作者：Tim Urban 翻译：ONES Piece 翻译计划 王沫涵
译者按：继钢铁侠伊隆 · 马斯克上月公布了 SpaceX 的巨型火箭之后，Wait But Why 又发布了一篇相关长文，根据作者与马斯克的对话，讲述了巨型火箭的来龙去脉，也展望了人类移民火星的未来。
本文延续了 WBW 的一贯风格，生动幽默，浅显易懂。另外，对于 SpaceX、马斯克或者航空航天创业感兴趣的读者，也可以听下泛科技播客“迟早更新”第 24 期节目《听 NASA 工程师讲故事》。
昨天，伊隆 · 马斯克在 2016 年国际宇航大会（International Astronautical Congress）中登台演讲，公布了有关他们正在造的巨型火箭的一手消息。
几个月前，当 SpaceX 第一次宣布他们考虑在九月下旬动手做的时候，我突然想到或许可以利用一下老交情，因为 2015 年我跟伊隆和他的公司一起共事相处得不错（这之后我写了四篇详尽的马斯克系列博文）。所以我联系了一下，问他们我是不是可以提前了解一些有关巨型火箭的消息，然后写篇文章。
过了一会儿，我跟伊隆在电话上讨论火箭、时间安排、还有包含这一切在内的宏大计划。我们按照以往的方式开始聊。
后来，我们慢慢深入地展开了一段神奇的对话，谈了谈 SpaceX 正在建造的疯狂机器以及相关计划。
这篇帖子只是有关 SpaceX 的故事之一；SpaceX 是我们这个时代最神奇的故事，也是我去年花了三个月四万字想要描述的传奇。如果你真的想深入了解但还没有读之前的文章，那么我推荐先看那篇。文章分为三部分、五个网页：
如果已经读过那篇文章但需要复习一下，或者只想了解大火箭然后继续好好生活的话，下面简短地介绍了事情的背景：
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为了明白为什么巨型火箭那么重要，你必须先理解下面这个句子：
通过在火星建造一个一百万人自给自足的文明，SpaceX 意在实现人类多行星的生活。
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好玩，有趣。（这里有一段去年我采访伊隆的视频，伊隆阐明了他的观点。）
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把鸡蛋全部放在一个篮子里不是个好主意。我们现在全部生活在地球上，也就是说，不管出于自然还是我们自己的技术，一旦地球不好了，我们就全完了。好比把一个珍贵的数码相册存在了一个不一定特别靠谱的硬盘里。这时候如果是你，你会聪明地把相册备份在另一个硬盘上。其实道理是一样的。伊隆把多行星生活看作是 “地球物种的人寿保险”。
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金星靠不住，表面温度高得可以熔化铅，气压大得惊人，风刮得让人难以忍受。
月球上的自然资源太少，一天等于地球的 28 天、并且没有大气层在白天阻挡太阳直射、晚间对地面保温，一整天都没法活。同样，水星也是这种情况。
而木星、土星、天王星和海王星都只是伪行星的巨大气团。
木星和土星的一些卫星倒是有可能适宜居住，但是比火星更远、更冷、更暗，所以自然没道理考虑它们了。
冥王星甚至更远、更冷、更暗。所以不要再问我冥王星了。
然后就剩下火星了。火星也并不好。如果火星是地球上的某个地方，没人会愿意去的。但对比其他那些选择，火星太美妙了。虽冷，但不会冻死。虽然有些暗，但不会比地球暗到哪儿去。虽远，但也不是遥不可及。
火星上的一天跟地球的一天基本一样长，对人类来说很好，并且很适宜种植地球植物。火星的表面引力不算太低也不是太高（大约是地球引力的三分之一）。火星上有大量冰冻水以及适量的二氧化碳，这一点对于早期移居火星至关重要，对于未来把火星 “地球化”、把它改造为更适宜人类居住的星球也非常有用。
总的来说，我们很幸运能有“火星” 这么棒的选择——如果放在其它太阳系里，我们很可能找不到。
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因为伊隆觉得一百万人是在火星上创造自给自足文明所需人数的粗略估计。伊隆这样定义 “自给自足”：
