深度解析—马斯克究竟要如何移民火星—3.2. 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——第二节
下期预告：看马斯克如何最终改变人类这个物种，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。（主页菌，喜欢就请分享给你的朋友，让更多的人关注航天）
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
如今，很多人都听说过SpaceX。但鲜有人知SpaceX是干什么的。更不用说知道SpaceX的真正目标是什么。
SpaceX干的是商业运载太空物资。
随着公司不断走向成熟，SpaceX开始着手实现它的真正目标：成为一部创新的机器，致力于解决太空旅行成本过高的难题，因为这是让人类实现多星球航天文明，为自己寻找替代居所的关键所在。通过商业运载太空物资，SpaceX才能够筹集资金。
我们将在后面部分再详细说明这个真正目标。现在先让我们来看一下，商业运载太空物资到底是怎么回事。
猎鹰9号
2008年，猎鹰9号发射成功，吸引了大量新客户前来签约使用SpaceX价格低廉的太空运载服务。SpaceX是时候开始挣脱束缚，振翅高飞。来，与猎鹰9号打个招呼：
先跑题吐槽一个事实——猎鹰9号是世界上最大的男性生殖器状雕塑。公司员工已经学会忍受这个职业生涯中挥之不去却又不能提及的事实。
回归正题，猎鹰9号也是世界上最先进的火箭，相比猎鹰1号，9号有了巨大改进。火箭体型巨大——高224英尺，比三枚猎鹰1号还要高，相当于20层楼的高度，侧边延伸占地四分之三个足球场。猎鹰1号只能搭载1吨的有效载荷，而猎鹰9号却能够搭载13吨。无论从哪方面看，猎鹰9号都能让SpaceX跻身顶级玩家的行列。随着你对火箭的了解，你会对火箭佩服得五体投地。火箭不仅需要无坚不摧——这是一个重1000吨的家伙，体内充满了爆炸材料，能够在飓风级的风力下以极高的速度一飞冲天，但它的设计也要精确到毫米，因为火箭还要装载脆弱无比的东西，例如计算机电路板、纤弱的卫星还有活人。标准制造技术不一定能切割出如此特殊的物件——在SpaceX工厂，我看到了猎鹰9号各种奇形怪状的部件，它们必须通过3D技术打印出来，因为实在没有别的更好方法能够生产出合适形状的部件。
不过这些都不是我们要关心的问题。所以，细节方面我们不用过多理会，简单化就好：
第一级
火箭的第一级承担着一个非常重要任务——在脱离、坠入海里前，通过爆炸助推第二级以及有效载荷升至海拔100公里的高空，整个任务持续三分钟。
和猎鹰9号的绝大多数部件一样，第一级也是由SpaceX位于加州的总部研制的。大部分第一级都是一个巨大的燃料箱，其中分为两个主要部分：一个是巨大的液态氧箱，另一个是旁边的火箭级别煤油箱。火箭无法从空气吸取氧气以供燃烧之用的其中一个原因是，火箭上升速度极快，很快就会到达空气稀薄的大气层。因此，火箭必须自己携带氧气。在-297.3℉（-183℃）下，氧气呈液态，此时密度是气态氧的1000倍——所以你可以携带大量的氧气。液态氧和煤油混合作为火箭推进剂。
火箭发动机的工作原理
你或许有些奇怪，这家伙的汽车公司不使用化石燃料，而火箭公司每次发射时却要烧上成千上万吨的化石燃料。原因在于火箭必须使用燃料——马斯克曾经说过，他认为未来所有交通工具都会是电动的，但火箭除外。
这是因为牛顿第三定律在起作用：每个作用力都会产生一个大小相等、方向相反的反作用力。
牛顿第三定律解释了为何放气的气球会朝与喷气相反的方向移动，为何枪在射击后会有向后的冲击力，为何下面这位仁兄从独木舟跑向码头时，独木舟会远离码头：
飞行器的推进就是基于这个原理。
驱动飞行器的方法之一是使用推进器。它的工作原理是通过朝一个方向推动空气，让空气的反作用力推动推进器及其附带的物体朝另一个方向前进，这有点像站在墙壁旁边用手推一下墙壁，你的身体就会受到墙壁的反作用力，仿佛被墙推开。问题是，太空里并没有空气供推进器使用，在太空使用推进器就像站在离墙很远的地方，无论你用手怎样拼命地往前推，也不会有任何力量反推自己。即使大气层较高处会有些空气，但如果太稀薄，仍然无法产生足够大的反作用力，就像你用手推一块挂着的窗帘，试图获得很大的反推力一样。
另一个方法是，如果在太空内将一个气球放气，气球将会快速往后退——与地球上发生的情况一样，但此时的推力并非来自气球外部的空气（就像推进器一样），而是由于气球内部的气压比气球外部高出很多，压差将气球里的空气排出。实际上，如果我们在太空中漂浮，并带着一只充满空气的气球，只要慢慢给气球放气，你就能朝着相反的方向漂移——此时的气球就扮演着发动机的角色。
猎鹰9号底部的发动机就像是更加强劲的放气气球。猛烈的爆炸会产生极高的温度和压力，使得爆炸气体快速膨胀，填充周围的低压空间。如果一个物体在空心区域的中心发生爆炸，它会迅速向周围膨胀，如下图所示：
火箭发动机通过制造爆炸实现相同的功能——不过，发动机就像气球一样，它会引导动力在一个方向上输出。其他去路被堵反而增加了动力：
