着所有权和控制权。这在航空航天工业中是很少见的，阿什莉·万斯解释说："SpaceX认为工厂就是一座神殿，它主宰着火箭制造竞赛中最主要的武器——内部生产。SpaceX有80%和90%的火箭、发动机、电子设备等都是自行制造的，同时还设计自己的主板和电路、振动检测传感器、飞行计算机和太阳能电池板。"诸如安德鲁·卡内基、亨利·福特等传统企业家，他们一直都采用垂直整合的模式，如今苹果公司在许多方面也都采用这种模式。而如今大部分公司都尽量避免采用大规模的垂直整合模式，但对于像马斯克和乔布斯这样的质控狂来说，这是他们唯一的选择。
在SpaceX，工厂制造过程的诸多环节高度整合在一起，而且都在同一栋楼里面完成，就像特斯拉一样——工程师带着计算机，坐在设计和制造办公室的中间，或坐在全玻璃办公室内，观察他们周围的整个装配过程。
即使团队在不断成长，公司也成立了众多部门，但马斯克仍然以一种非比寻常的方式关注公司的每一个流程。有些管理者被称为"微观管理者"，而在马斯克的公司，由于他的这种事必亲为的管理方式，大家都称他为"纳米管理者"。
没有什么是埃隆·马斯克不知道的
在特斯拉和SpaceX，几乎与我聊过的每个人都会强调马斯克在他们的领域是如何的专业，无论是汽车电池、汽车设计、电动机、火箭结构、火箭发动机、火箭电子学（"航空电子学"），还是航空航天工程领域。他之所以能做到这一点，不但是因为他对物理和工程的基础理论有着非常深厚的认识，而且还因为他拥有过目不忘天才般的能力。
正是由于这种对专业知识无人能及的精深程度，让马斯克能够对公司里的一切事务保持着高度控制。关于SpaceX的火箭，马斯克曾经如此说过："我对我的火箭里里外外都了如指掌。我可以告诉你表面材料的热处理硬度、它哪里发生了变化、为什么我们要选择这种材料、焊接技术等等，甚至小小一颗螺钉的规格我也知道。"
我向SpaceX的软件工程副总裁真纳·侯赛因询问了有关马斯克的纳米管理情况。他这样说道：
对于那些刚加入公司的人来说，他们最惊讶的莫过于SpaceX所提出的"纳米管理者"概念，你可能会这样说："好吧，他喜欢把握每一个细节，事必亲为，这很酷"——但其实你对此并不理解。作为公司的CEO，他拥有令人难以置信的丰富知识——他随时都能调用这些信息，可以深入研究任何一件事情，而且他经常都这样做。他为公司所作的决定和所定的发展方向都是从公司的最底层出发，精细度非常高，我认为其他任何公司没有人能够这样做。一个人的想法对如此多的事情产生决定性的作用，这对于我来说简直不可思议——他能记住所有的事情，而且在需要做出决定时能够及时提取出所需的信息。
好了，现在是2002年中期，这个疯狂的想法开始提上日程。他们有了一个明确的使命，一支专业的团队，一个神一般的CEO。下一步就是制造火箭了。
在我们探索SpaceX的第一枚火箭前，让我们先了解一些相关术语：
几乎每次太空发射都是要带些东西上太空。你所带的东西就是有效载荷。有效载荷可以是卫星、货物、人、猴子——什么都可以。
为了经受住太空旅行的严峻条件，有效载荷有时候会装在一个称为"导流罩"（又叫整流罩）的防护壳之内。其他时候则需要对发射到太空的有效载荷进行转向、导航和停泊等操作，甚至还要将有效载荷带回地球。在这种情况下，有效载荷会装在航天器之内，也就是孩子们所说的太空飞船。
