官方全文 | NASA由供应商驱动，马斯克去火星是目标驱动！祖柏林评马斯克最新火星移民计划
近日，火星学会创始人，主席罗伯特·祖柏林博士与SpaceX创始人埃隆·马斯克在星舰的制造基地——德州的博卡奇卡进行了会面，之后祖柏林博士亲自撰文，对会谈详情以及马斯克最新的火星移民计划进行深入点评。以下为文章全文。（中文编译：火星学会中国官方）火星学会官方独家内容，未经授权禁止转载。
— Adam Mickiewicz, Polish poet, 1832
亚当·米基维奇，波兰诗人
“第一步，如何把人送上火星？他正在打造一个星际舰队。”
上周，我和我的妻子Hope去了德克萨斯州的博卡奇卡，会见了埃隆·马斯克。当我们在Space X总部内交谈时，一支马里奥奇乐队在演奏，为外边长长的求职者队伍活跃气氛。这些求职者正在排着长队申请SpaceX在当地的很多职位，共同建造能够把人类送上火星的飞船。目前已经有数百位员工已经在这里紧张有序的工作，预计很快会达到数千名。
马斯克把他的新火箭称为星舰（Starship），它是一个采用液氧甲烷燃料、不锈钢结构、两级入轨的巨型火箭，运载能力与土星五号相当，后者在上世纪60年代美国的阿波罗计划中第一次把人类送上了月球。然而土星五号是一次性火箭，每发射一次就要损失一发。而Starship将像客机一样完全可重复使用，因此有望大幅降低进入太空的成本。
星舰还未完成飞行试验验证。然而，马斯克并不是在造一个用于试验的概念性飞船，而是正如我们第二天在这里参观时所看到的那样，他正在这里建一个造船厂和一支星际舰队。他疯了吗？按照传统航天工业的想法，他肯定是。但疯狂的马斯克自有他的过人之处。
我认识马斯克差不多有二十年了。
2001年，我和其他人一起说服他，让移民火星成为他的毕生使命。他的计划在很大程度上是基于我自己的工作，也就是通常所说的火星直击计划（Mars Direct）。我再1990年提出火星直击计划，并且在1996年我的《赶往火星》（The Case for Mars）中进行了详细阐述，与NASA之前关于人类火星任务方案完全不同。但马斯克的星舰计划比我想的还要激进的多。点击领取疫情期间限时免费《赶往火星》视频解读十二讲！
除了上世纪90年代，NASA在负责探索的副局长迈克·格里芬的指导下，确实采用了一种扩展版的“火星直击方案”，其它时间里，NASA仍然坚持冯布劳恩在1948至1969年提出的模式，即，应首先建造轨道站，为利用先进的推进系统在轨道上建造巨大的行星间宇宙飞船，这将从地球轨道（或目前更荒谬的是月球轨道）进入火星轨道。離開 从这些轨道母舰，小型登陆艇可以带少量宇航员到达火星表面，插上美国国旗，留下几个脚印，短暂停留后便返回轨道。
相比之下，“火星直击”和“星舰”计划都使用从地球轨道到火星表面的直接飞行，并使用在这颗红色星球上找到的当地材料制造液氧和甲烷推进剂，以直接从火星表面返回地球。这两个计划都避免了对轨道基础设施、轨道建筑、星际母舰、专门的小型登陆器或先进推进器的任何需求。两种方案的第一次任务就计划在火星表面停留很长时间，对于这两个计划来说，任务的核心目的不是飞向火星，而是在火星上完成更严肃更重要的事情。
但两者还是有区别的。在火星直击方案里，简洁版的地球返回飞行器（ERV）和宇航员居住舱模块会在近地轨道和助推火箭分离，独自前往火星并降落在这颗红色行星上，居住舱以及各种有效载荷合起来共计约40吨。在马斯克的星舰计划中，一艘starship被送入地球轨道，然后由另外6艘starship对其进行在轨燃料加注，之后整艘飞船飞向火星，可以一次运送200吨的居住舱和有效载荷。因此，火星直击计划可能会一次派出4至6名宇航员，但一艘星舰（starship）最多可以容纳50人或更多。