这也是火箭发动机能在真空中工作的原因。它并不需要空气等外部物质来提供反作用力，而是靠排出热气体，直接推动火箭。
马斯克肯定希望找到更好的燃料替代化石燃料，不过，他没有把握是否能够找得到这样的能源。我问过他这个问题，他的回答是"用电力驱动火箭，这个发现可以获好几个诺贝尔奖啦。"（主页菌呵呵了。。。）
梅林发动机
猎鹰1号采用了Space X研发的一款超强劲发动机——梅林发动机，让它实现了一飞冲天。
梅林发动机非常棒。一台梅林发动机的推力超过73吨，也就是说，它能将73吨的重物送上太空，这意味着，如果你将40辆车叠放在这台发动机上，它能在三分钟内将这所有这些汽车送上太空。它是世界上最高效、最先进的发动机之一。火箭发动机领域的一个重要参数是推重比，即发动机能够举起自身重量多少倍的物体。梅林发动机的重量大约为半吨，最高推力超过80吨，推重比为165：1，使得像它这样重量的其他发动机相形见绌。这是梅林发动机的点火试验：
现在，想象一下有9个这样的发动机一起点火。这就是猎鹰9号发射时的情形——火箭的名字源于9个八角形布局（主页菌注：Octaweb，马斯克是这么叫的）的发动机。
9个梅林发动机一共产生650吨的推力，足够将350辆小轿车送入太空（这么多辆轿车叠加起来的高度相当于一栋世贸中心的高度），每秒燃烧540加仑（2044升）燃料——只需要一分钟不到的时间，就能让一个游泳池的水蒸发掉。发动机最后所需推升的通常都是火箭及其携带的燃料，它们的重量合计约550吨，因此在顶部还能加入相当重量的有效载荷。
第二级
发射后三分钟，火箭的第一级将与第二级分离。
第一级落回地球后，该轮到第二级上场了。第二级只是第一级的迷你版，绝大部分装的是燃料。但第二级并没有安装9台梅林发动机，而是安装了一台专供在真空环境下运行的特殊版发动机，并增加了一个钟形的延伸部分，用以增加推力。这里不需要这么多发动机是因为：1）没有那么厚的大气；2）第一级分离后，火箭重量减轻了很多；3）火箭已在高速飞行，大部分的工作已完成。
第二级的工作时间从几分钟到数小时不等。发动机可开可关，并可控制方向。它的任务就是要精确地将有效载荷送达要求的地点，并使其达到所需的速度。一旦完成任务，第二级即与有效载荷分离并坠落：
猎鹰9号从顶部看可以分为两种类型，使用哪种类型取决于所搭载的有效载荷。这是第一种类型：
这种外观的猎鹰9号通常搭载人造卫星。顶部隆起部分由两片保护性蛤壳状物体组成，叫整流罩。它看起来与浴缸的大小差不多，但实际上有校巴那么大：
当第二级达到一定的运行速度（大约是子弹速度的4倍）时，整流罩的两个蛤壳状部分将分离，然后回落到大气层，燃烧至尽。
第二种类型猎鹰9号的顶部是这样设计的：
火箭的顶部明显呈三角状，里面搭载着龙飞船。
龙飞船16
SUV大小的龙飞船是SpaceX制造的航天器，主要用于运载太空物资，将来还或许会搭乘人类。2008年，NASA与SpaceX签订了一份大合同，龙飞船要负责完成12次向国际空间站运载物资的任务。如上图所示，右边的圆锥形部分是龙飞船的密封舱，也是唯一返回地面的部分。左边的圆柱形部分是非密封箱，能够承载更多的物资，同时上面固定着太阳能板。这两个部分加起来能承载大约六吨的物资。
侧面那些小洞是龙飞船用来在太空中行动的迷你推进器，底部装有防热罩（主页菌注：又叫防热大底），在飞船返航时可以保护飞船免受损坏。
猎鹰9号开始服役
当这些新设备还在研发中时，猎鹰1号已经在2009年夏天完成了它的第五次、也是最后一次的发射——为马来西亚政府发送一颗人造卫星，马来西亚政府是SpaceX第一个付费客户，也是公司第二次发射成功的案例。不过，孕育中的猎鹰9号更加高大英俊，公司不再需要猎鹰1号了，老人家是时候退役了。
猎鹰1号从一个名叫夸贾林环礁的太平洋小岛进行了五次发射。不过，自从猎鹰9号让SpaceX跻身顶级玩家的行列后，公司就与美国的黄金发射台——位于加利福尼亚州的范登堡空军基地（向南部发射）以及位于佛罗里达州具有传奇色彩的卡纳维拉尔角（向东部发射）续约他们的场地了。
2010年，第一艘猎鹰9号来到发射台时，高速公路上的司机都在问："那是什么玩意？"
它的处女之行——试射成功了。
然后，SpaceX开始做一些人们认为商业公司根本无法做到的事情。
将航天器送入太空很难——但将它带回地球更难。你知道，如果从码头跳入海中，不会有什么糟糕的事情发生（除非海水刺骨冰凉，不过现在的人似乎喜欢泡在冰冷的水中，然后假装没什么事的样子）——但是，如果从一座桥上纵身跃入海中，你会死翘翘吗？如果唯一的区别就在于身体入水时的速度呢？地球大气层也是一个道理。
你现在感觉不到大气是因为你的速度很低，但如果你张开双手，然后失心疯似地前后来回摆动手臂，你就能感觉到大气了。如果你乘坐速度飞快的敞篷车或快艇，你会感觉到大气快速击打着你的脸。但速度不仅仅与你有关，还与你相对于大气的速度有关。车速为每小时50英里时，将手伸出窗外，此时的感觉与停车将手伸到每小时50英里的风中是差不多的。因此，当轨道上的物体（之前已证明过运行速度为每小时17000英里（每小时27300公里））完成任务返回地球时，它就要经受相当于每小时17000英里的飓风。我们官方的飓风"级别"从1级（每小时74-95英里）到5级（起始值为每小时155英里），每小时风速每增加20英里，就上升一个级别。在地平面，以每小时17000英里的速度移动相当于置身于842级的飓风当中。在物体刚进入大气层时，由于海拔非常高，空气稀薄，842级飓风的力量会有所降低，但威力仍在。