然后接下来就是火箭。火箭是发射过程中的主角，它的唯一任务就是要穿过大气层，将有效载荷及其容器送上太空。大部分的火箭就是一个巨大的燃料箱，其底部装有一个或多个极其强大的钟形发动机。这些发动机为火箭提供强大无比的动力（推进力），穿过地球大气层将数以吨计的载重送入太空。有的时候，一枚火箭由多枚称为级的小火箭组成。对了，如果有效载荷是武器的话，那么我上面所说的火箭就成为导弹了。
最后，这世界上并没有火箭飞船这样的东西。火箭飞船是为了让孩子们对生活充满向往而编造出来的。
阿波罗登月计划使用的是一枚名为"土星五号"的巨大火箭。土星五号重达3000吨，相当于七架波音747的重量，并且有35层楼高。
土星五号就像是那些可爱的俄罗斯套娃一样，尺寸逐层递减。这是组成火箭的所有部件：
而航天飞机的任务要简单很多，那就是进入低地球轨道，因此它采用了完全不同的设计。
航天飞机并不是一枚巨大的单级火箭，它使用两枚火箭（称为固体火箭助推器）执行最重要的升空任务，而有效载荷（人和设备）则乘坐在航天飞机的航天器内，他们看起来真的很象一艘典型的太空船。当火箭脱落后，航天器通过橙色（出于某些原因搞成橙色）的巨型燃料箱提供余下时间的助推力。通常情况下，返回地球的航天器通过降落伞降落在海洋上，而航天飞机的降落方式要更"文明"一些——它会像飞机一样降落在跑道上：
当SpaceX制造其第一枚火箭时，他们并不想做有史以来最大的火箭，因为他们知道站得越高，摔得越重。相反，他们制造了一枚简单的练习用小火箭，马斯克将它称为猎鹰1号（Falcon 1，以星球大战中的Millennium Falcon（千年隼号）命名）。这是一枚高70英尺（21米）的两级火箭，在底部装有SpaceX自己发明的超强发动机——梅林发动机。
尽管它的尺寸和性能并不是十分突出，但在猎鹰1号的身上却凝聚了大量创新科技。公司初衷是降低成本，先将小型有效载荷送上太空，不仅是因为马斯克将降低成本视为送人类到火星的方法，更是因为他认为这是目前太空旅行中唯一一个能够得到积极改进的方面。他说："火箭的速度永远都是差不多的。方便性和舒适性也大致相同。至于可靠性，这方面并没有太大的改善余地。因此，现在就只剩下一个可以用来判定技术是否进步的关键参数，那就是成本。"
马斯克列举了两个导致成本高企的原因：
1）航空航天领域的公司都是大公司，而大公司不愿承担风险。他说："这些公司总是尽可能的规避风险。每一家公司都力求明哲保身……即使有更好的技术可用，他们仍然使用以前的部件，而且经常是那些60年代研制的部件……[很多公司]还在使用俄罗斯60年代制造的火箭发动机。我不是说他们用的是60年代的设计，我的意思是他们根本就是直接使用60年代制造的火箭发动机，比如说，将它们从西伯利亚的某个地方直接打包运回来。"
2）垂直整合度不够。我们在上文提到SpaceX的垂直整合和完全控制模式，这让马斯克能够掌控SpaceX内的所有大小事务，但马斯克还认为，垂直结构是降低成本的关键，对于业内其他公司并没有采用这种模式，他提出了批评："大航天公司似乎喜欢将一切都外包给其他公司……他们外包给分包商，然后分包商又外包给子分包商，层层向下。你必须向下跨过四、五层才能找到做金属切割、原子造型等实事的人。上面每增加一层都会加大成本——管理费用因此翻了五番。"
SpaceX没有背负"历史悠久的大公司"这个包袱，因此能够"从一张白纸开始从头到尾设计和开发[猎鹰1号]"，这是早期加入SpaceX的员工马克斯·沃索夫所说的话，另外你可以从下面的对话了解马斯克的"白纸"理念：[我问]"火箭是用什么做的？" "航天级铝合金，加上一些钛、铜和碳纤维。" [然后我又问]："这些材料在商品市场上的价值如何？" "我们发现火箭的材料成本大约只是其典型售价的2%——对于大型机械产品来说，这个比例实在是很疯狂的……所以我认为，考虑到这种材料成本，我们应该有能力制造出更便宜的火箭。"