即使不会再有来自地球的宇宙飞船，火星殖民地最终也不会灭亡——不灭亡需要一个巨大的工业基地，比在地球上建要难得多的工业基地。
换句话说，如果二号硬盘依赖于一号硬盘才能用，那么相册其实并不是真的被备份了，对吧？二号硬盘存在的意义就是如果一号彻底坏掉了，二号还能转危为安。
虽已有很多激动人心的原因可能导致地球这块硬盘 “坏掉”，比如小行星撞击、人工智能灭绝人类、特朗普搞死我们、ISIS 弄出什么恐怖的生化武器等，伊隆还提到了一些不太戏剧化的可能性，比如不再会有来自地球的飞船，仅仅因为地球文明不再有能力发送它们了：
飞船不能从地球飞去火星还有另一些原因，可能是第三次世界大战，可能是地球变成了一个宗教国家，也有可能是地球文明慢慢退化，不能再承担自己的重量。埃及人曾经会建金字塔，后来却忘了怎么建。他们也不记得怎么解读象形文字，直到发现了罗塞塔石碑。
古罗马人也是这样，他们有室内管道系统，他们有高级的高架引水渠，可后来全部毁了。中国一度有世界上最大的远航船队，一路到达非洲，然后某个傻皇帝继位，觉得远航不好于是把船都烧了。
所以，我们谁也不知道接下来会发生什么。现在要跨过去的最关键的门槛是实现自给自足所需的人数和大量的货物。粗略估计大概需要一百万人和一千万到一亿吨货物。
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其实不难。如果我们能挑出地球上既想去火星、又去得起火星的一百万人，这就是未来一百万的火星殖民者。
伊隆认为——这里我也比较同意——如果蓝圈足够大了，就不必管黄圈了。毕竟如果火星可以负担得起、安全，你也知道还能回来，许多人都会想去的。
之前美国国会问过 NASA，把 5 个人的团队送到火星需要 500 亿美金。每人 100 亿。伊隆觉得如果想让蓝圈足够大，每个人去火星的成本应该是 50 万美金。也就是现在成本的两万分之一。
就好比盯着汽车行业说，“现在一辆新本田要花大约两万美金。为了让这个行业活起来，我们需要把新车的成本降到一美元。”
试想，如果飞机运营的方式是：起飞飞往目的地，不落地，而是乘客跳伞着陆，然后飞机坠入大海爆炸彻底 “落地”。所以每架飞机是一次性的，如果还想坐飞机，需要再造一架飞机出来。
太空旅游现在非常昂贵，主要原因是我们让火箭自毁坠入大海（或者在大气层焚毁）。
伊隆创办 SpaceX 的时候，下定决心解决这一难题。这是一个艰巨的任务，考虑到之前没人做成过，包括美国和俄罗斯在内的国家花了几十亿尝试但也没有搞定。但 SpaceX 年复一年地琢磨这个难题，几经失败、不断尝试之后，2015 年底，他们做成了：
SpaceX ORBCOMM-2 Booster landing in under a minute via YouTube
然后他们成功了一次又一次。现在他们成功的概率比失败要高。这是白天拍摄到的最近一次着陆的场景：
SpaceX Falcon 9 – Successful Drone Ship Landing – 8th April 2016 via YouTube
很快，之前已使用过、着陆过、飞行测试过的猎鹰 9 号将首次为 SpaceX 执行新任务，正式使 SpaceX 的火箭可被 “回收再利用”。
发射旧火箭只需要买推进剂（燃料和液态氧）以及做一些例行维护。这就使太空旅游的成本降低了一百甚至一千倍。
这之后我们还有 19/20 到 199/200 的成本需要砍掉。如果 SpaceX 可以一次性带一百人甚至更多（而不是国会跟 NASA 问过的五个人），成本会降下来一部分。剩下的部分可以通过一些简单的创新实现，比如在轨燃料补给（成本降低 5-10 倍）、在火星生产推进剂，这样就不用携带回程所需的推进剂了（成本再降 5-10 倍）。这些等一下再细说。
突然，票价不仅降到了 50 万美金一张，而且还有可能更便宜（伊隆说有可能降到 10 万美元一张）。你可能还没注意到，SpaceX 的创新正在革新太空旅游的成本——这一改变会打开我们现在无法想象的大门。当革新足够深入，SpaceX 将一百万人送到火星的愿景也许真能实现。
我们要去火星了。这周，SpaceX 就展示了能把我们送到火星的东西。