飓风让我们恐惧的地方是它的力量。而三位数级别的飓风会为我们带来非常大的麻烦。航天器在高空大气中高速行进，舱体前面的空气会因为没有足够的时间"让开通道"而变得高度压缩，且非常炙热。低处大气较厚的地方，航天器必须能够承受强烈大气阻力所产生的热量。火箭无法承受这种热量，因此会化作流星陨落。建造一艘能够承受这种热量的航天器需要掌握诸多顶尖技术。
截至2010年，只有五个国家的政府成功向太空发射过航天器并成功回收。猎鹰9号的第二次发射将第一艘龙飞船送入了地球轨道，这是一次试验性质的飞行，龙飞船在绕地球轨道运行两周后高速闯过842级飓风，安全降落于预定地点，SpaceX成为世界上第一家回收入轨航天器的公司，也是世界上第六所完成这一创举的机构。这只是SpaceX的第七次发射任务，能够取得这样的成绩确实难能可贵。
猎鹰9号的第三次发射再次创造了历史，这是一次为NASA进行的试飞，龙飞船成为第一个与国际空间站建立联系的商业航天器。
SpaceX为自己制作了一段庆祝胜利的精选小视频。（主页菌：有兴趣的自己百度吧，哈哈）
猎鹰9号确实厉害。万斯这样写到："猎鹰1号从夸贾林环礁发射成功是一家新创企业的功劳，而猎鹰9号从范登堡空军基地发射成功则是一个航天大国才能做到的事情。" 19完成了三次计划试射中的两次后，NASA认为可以从第三次试射任务开始使用龙飞船，为国际空间站执行官方物资补给任务。
如果你想知道实际发射是什么样子的，你搜索一下有关CRS-6任务的视频，这是2015年4月14日在卡纳维拉尔角发射的国际空间站物资补给任务：
一些你需要了解的事情：
发射前喷出的白色烟雾是来自火箭液态氧箱的氧气，因为部分氧气以气体的形式逸出。
升空前约五秒钟，一个名为"尼亚加拉（Niagara）"的喷水灭火系统开始喷洒发射现场。这是为了消除发送机所发出的咆哮声，否则强大的声波可能会毁掉火箭。
发动机是在火箭升空前几秒钟开始点火的。具体情况是，在发动机点火时，先用巨型夹具固定住火箭，让计算机快速执行测试，确保发动机工作正常。确认发动机工作正常后，在倒数到0秒时释放夹具，让火箭升空。
计时非常关键，必须精确到秒。即使是一秒钟的误差也会导致与国际空间站的交接发生混乱。
火箭发射让人疲于奔命。
在前三分钟，从火箭喷出的鲜橙色悦目火焰迅速向周围扩散，看起来越来越微弱，并逐渐变为灰色。这是因为随着海拔高度的增加，大气中的氧气变薄，火箭外面的燃烧条件越来越差。
第一级在发射3分26秒后分离。
级间分离后，你所看到的黑色巨型钟形物就是第二级的唯一一台梅林发动机。此时你不会看到发动机喷出任何火焰，因为在这样的高度是不可能发生燃烧的，故在发动机分离后燃烧已即时停止。
接下来的7分钟没有什么特别的事情发生。
11分09秒时，火箭完全进入轨道，此时第二级开始分离。
视频的剩余时间大部分都是有关龙飞船独自在太空工作的情况，由第二级上的一台摄像机拍摄。
在视频的最后25秒，你可以看到龙飞船展开它上面的太阳能电池板。
在猎鹰1号进行了5次发射、猎鹰9号进行了3次发射（ 大都属于试验和试射）后，SpaceX已准备好执行它的太空运载任务了。猎鹰9号的第四次发射是为了执行国际空间站的首次官方补给任务，包括这次在内，SpaceX在此后连续成功执行了15次运载任务（6次是NASA的龙飞船任务，9次是其他客户的卫星任务）。让我们回到2015年5月，那时我写了下面这句话，却意外地给全公司带来厄运：
自从前三次发射失败后，SpaceX又发射了20次，而且这20次全都成功了。
在猎鹰9号发射第18次并收获第18次连续成功后，马斯克在推特上这样写道："火箭发射正常，卫星也已进入轨道。但我仍然如此紧张。期待某天能感觉正常。"
然后，就在接下来的发射中发生了这件事：
发射失败可怕极了，即使无人员伤亡。难怪SpaceX副总裁马克·洪科萨会告诉我，发射的那一整天都是那么的令人备受煎熬。这种感觉就像是在美职棒总决赛的第7场第9局，投手掷出关键一球，但扔出去的球却要在几个月后才能到达本垒，投手和队友们只能回家在电视前等着棒球到达击球手的那一时刻。
但毁灭性的失败是你所参与的这个太空游戏的一部分。在猎鹰1号经历了第三次令人泄气的失败后，马斯克给他手下写信时说道："我们应该注意到，那些发射成功的公司也经历过这样的艰难时期。我的一个朋友提醒我，飞马号的前9次发射，只有5次成功；阿里安号5次发射，3次成功；阿特拉斯号20次发射，9次成功；俄罗斯联合号21次发射，9次成功；质子号18次发射，9次成功。 SpaceX也在此列，无论有什么困难，我们都将继续下去。"这样的想法让他们能够以正确的态度看待SpaceX在2015年6月的那次失败，同时也提醒着他们，能够在开始的24次发射中取得20次成功，这已经是一项了不起的壮举。