所有这一切看起来都不错——但不要忘记，这并不是一家正常的公司，它没有正常的预算和开发周期。没有几个理智的投资者敢投资这项事业，而这家公司之所以能够存在，有很大程度是依赖于马斯克的个人财力。到了2006年，马斯克下定决定要彻底改变汽车行业，他从PayPal资产中拿了7000万美元投资特斯拉，留下了1亿美元给SpaceX。马斯克表示，这笔钱足够进行"三到四次的火箭发射"。SpaceX需要多次尝试发射火箭，才能证明它是付费客户的明智选择。由于付费客户对SpaceX的要求是将他们的有效载荷送入轨道，因此这就是SpaceX所需做的——将某样东西成功送入轨道，向世人证明他们是动真格的。
因此，游戏规则其实很简单——尝试发射火箭三到四次，最终将有效载荷送入轨道，不成功便成仁。那时候，在众多尝试将物件送入轨道的私营公司中（参见此表所列的为数不多的"在营"企业），只有一家公司曾经成功过（Orbital Sciences）。
要弄明白这件事情为何如此困难，我们必须先了解一下什么是轨道。
什么是轨道？
你可能会直觉认为，将一个物体送入轨道的难度就在于将其推上轨道，就像我们直觉认为国际空间站的宇航员漂浮在空中是因为他们所在之处没有地心引力一样。现在是时候停止相信你的直觉了。
让我们时光倒流到高中时代。下面是我们用来计算引力的公式：
G是重力常数，这次我们可以忽略这个非常讨厌的参数。
m1和m2是两个物体的质量。有两个物体是因为引力并不是单向的——两个物体之间以相同的力相互吸引。以你和地球为例，你的重量就是你与地球之间的引力，而作用在你和地球上的力是相同的。由于两个质量参数是分子，因此当质量增加时，引力也会增加（与其乘积成正比）。因此，如果你的质量是原来的两倍，那么你的重量将变为原来的两倍。如果你的质量不变，但地球的质量是原来的两倍，那么你的重量将变为原来的两倍。如果你和地球的质量都是原来的两倍，那么你的重量将会是原来的四倍。就本文而言，我们可以忽略质量。
我们关心的是d2的部分。d是两个物体之间的距离，更具体地说，是两个物体质心之间的距离。对于地球来说，质量是均匀分布的，因此，其质心就是星体的中心。地球的半径是3959英里（6371公里），所以当你在地球表面时，这就是你用来计算你所受引力的距离。由于d在等式的分母处，因此当d增大时，引力将减小。
为了说明这一切，我要将地球缩小至其原来尺寸的1300万分之一左右，也就是直径为一米：
如果我们将地球推离半米（一个半径的距离），使d变为原来的两倍，d2变为原来的4倍，那么引力、你的重量就会变为原来在地面时的四分之一。如果推远到一米，即你与地球之间可以放得下一个地球，那么d将变为原来的3倍，你的重量将变为原来在地球时的1/9。
那么换成国际空间站的话情况会怎样呢？
国际空间站与地球的距离在205到255英里之间，折算到我们那个直径一米的地球就是2-3厘米左右，也就是距离地表面1英寸多一点点。如果在这个地球的表明贴着一个乒乓球，那么国际空间站（以及许多卫星）就会撞到它。（世界上普遍公认的"太空"起始高度是卡门线，即62英里（100公里）的高度，而在我们上面所说的那个"地球"上，这相当于地表面上方7.8毫米的高度——大约是一支铅笔的宽度。而飞机的飞行高度是地表面上方0.84毫米，大约相当于一粒沙子的高度。）