马斯克的计划提供了比火星直击计划更大的任务能力，但这种能力是有代价的。具体来说，具体地说，如果宇航员要回来，你需要重新给星际飞船加载推进剂，这需要大约1000吨。而在“火星直达”计划中，在机组人员之前送往这颗红色星球的地球返回飞行器只需要100吨推进剂。支持星际飞船行动所需的火星表面动力和其他基地要求比实施“火星直达”计划所需的要求高出10倍。
因此，马斯克的计划需要提前建立更大型的火星基地，几艘星际飞船会单程前往火星，装载着大量的基地建设设备，比如10个足球场大小的太阳能电池板，以及派遣机器人来建设。直到一切准备就绪，首批搭载宇航员的载人星际飞船才能到达那里。该系统对于探索任务来说不是最优的，但探索并不是马斯克的真正目的。
如果把火星直击计划比作阿波罗计划的进化版本，马斯克的计划更像诺曼底登陆。他需要一支舰队。所以他要建立一个造船厂来建造一个舰队。但为什么要在测试一艘船之前就造一个舰队呢？有几个原因。首先，马斯克要做好承担损失的准备。当第一艘星际飞船准备好进行首次试飞时，他将有三到四艘已经建成的飞船，随时准备进行改装，以修复导致第一艘飞船失败的任何问题。发射、坠毁、修复，重复发射过程，直到解决所有问题，然后继续发射，提高有效载荷，缩短发射周期，提高性能。
其次，建造舰队为了让星际飞船变得更便宜。NASA在12年内建造了5架航天飞机，每架耗资数十亿美元。而马斯克正在创建的工厂旨在最终以每年50艘或更多的速度批量生产星际飞船。这听起来可能很疯狂，但并非不可能。
1944年，美国以每周一艘的速度生产护航航空母舰。几十个独立的小组同时工作，每个小组在自己的船上工作几天，然后把工作交给下一个小组。如果马斯克公司建立了一个拥有3000名员工的类似生产线，这意味着每艘starship的劳动力成本约为600万美元，或每艘Starship总成本为1500万至2000万美元，其中包括箭体结构材料和箭载电子设备。
如果他能得到这么低的成本建造星舰，那么一旦火星基地投入运行，随着工业和温室农业生产能力的不断增长，每艘搭载100名乘客的星际飞船就可以飞往火星，如果必要还可以留在那里，每名乘客前往火星的成本不到20万美元。所以，把票价定为30万美元——一个普通的房主的净资产，或者一个普通美国人7年的工资。在北美移民地时代，工人们为了换取七年的工作而预订了去美国的机票。这是很多人在真正想采取行动的时候能够承担得起、而且已经付出过的代价。除此之外，我们所需要的就是欢迎移民的自由——如果火星是自由的，人们就会来，并通过他们的创造力繁荣起来。
此外，马斯克和我都同意，火星定居点不太可能通过向地球出口任何物质商品而产生利润。毕竟运输成本实在是太高了，所以基于这些概念的商业计划中的数字就不深入计算了。但知识产权是另一回事，因为它几乎可以免费地跨行星际传输。
火星殖民地将由一群技术娴熟的人组成，他们将在前沿环境中自由创新或被动创新，就像19世纪的美国，更像是一个”发明创造的反应炉”。正如历史学家Frederick Jackson Turner（Frederick Jackson Turner）在其著名的论文《美国历史上边疆的意义》（1982）中指出的那样，类似的情况使年轻的美国形成有史以来最具创造力的文化，美国人的聪明才智为世界带来了电力、汽船、电报、节省劳力的机械、录音机，灯泡、电话、发电站等，以及在他的书出版后不久，飞机和批量生产的汽车。
因此，为了满足需要，可以预期，在强烈的驱动以及没有官僚主义作风的环境下，火星人的聪明才智将在机器人、人工智能、转基因生物、合成生物学和许多其他领域产生革命性的进步。这些发明是为满足火星的需要而创造的，可以作为地球上的专利获得许可，带来为那些复杂系统的进口提供资金所需的收入，而这些复杂系统不同于食品、织物、燃料、钢铁、铝、玻璃和塑料等大宗材料，在未来一段时间内可能难以在火星上制造。