失败的好处在于，它能让你认清自己的弱点。这次失败的罪魁祸首是一根2英尺长、1英寸厚的钢筋，火箭里有上百根这样的钢筋，每根钢筋能够承重5吨力，就是因为有一根这样的钢筋折断导致了全盘的失败。从现在开始，SpaceX将逐根测试装入火箭内的所有钢筋。我们从上面的动画可以看出，龙飞船在脱离轨道时毫发无损（在屏幕顶端，刚开始的时候），如果有软件能够提早展开降落伞，那么龙飞船的内件就可以幸免于难。从现在开始，龙飞船上将装配这套软件。
这些成就了SpaceX如今的盛况。
在这样一个中间商漫天要价，并且设备成熟度长达几十年的行业里，SpaceX牢牢把控着内部供应链和尖端技术，终于成为全世界太空运载服务报价最便宜的公司。多年来，美国政府一直依赖于两大航空航天公司负责国内的太空发射——波音和洛克希德马丁，还有他们的合资公司联合发射同盟（United Launch Alliance，ULA）。ULA每次太空发射都向政府（实际上是美国的纳税人）收费3.8亿美元。而同样的太空发射，美国政府只需付给SpaceX 1.33亿美元。如果是其他客户，他们没有NASA那些特别要求的话，那么SpaceX的每次发射只收取6000万美元。
这样的优惠真是令人难以置信，因此，自然会有一大批客户排队等着他们的服务——他们现在已经积压了50项发射计划，总价值超过50亿美元。他们竭尽所能提高产量，短期目标是在一年内制造出40枚猎鹰9号火箭。马斯克相信，几年内SpaceX的发射成本将降到业内平均水平的十分之一，SpaceX将接管全球商业太空发射的大多数业务。
这不仅对SpaceX，对美国来说，也是一件重要的事情。
由于波音公司，美国成为两大（另一个是欧洲的Airbus）主要飞机制造国之一，但是基于某些原因，美国在全球太空发射领域中并不出彩——欧洲、俄国和中国在这个领域占主导地位。ULA是美国太空发射的主要提供商，但它的大多数业务都来自于美国政府，而其硬件设备中最昂贵的部分——发动机则需要从俄罗斯购买。SpaceX全球业务激增，而且几乎所有设备都是国产，这正在让美国再次成为太空发射领域的巨头。
群情激愤的巨头们
虽然对于美国人和未来的太空旅行来说， Space X是一个巨大的进步，但并不是所有人都对它的出现感到愉快。
上一篇文章里我们深入讨论了汽车和油气行业的内幕，我们发现里面非常混乱，从来没有以人为本，而我们却一直浑然不觉。是不是不透明的产业与政府之间有着"特殊"关系时都是这样，而且众多障碍让普通的企业无法参与竞争？特斯拉是怎样揭露了这一切，迫使这个繁冗、自满和不思进取的产业进行创新他们是有多么希望马斯克快点消失？
我完全可以把先前写得这一段复制粘贴在这篇文章里。
太空发射行业就像是小镇里聚集了许多汽车修理厂一样，他们会收取高出正常价格约十倍的维修费用，但是因为1）顾客对修理毫无头绪，也不知道正常价格是多少；2）所有的修理厂都收费过高，因此没人有动力更新设备、提高效率和降低成本。Space X就像是刚刚来到小镇里的新人，开了一家汽车修理店，并采用了更新、更好的修车技术，而且比其他人工作得都更加卖力，但是同样服务的费用却比其他修理厂低出很多。这就为小镇里的其他修理厂带来了毁灭性的冲击 。
2014年，全球火箭发射行业的主要企业——欧洲阿丽亚娜航天公司请求欧洲各国政府提供补贴，以应对Space X的竞争。目前将猎鹰9号发射往GTO（最高的卫星轨道）费用为1500万美元，成本低于中国长征火箭创下的历史最低记录。谈到火箭发射市场内的其他竞争对手时，马斯克说："我的家人担心俄罗斯人会暗杀我。"
全球的火箭发射客户都在关注Space X的一举一动，他们会问与自己合作的发射公司"等等，为什么我要花那么多钱？"
我问马斯克他怎么看待整个行业都恨不得拿钢琴砸他的脑袋时，他说："到处都是脚趾头，难免会踩到一两只。"不过在被Space X"踩中脚趾头"的企业中，联合发射联盟(ULA)被"踩得"最狠。
ULA不是个东西（主页菌：加粗加大！耶！）
ULA是波音和洛克希德组建的合资公司，收费比谁都高。但是他们收多少都无关紧要。ULA并不需要与全球其他的航天发射企业竞争，因为ULA自然而然地从美国军方源源不断地获得业务订单。他们的运营模式是这样的：
1）美国军方需要向太空发射许多东西，因此业务很多。
2）因为军队设备与国家安全密切相关，所以美国希望由美国企业进行发射。
3）因为航天发射与汽车维修一样不透明，公众和政治家并不了解其中的程序，所以没人知道ULA的发射价格远远高出了实际的价格。
4）ULA与政府的合作是以"成本加成定价法"进行的，也就是说他们是按发射成本的一定比例收取报酬，因此他们总是想方设法增加成本，才不会去降低成本。
5)美国军队的航空航天军费预算充裕，因此有充分的资金任其使用。
6）最令人发指的是，美国国防部的许多决策者都是ULA高层的朋友，而许多国防部官员退休后都在ULA谋得职位。因此ULA总是能获得国防部的默许，而不会有部门来审计他们的钱是怎么花的。
所有这些只能造就出一个完全没有降低成本压力的有缺陷体系，更糟糕的是这些成本都转嫁到了美国纳税人头上，这也是美国政府的一个巨大丑闻。