那么这对于国际空间站所在之处——低地球轨道内的引力来说意味着什么呢？
以国际空间站的平均高度（230英里）为例，这个高度仅比地球表面上的正常d增加了5.8%，在该高度，表面引力只减小了10%左右。
因此，国际空间站的宇航员应该几乎感觉不到重力的差别。但他们却漂浮在那里。
这是因为他们处于自由下落的状态。
我曾搭乘过一架小型飞机，飞机的驾驶员才不管上面那些什么理论，他先将飞机拉升到4000英尺，随后又快速下降到2000英尺。在下降前，他递给我一支笔，叫我张开手掌放在上面。在降落过程中，尽管我吓得半死，但我还是看到了面前的那支笔悬浮在空中，并缓慢飘向一侧，然后在飞机到达2000英尺的高度开始平飞时，突然落在了我的腿上。这是国际空间站内所发生的事情。
让我来解释一下其中的原因：设想一个比地球小、光滑且无大气层的星球，你站在这个星球的一个悬崖上，用尽力气投出一只棒球。
这只棒球的行进轨迹将会是这样的：
现在设想一下如果这个动作是由一名美职棒的投手做出的，情况会怎样。这只棒球的轨迹可能是这样的：
那么，如果用一支大炮喷射出这只棒球，情况又会怎么呢？它会走得更远。
在这些棒球撞击地面前，它们都是沿曲线轨迹飞行的。现在，让我们在这些轨迹上叠加三个曲率与它们吻合的圆圈：
然后我们弄到一支威力更强大的大炮，它能够喷射出这样的轨迹：
这看起来很正常，但注意，弧线的轨迹刚好与这个星球的形状吻合。因此最终会发生这样的事情：
棒球将围绕星球一周，然后撞到大炮的后面。如果没有东西挡住它，它将继续无休止地"降落"，永远不会落地。由于棒球的飞行轨迹曲率与这个星球的曲率是完全吻合的，因此在棒球尝试降落到星球地面的同时，星球也会朝相反的方向远离棒球。这样，你就成功将棒球送入轨道了。
如果你拥有一个任意大小、完美光滑且没有大气层的星球，那么理论上你可以在地面的正上方将某样东西送入轨道。但由于地球覆盖着厚厚的大气层（还有山地形成的不平整表面），不管你如何努力在表面附近发射棒球，大气层都会减慢它的速度，使其飞行轨迹的曲率越来越小，最终脱离轨道，落在地面上。这就是为什么我们送入轨道的所有物体都是处于一个很高的高度，因为那里的大气非常薄，不会减慢物体的速度。在没有摩擦力干扰的情况下，牛顿的惯性定律就会发挥作用，让它永远环绕星球运行。
为了落入环绕地球的轨道，物体必须以非常高的速度运行。但又不能太快。为什么呢？因为如果速度太快的话，物体运行轨迹所对应的圆的半径就会过大，超过了地球的半径，从而出现这样的情况：
这就是我们平时所说的某个物体达到了可以停留在轨道上的"轨道速度"，以及可以脱离地球引力、进入太空的"逃逸速度"。逃逸速度指的就是运行轨迹的曲率大于星球的曲率。
那么，在国际空间站所在的大约230英里高度处，所需的轨道速度是多少呢？ 17150英里/小时（27600公里/小时）。即4.76英里/秒（7.66公里/秒）。这就是让物体保持在该高度轨道上运行的黄金速度。
这个速度究竟有多快？想象一下你在海滩上以这个速度扔出一个球，那么它将呼啸而出，穿过地平线，在半秒的时间内消失无踪。在这样的速度下，国际空间站每90分钟就可以环绕地球一圈（但由于速度是相对的，国际空间站内的宇航员并不会感觉到他们在移动，这跟你在飞机上是一样的道理）。