目前，马斯克正专注于建造他的星舰工厂，他认为这项任务远比简单地完善星际飞船更为核心。但马斯克还需要解决更多的问题才能使这一切顺利进行。低温推进剂贮箱的在轨加注技术尚未验证，火星原位推进剂生产技术虽然已得到很好的理解，但仍未准备就绪。从火星返回的星际飞船将遇到比从地球轨道返回的更大的热负荷。对于一个来说足够轻的热保护系统对另一个来说可能不起作用。大型星际飞船的火箭排气羽流在着陆过程中可能会产生危险的弹坑，迫使马斯克采用类似火星直击式计划，在地球轨道上把小型飞行器，也许是小型星际飞船，从助推火箭上分离。我相信，这种考虑，再加上在红色星球上为一艘全尺寸星际飞船加油所需的巨大功率的难题，最终可能会迫使他研制出微型版的星际飞船。这样的“迷你星舰”可以被一艘普通的starship发射至地球轨道上，然后再完成火星直击式的任务，允许starship在几天内返回地球并再次执行任务。Mini星舰也可以独立发射，作为SpaceX已经投入使用的Falcon 9的可重复使用的上面级，这也给了该公司完全可重复使用的中型发射能力。马斯克更喜欢用统一的设计来做任何事情。我们看看他能不能成功。
美国航天局的运营预算是马斯克公司SpaceX的10倍以上，然而，SpaceX正迅速超越NASA。NASA的重型运载火箭SLS已经被推迟了无数次，在1988年首次提出时，对于近期航天飞机衍生的助推器来说是个合理的设计。但它的出现已经晚了一代，与星际飞船相比，它的有效载荷运载能力更低，每次飞行的成本大约是它的50倍。
美国航天局表示，他们正在进行全力以赴，争取在2024年前将宇航员送上月球，但实际上可能性很小，因为它制定的方案过于复杂。首先建造一个绕月轨道的空间站，然后在每次任务中使用四次发射、五次飞行和六次交会操作。虽然这种做法提供了政治利益，让尽可能多的参与者参与其中，但该计划的可操作性是非常值得怀疑的。
NASA的火星任务设计更糟糕。它包括在月球轨道空间站建立一个巨大的离子驱动深空运输系统（DST），然后将DST发射到另一个空间站。NASA声称，这个空间站需要在围绕火星的轨道上建造。这个不现实的系统从月球轨道到火星轨道的单程需要300天，几乎是勇气号和机遇号探测器所需时间的两倍。然而又不同于勇气号和机遇号，DST不会着陆。
如果你想探索或定居火星，你就必须登陆火星。然而，DST计划的目标既不是探索也不是定居，而是烧钱。DST体系结构并没有提供通往红色星球的最简单和最有效的路径，而是提供了最复杂的路径，以便为尽可能多的新技术开发计划提供“理由”。
马斯克的做法恰恰相反。NASA的计划是由供应商驱动的，而马斯克的计划则是由目标驱动的。他并不关心为一大堆“潜在有用的技术”提供理由。他想用最少的新技术实现他的目的。他的态度是，只需告诉我为什么需要它。如前所述，我相信他将是明智的，开发一个微型星际飞船，以减少在火星上制造返回燃料所需的功率。他不同意，他问我“告诉我为什么”。我们在这一点上尚有分歧，但我真的很喜欢他的思考方式。
只有这样思考问题，才能让我们真的到达火星。
排版：火星学会星际萌宠火星喵
审阅：火星小姐姐
Credit：
https://www.marssociety.org/news/2020/02/22/elon-musks-plan-to-settle-mars-r-zubrin/
https://www.nationalreview.com/2020/02/mars-elon-musk-plan-to-settle-red-planet/
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