大家知道ULA和国防部这个小圈子真正惧怕的是什么吗？就是一家像Space X这样的公司。Space X已经成功地争取到了NASA的多数订单，但是如果要获得军方发射合约，还必须获得专门的认证，但是有意思的是，Space X申请认证非常困难。马斯克认为这个程序简直莫名其妙，而且法律规定了军队的发射也必须遵循公平竞争原则，因此他在2014年向美国国会反映了这个问题，他表示"Space X的目的并非获得这些发射合同。我们只是为了争取竞争的权利。"
但是他遭遇了许多阻力。尽管有充分的证据显示ULA负载的每磅费用是Space X的 6倍，但是像阿拉巴马州参议员理查德•谢尔比（他背后的主要支持者是航空航天企业）这样的政治家辩称这涉及国家安全问题，但诡异的是，ULA斥重资从俄罗斯购买发动机和其他零部件，而Space X所有的业务都是在美国进行的。在几个月前进行的一次访谈中马斯克是这样评论这件事的："ULA甚至连不公平竞争都害怕。他们不想公平竞争。他们甚至连不公平竞争都害怕。他们根本不想有竞争……他们担心我们会从他们独享的肥差中分得一杯羹，这样的话他们就没有那么大的利润了。"
Space X去年取得了一些进步，获得了少量的军用订单，但只是很小的一部分，这场战役Space X还将打一阵子。我问马斯克与ULA竞争的困难之处在哪。他回答道："这些并不是阻力，是军用工业的水太深。你知道在电影里他们是如何不择手段的吧？没错，他们就是这么干的。"
随后几年Space X的收益模型将增长和扩大。下面介绍三个正在筹备中的最酷的东西：
1）猎鹰重型火箭
我之前已花大篇幅介绍了该款火箭聚合了9个梅林发动机，能够推进360辆汽车堆成的摩天大厦。猎鹰重型火箭 与猎鹰9号基本相同，唯一不同是猎鹰9号只有一个第一级火箭，它则有三个第一级火箭
猎鹰重型火箭搭载了27个梅林发动机，因此它的发动平台可以承载约2000吨的重量，相当于垒成1英里高的1100辆汽车。猎鹰重型火箭将于2016年进行首次发射，其有效载荷将是当今世上任何一款火箭的2倍以上，但每磅负载的收费却是有史以来最低的（ULA的每磅负载费用是猎鹰重型火箭的3倍，但有效载荷还不到猎鹰重型火箭的一半）。下面我们就业内载荷最大的火箭进行简单的对比：
2）将轨道上的卫星数量增加四倍
这是一个非常艰巨的任务。数月之前，马斯克宣布 SpaceX 将在西雅图建立一座卫星制造厂，计划到2030年向近地轨道发射4000颗互联网卫星，这是目前轨道上的互联网卫星的三倍。目前轨道卫星共有1300颗。他的理由如下：
降低成本，推进技术。目前，制造一颗卫星通常需要2.5亿美元，将卫星射入太空的费用与之基本相同。这就导致每次卫星发射都存在着巨大的风险。企业为了躲避风险，更愿意使用陈旧和保守的技术，从而确保每种技术都至少使用15年，甚至更久。这就导致了今天许多卫星都是1990年制作的，用的还是25年前的技术。Space X打算竭尽全力降低成本，在大幅降低发射成本的同时，还将发射最为尖端的卫星，并且将频繁更换卫星。
让所有人随时随地连接互联网。我采访了Space X航空电子工程公司负责卫星项目的副总裁Rajeev Badyal。他解释道Space X的4000颗太阳能智能卫星将覆盖地球的每个角落，向需求迫切的地区发射光速互联网络信号。他指出地球上其实只有少数地区（欧洲、美国、印度部分地区和东亚等）互联网信号良好，因此他们将改变世界的其他地区，特别是最为偏远的地区。你只需要一个披萨盒形状的小型接收器，然后把它放在室外的任何地方即可。你可以在北极、太平洋中心、珠穆朗玛峰顶——任何地方都可以高速连接互联网。他还谈到了卫星的其他用途，例如安装了摄像头的卫星可以用于犯罪报告、实时谷歌地图、天气预测——几乎可以用于一切领域。
更多群情激愤的巨头们。时代华纳有线电视公司和康卡斯特公司是否也将成为马斯克想方设法对抗的那些低品质大型垄断企业之一呢？马斯克曾在一次发布会上说道："为了防止大家被时代华纳和康卡斯特'绑架'，我们给大家提供了一个'逃离'的机会。"（这掀起了观众们的热烈欢呼）
利润丰厚Space X通过自产自销卫星和向轨道发射卫星可以赚取丰厚的利润。
解决火星互联网问题。实体电缆已成过去式，火星将成为一颗未来星球。马斯克计划未来让Space X制造的互联网卫星环绕火星，让未来火星"领地"能够高速连接互联网。
（主页菌：重型猎鹰宣传视频镇楼）
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=y0146j5q0zh&width=500&height=375&auto=0
3）载人太空旅行
2014年，美国和俄罗斯又像以往一样发生了争执。这次是因为俄罗斯认为如果克里米亚属于俄罗斯将是非常酷的一件事，美国从而打算对俄罗斯的航天计划进行制裁。俄罗斯副总理是这样发推特回应此事的：
看完了美国对我们航天工业的制裁内容，我建议美国以后用蹦床把他们的宇航员送到国际空间站。
真是高明。
一度强大的航空项目一蹶不振后就是如此，你甚至无法再将自己的宇航员送上太空了。你必须依赖那些让你不爽的国家，这就让你陷入了一个非常尴尬的位置。
除俄罗斯之外，只有中国有能力将人类送上太空，但是美国与中国的冲突更大，中国宇航员甚至不被允许在国际空间站的宇航员俱乐部里玩。（主页菌：该死的美国佬）这就像是一个小镇里有三个敌对的流氓大佬，但是尴尬的是只有两个大佬有汽车，另一个大佬每次得搭他们俩的顺风车去上班。这对第三个大佬来说并不是什么好事。