让我们回到SpaceX。了解了上面的专业知识后，那么SpaceX所面临的主要挑战自然就是如何将有效载荷向上"扔"入轨道。人们认为火箭是向上发射的，但其实它是横向快速射出的，这就是为什么火箭的轨迹看起来是这样的：
这类似于我们上面所说的例子，火箭就像是一个扔出有效载荷的巨人的手：
现实世界与之不同的是，火箭公司发射有效载荷用的并不是一只胳膊和一只手，而是用一个七层楼高、40吨重的金属塔，它通过爆炸的方式将火箭推离地球，并需要用精密的设备计算出适当的高度和适当的速度。
更困难的是，火箭是从海平面的大气层开始发射的，这里的大气密度很高，并且充满了流动的大气（例如天气）。这种情况就像是在几英尺的流水下用手精确扔出一只球一样。SpaceX的飞行器工程主管马克·洪科萨这样描述引导火箭穿过大气层的难度："火箭就像是一条湿的面条，而你试图将它推入太空。它会拼命地扭动。仅仅通过测量火箭上的任一点的轨迹，你是无法计算出它朝哪个方向前进的——你必须测量好几个点才行。"
而在这样的复杂情况下——火箭的重量、速度，还有厚厚的大气层，即使是一个微小的设备故障，也可能直接毁掉整个任务。而其中的关键问题是，你只有在实际发射时才能知道这些设备的可靠性如何。
SpaceX付出了惨重的代价才学会了这一切。
2006年：首次发射——失败！
2007年：第二次发射——失败！！
2008年：第三次发射——失败！！！
这真是糟糕透顶了。
这些失败都是由一些很小的事情造成的。这些原因分别是，一颗腐蚀的螺母在压力下无法保持稳定，液体在火箭内晃动的幅度太大，第一级发动机在级间分离的过程中晚了几秒停止。你可以做到99.9%正确，但最后的0.1%却可能让火箭爆炸，酿成灾难性的失败。航空真不是一件容易的事情。
所有发射火箭的政府和公司都经历过失败，无一例外。这是火箭发射的必经之路。通常情况下，你只要深呼吸一下，卷起袖子，找出什么地方出了错，然后就可以继续准备下一次发射了。但SpaceX的情况比较特殊——公司的钱只够进行"三到四次发射"，他们已经失败过三次了，现在就只剩下唯一的第四次发射了。这次发射被安排在第三次发射失败后的不到两个月之内。而且这是最后一次机会了。
马斯克的一位朋友阿德奥·雷西这样写到："一切都取决于发射……如果发射成功了，这次成功将载入史册。如果发射失败了——即使是一件事情出了差错，导致发射失败——这次失败也将载入史册。不成功便成仁，没有丝毫回旋的余地。他已经失败了三次。这一切本该结束了。我们先做所说的是哈佛商学院的案例分析——一名富翁试图进军火箭市场，但他为此失去了一切。" 13
2008年9月28日，SpaceX进行了第四次发射——并且成功了！他们顺利将试验用的有效载荷送入了轨道，成为第二家完成这一创举的私人公司。
猎鹰1号也是迄今为止所发射的最具性价比的火箭——其价格为790万美元，成本仅为当时美国可提供的最佳替代方案的三分之一。
这次成功引起了美国宇航局（NASA）的注意。第四次成功发射向他们充分证明了SpaceX是值得信赖的。2008年年底，美国宇航局致电马斯克告诉他，他们希望向SpaceX提供一份16亿美元的合同，让SpaceX为他们运载货物到国际空间站，一共是12次。
马斯克的钱完成了它的使命。SpaceX现在有了自己的客户，他们的前景一片光明。（待续）
下期预告：
第2阶段：彻底改变太空旅行的成本
主角：猎鹰9号、龙飞船、重型猎鹰
目标：将前往火星的成本降低至每个名额50万美元
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