埃隆•马斯克随后立刻发了一篇推文：
貌似现在是时候公布@SpaceX与@NASA最新研制的全新的龙飞船二号了。无需蹦床
— 埃隆·马斯克 (@elonmusk)2014年4月29日
2011年沉寂下来的航天飞机项目为我们打开了一扇窗，因为美国无法进行载人航天飞行。美国下一个航天飞机式的项目采用了一个充满创意的名称——太空发射系统，并推出Orion航天器，但是由于各种原因该项目至少要到2021年才能启动。美国并不想到2021年前一直依赖于俄罗斯，因此，与此同时，美国航空航天局举办了一场竞赛，为载人发射挑选私人承包商。美国航空航天局最后将68亿美元的订单拆分给了波音（合同金额为42亿美元）和Space X（26亿美元）。
2014年5月，Space X发布了第二代龙飞船——龙飞船二号。
第一代龙飞船航天飞机性能卓越，它是唯一一款能够完整返回地球的航天飞机，目前是全世界唯一能够从国际空间站载回货物的操作型航天飞机。但是龙飞船二号的功能更为强大。
龙飞船二号可以与国际空间站对接，而且不用像婴儿似的通过国际空间站的侧翼进站。
龙飞船二号内装有座椅和触摸屏（目前的多数航天飞机都是上世纪60年代设计的，按钮和旋钮像是老式收音机）：
但是龙飞船二号最酷的地方是它的发动机。这款航天飞机有8个名为SuperDracos的超劲动力的小型发动机，每个发动机都能够推动四辆汽车。SuperDracos经过了细致的设计，全部由3D打印而成，这也是首款3D打印的火箭发动机。我将嵌入一段发动机发动的视频，因为它太精彩了。这是SuperDracos在接受测试：
龙飞船二号的SuperDracos有三个主要功能：
1) 在太空中进行操控
2) 推进着陆——下一部分重点讨论
3) 发生故障时中断飞行任务
第三点对于宇航员安全十分重要。哪怕是最先进的火箭有时也会发生故障，而且通常结果都是灾难性的。正如Space X向我们所展示的，龙飞船二号的飞行中断系统保证了航天飞机在爆炸发生前可以远离现场。如果之前两次坠毁的航天飞机拥有这个功能的话，机上的宇航员或许有望生还。下面是最近龙飞船二号中断系统运行情况测试的视频，出于某种原因让我非常崇拜：
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=z0153ri7sfk&width=500&height=375&auto=0
视频无法完美呈现其中断系统的强大。8个SuperDracos动力强劲，可以在2秒内将比一个足球场还大的龙飞船推向空中，仅5秒多钟即可使其升空0.3英里（约500米）。尽管其他载人航天器也曾有中断功能，但是只能在发射过程中介入，而龙飞船二号的中断系统从发射到进入轨道的整个过程中都可以启动。
马斯克还想对宇航员重新下定义，认为不是只有宇航员才能飞向太空。他的构想是普通人也可以登上Space X火箭，基本上无需训练或专业技巧便可以去往太空，就像我们现在坐飞机一样（这让我想起来曾经一度只有计算机科学家可以操作电脑，现在这看起来真是太落后了）。Space X已经意识到现在是2015年，而不再是1965年了，因此也改变了航天服的概念。马斯克特意坚持航天服要很酷，淘汰以往穿起来像棉花糖人式的造型。
Space X和波音的首批载人航天飞机计划于2017年发射升空，但是目前美国参议院提议削减美国航空航天局的经费，这恐怕会将发射至少推迟两年。哦不！
这就是SpaceX在做的事情，以及它是如何赚钱的。递送服务做得也不错，SpaceX获益颇丰，而且应该会长期保持丰厚的收益。谷歌和富达最近对SpaceX的投资后，公司价值提升到了120亿美元。
但是马斯克表示SpaceX落到那些谋取短期利润的人们手里将会是他的噩梦。我们在第二部分开始介绍的都是SpaceX在做的事情，但并不是Space X真正在做的事情。
研发出猎鹰1号后，SpaceX一直在努力做自己该做的事情，最好的证明就是猎鹰9号目前能够送上太空的重量是其他方式无法匹敌的。
但是由于Space X收费很低，因此它依然只能实现渐进式的发展，它依然不是一个变革者。
Space X真正在做的是更为远大的事业——他们正在努力实现变革式的创新，如果能够成功，他们可以将火箭发射成本降低100多倍，从根本上改变人类在太空中的未来，使多星球未来成为可能。
改变格局
还记得前面提到的这个问题吗？
马斯克估计如果将火星飞行的票价定在50万美元的话，蓝圈将会足够大，从而使绿色区域内的人数达到100万。他表示如果50万美元一张票相当于中产阶级在加州买一套房，"发达国家的大多数人到45岁左右可以攒够足够的钱进行火星之旅的。"
那么火星飞行离我们还有多远？1989年，老布什提议将美国宇航员送上火星，美国航空航天局估计这将花费4500亿美元。输送4到6名宇航员。相当于每人约1000亿美元。
很近了。这也就是马斯克每张票50万美元的20万倍。
2004年，小布什考虑把美国人送上火星。美国航空航天局说这将花费500亿美元。人均开支100亿美元。这是50万美元的2万倍，依然很贵。
你要把任何东西的价格降低20万倍，听上去都是不可思议。
马斯克打算从两个方面解决这个问题。
1）增加载客量
猎鹰火箭系列是SpaceX的摇钱树，但是猎鹰和龙飞船都无法将人送上火星。
首先，龙飞船的大小相当于一辆SUV，至少需要3个月才能抵达火星。并非一个好计划。
其次，如果打算千里迢迢去往火星，最好很多人一起去。
所以SpaceX制定了长期规划，打算把猎鹰9号造得像个热狗——
火星移民运输机。
火星移民运输机体积将十分巨大，由名为Raptor的动力更强的SpaceX发动机驱动，该款发动机目前已经投入使用；它的航天飞机将能够容纳至少100人。
那么，如果SpaceX能够实现这个目标的话，估计可以将目前每人的成本降低至少20倍。
当前的价格是构想价格的1000倍。
但是还存在一个问题，那就是SpaceX通过猎鹰的创新技术已经将火箭发射成本降低至了行业标准的1/5，马斯克认为未来几年将降至行业标准的1/10。小布什在任时估算的行业普遍价格要高出100倍。
更大的航天飞机有助于降低火星飞行的人均开支，但是它无法改变当前的商业发射行业，它仍然昂贵，无法载着很多人飞向火星，它无法解决马斯克所谓的"太空探索的根本问题。"
那么我一直大力宣传却又没有告诉大家的这个大变革式的创新是什么呢？
2）重复利用
想像一下如果目前的航空飞行与实际情况有一个关键的不同之处：一架飞机只能用于一个航班。每个航班使用的都是全新的飞机，飞行结束后乘客下飞机去往航站楼，而飞机则被拆分成金属零件，能够重复利用的部件则被送去翻新，以备制造新飞机使用。
造一架飞机的成本约为3亿美元。因此按照这种新的模式，航空公司除了乘务员工资和燃油开支还需要花3亿美元为每个航班造一架飞机。这会带来什么不同吗？
首先，因为受到了飞机生产速度的限制，航班非常有限。其次，目前一个人从芝加哥到旧金山的往返机票约为150万美元。为了经济。
空军一号依然存在。富有国家会有一个小型的军用航空舰队。只有少数政府愿意为了进行特定的科学试验而飞行。拥有百亿美元身家的人或许可以经常坐飞机，但是身家只有10亿美元的人根本坐不起飞机。那么你呢？你可能一辈子都坐不上一次飞机。
眼见这种情况，人们清楚断定没人愿意出门打飞的。政客们会反对将众多政府资金投入到这一昂贵的活动中。多数人甚至不太明白飞机飞行的原理，他们也不会浪费时间想象如果能坐上飞机世界将会是怎样的。这甚至不会成为话题。我们可以开车、坐火车和坐船去旅行。
知道我下面要讲什么吗？
历史上还未曾有谁，无论是美国人、苏联人，当然还有联合发射联盟不思进取的大佬们都没想出来如何让火箭重复利用。火箭制造需要数月的时间，然后飞向太空，在大气层燃烧或金属残片落入大洋。并不是没人尝试过——美国和苏联都曾斥资数百亿美元解决这个问题——只是没解决得了。
"航天飞机"系统原则上是"可再利用"的。但是"航天飞机"有三个部分：航天器是可以完全再利用的，火箭虽然技术上可以再利用，但是需要9个月的时间进行翻新，从而抵消了成本优势，而巨大的橙色大油箱则完全无法再利用，发射完成后立刻成了垃圾。因此3个部分只有1个部分可以再利用，因此"航天飞机"任务的开支是每架航天飞机16亿美元（每位宇航员2亿多美元）。
体积更大的航天器加上SpaceX能够降低成本的创新技术从理论上讲应该能够实现每人5000万美元的目标。而这个数字是假设每趟飞行都要制造新的火星移民运输机。
SpaceX首先需要想办法把火箭发射进轨道。现在，他们面对着一个更为艰巨的全新的挑战——重复使用性。如果SpaceX能够建起所谓的"可以迅速完全再利用的火箭系统"的话，那么发射成本便只包括燃料、维修和内部支持系统，就跟飞机一样，从而将太空飞行的成本降低了100倍。或许更低。
那么怎样才能做到呢？
首先，你必须找到一个更好的着陆方式。马斯克描述了三种火箭和航天器的着陆方式：
第一种着陆方式（最为基础的）：伞降至大海
l.当前几乎所有能够着陆的航天器都是采用这种着陆方式。
问题：降落伞只能在用空气的地方使用，例如月球；在高腐蚀性的咸水中着陆会严重损坏设备；不够体面（想象一个本应吓人的外星人却背着降落伞落在我们的大海里，然后游上岸的那副囧样）。
第二种着陆方式（中等）：在跑道上展开侧翼和轮子
"航天飞机"采用的就是这种着陆方式。
问题：侧翼只能在有空气的地方使用，例如月球，或者没有跑道，除了地球外几乎都没有跑道；虽然这种方法适用于航天器，但是火箭几乎无法使用，而全部重复利用的话航天器和各级火箭都得着陆。
第三种着陆方式（先进）：推进式着陆
推进式着陆指的是与火箭发射同路径返回。阿波罗月球登陆组件（例如阿波罗11号"鹰号"登月舱）就是采用这种方式在月球着陆的。
采用推进式着陆，火箭或航天飞机可以利落地在着陆平台上着陆，对火箭和飞船的破坏最小。
想象一架航天飞机进行推进式着陆比火箭进行推进式着陆更加容易，因此我们曾经见过航天飞机采用这种着陆模式。龙飞船二号的设计确保了它可以实现完美着陆，因为龙飞船二号用于紧急中止的SuperDraco发动机也可以用于着陆。龙飞船将能够在太阳系内任何固体星体的任何类型的表层着陆，就像直升机在地球上着陆一样轻松。采用相同的方式进行火箭着陆是一个新奇的想法，而且难度更大。
SpaceX对猎鹰和龙飞船的重复利用性的研究目标值得我们关注：
如果成功的话，火箭和航天飞机就可以在数小时内着陆、补给燃料，然后返航。就跟飞机一样。
洪科萨向我解释说最为重要的一步是研究如何使猎鹰的第一级着陆。这是因为第一级火箭的造价相当于一辆大型喷气式客机，占整个火箭造价的主要部分（特别是发动机），如果这一步成功的话，将会是一个巨大的飞跃。他们将向包括目前还心存许多疑虑的航空航天工业在内的整个世界展示重复利用确实是可能的。他们将为其他火箭制造商大幅降低成本奠定了基础，开启了太空旅行的新纪元。
这就是对第一级火箭着陆的构想（点击查看大图）：
这里的"燃烧"是指单个主发动机燃烧（中间的发动机）。由于重量是发射时的一个关键因素（载重已达极限，几乎无法再增加重量，否则火箭无法载重进入轨道），火箭将有足够的燃料进行三次燃烧。第一次燃烧是让火箭在弹道轨道（即火箭升空时的正常弧线）上停止，然后指引其抵达着陆地点。第二次燃烧是为了减速，即从3000英里/时降低到550英里/时（885公里/时)，以防止其在大气层烧毁。第三次燃烧是在着陆平台上进行，使火箭速度降低到5英里/时（8公里/时）。
由于无法预测天气变化，因此火箭里安装了许多软件来感应外力和调整飞行轨道。火箭上装有名为"栅格翼"的襟翼，展开后可以调整火箭的前进方向（栅格翼和登陆腿也可以使火箭减速，将终端速度减半）。栅格翼在大气层中时工作，但是太空中没有空气，栅格翼无法发挥作用，火箭从而依靠"冷气推进器"喷出的气体，即火箭喷射出的氮气控制方向。
如果一切都能按照计划进行，火箭在发射约9分钟后将在距离发射台200英里外的在海上漂浮平台上着陆：
这很难。如果把尺寸缩小，这就像是在大风天里把一支铅笔发射出去，使其越过一栋摩天大楼，然后落在地上的一个鞋盒里。SpaceX把控制火箭从大气层下降这个挑战比作"在暴风之中拿稳你手中的橡胶扫帚柄。"《大众机械》杂志称之为"一场扣人心弦的杂耍，因为数千个部件中只要有一个出现问题就会使整个系统崩溃。如果火箭平稳的降落在平台上，那是因为数百万个极为精密的自我调节装置保证了猎鹰9号在急速下降过程中的稳定。
为了琢磨自己的技术水平，SpaceX建造了一款名为"蚱蜢"的一级火箭。2012年，他们已经能够将蚱蜢火箭发射到12层楼的高度，空中停留数秒钟后返回发射台。
随后的两年间，他们将蚱蜢发射到了越来越高的高度，最后终于将一台货真价实的猎鹰9号一级火箭发射到了一公里的空中，然后火箭返回发射平台。
最后，终于是时候尝试真正的发射了。2015年1月，SpaceX进行了一次常规发射，第一级火箭返回了大气层，并准备着陆。但情况是这样的。（有声音的话会更有趣一些）：
马上着陆了！ISH! SpaceX的工作人员是这么称呼非计划内迅速解体。
他们本来打算在2月再进行一次发射，但是由于天气原因被取消了。他们终于在4月有了尝试第二次发射的机会，结果却是这样的（加速后的视频）：
几乎……就要……落在上面了……但是火箭翻了个跟头，然后爆炸了。
第三次试射原定于在6月进行，但是我们都知道6月发生了什么。
那么，如果你是现在才开始关注这件事，你应该感到庆幸它还没有进行。你可以现在开始关注，然后通过现场直播亲眼见证他们创造历史（我发现追赶SpaceX发射日程的最好方法是关注本维基页面, 而要时刻了解重大进展和寻找发射网络直播链接的最好办法是在推特上关注Space X）。2015年，他们可能会进行多次试射。如果历史是一个指示器的话，一旦SpaceX成功一次，他们恐怕以后每次都可以成功。
我在为撰写本文做调查时，为了确认马斯克说50万美元一张去往火星的票不是在开玩笑，我给他发了一封电子邮件，邮件里我解释了我所看到的逻辑，目的是打探一下他是不是说真的。他是这样回复的：
没错，这些提高的数字看上去很离谱，但不是不可能实现。解决的关键是火箭的重复利用性和低价的推进剂（甲烷和二氧化碳的分子数比为3.8）。当然，我们可以在火星上制造返程用的推进剂，因为火星大气中二氧化碳随处可得，土壤中还有许多冰冻水。
从技术上来说，我们的设计目标是每趟飞行可以承载100公吨以上的实用的货物，因此应该能够带100多人飞向火星。这取决于每人所需的支撑质量和可携带的行李重量。
航空电子设备、传感器、通讯设备、飞船细部结构、发射平台和其他方面都已实现了大幅的进步，而且乘坐航天飞机比坐公交车有趣多了，因此我觉得以后每趟飞行100人这个数字还会大幅增长，或许会增加到好几百人。同时，我们还能对头等舱收取更多的费用来进行补贴。
上述所有因素和将价格降至10万美元/吨或每人最终是可能实现的，因为推进剂占了飞行成本的主要部分，而推进剂主要成分是40美元/吨的液氧（不过每顿货物需要大量液氧）。那真是非常棒了！
坐飞船去火星是可以负担得起的了。
SpaceX第二阶段要做的工作正是实现这个目标，而且他们似乎已经快要成功了——或许就在十年后。
一旦成功，他们就可以开始最后阶段的任务——那就是改变一切。
下期预告：
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