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火箭相当震撼。让我觉得特别亢奋，我每周都能看见它。
伊隆兴奋了。当你了解了他正在造的巨型火箭是什么样子之后，你会明白原因的。
首先，让我们消化一下眼前的挑战。大家都说航天很难。迄今为止，只有几百个人到过太空，只有几个国家有太空发射的能力，太空游的历史散落着各种悲剧式的发射失败。把一个超级重、又复杂、且装满爆炸性液体的庞然大物在毫不出错的情况下发射上天穿过大气层确实非常难。
但是，我们所说的人类进入太空，事实上是进入近地轨道，距离地面高度 100 至 1200 英里。通常情况下，发射高度在 250 英里，不超过国际空间站的轨道高度。唯一一次人类走得更远是 1960 年代为数不多的几个美国人登月，跨越了 25 万英里。
当地球到火星距离最近时，火星离我们有 3400 万到 6000 万英里远——约为月亮距离地球的 200 倍，国际空间站距离地球的 20 万倍。
伊隆喜欢把地球到火星之旅比作横穿太平洋，如果用这个比例衡量，去月球相当于穿过英吉利海峡（去国际空间站也就是到距离海岸 177 英尺的码头）。继续用这个比喻的话，伊隆说：
向近地轨道或甚至月球发射的火箭基本上相当于渔船，如果跟一个要飞过 1000 倍远的殖民运输系统相比的话。
除此之外，如果只把几个人或一个卫星带到近地轨道还说得过去，但如果长途跋涉一直到火星，你想携带的远不止这些。也就是说，你得携带更重的东西，走得更远。将距离因子乘以有效载荷因子，伊隆解释说火星运输系统 “准确地说相当于世界现有发射运载能力的一百万倍。必须是这样。”
不仅更大，还更高效。关于火箭存在一种非黑即白的错误认知：火箭要么‘小而复杂’，要么‘大而笨重’。人们说的‘大傻助推器（big dumb booster）’行不通。我们需要巨大且智能的助推器。如果想要殖民火星，没有其他选择，必须让火箭又大又高效。
如果不好从上图中理解火箭有多大，我们来放个参照物。
不进入观众席的话，橄榄球场的对角线很难装得下它。还有这个：
摩天大楼的大小。或者就像伊隆所说，“目前为止最大的飞行物”。
昨天的演讲中，伊隆解释说这不是第一次先瞧瞧火箭可能长什么样，也不是艺术家模糊地描述火箭也许是什么样——这就是火箭的成型。这就是他们正在建造的火箭。
然而，SpaceX 貌似在火箭取名问题上正在经历一场存在危机——一开始叫 “火星殖民运输机（Mars Colonial Transporter）”，之后（因为火箭可以去比火星还远的地方）改名叫 “星际运输系统（Interplanetary Transport System）”。
然后在昨天的演讲中，伊隆说他们其实还没有最终决定叫什么名字，但具体实践火星处女航的宇宙飞船也许会叫 “黄金之心（Heart of Gold）”——也就是说名字还没起好。
所以，除非我知道了它的正式名字，我都会用伊隆曾用过的名字叫它：巨型火箭（Big Fucking Rocket，以下简称 BFR)。
巨型火箭真的超级大。400 英尺高，相当于 40 层的摩天大楼。40 英尺的直径，一辆校车可以被毫不费力地塞进去。它的重量比三个土星五号（Saturn V）还要重，能产生超过土星五号三倍多的推力——要知道执行过阿波罗计划的土星五号仍然是迄今为止人类建造过最大的火箭。
如果按照火箭能带到轨道上的有效载荷（即货物和 / 或人）的公斤数来比较，差距会更加极端：
对比一下，SpaceX 无敌的猎鹰 9 号可以把 4 吨有效载荷运到火星，而重型猎鹰（Falcon Heavy）——即将成为目前最强的火箭——可以承载 13 吨有效载荷直抵火星。伊隆相信 BFR 一开始的有效载荷为几百吨，最终将达到一千吨。这个夸张的数字真的很难消化——想一下巨大的重型猎鹰的承载能力只是 BFR 最终火星承载力的 1% 多一点。
此刻需要澄清一下：我刚刚一直在说的巨型火箭事实上是由两部分组成的：一个巨型飞船安在一个巨型助推器上。
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先说助推器吧。25 层楼高的助推器——也就是 BFR 火箭的部分——用伊隆的话说 “的确像个猛兽”。目前为止，这应该是最大个的助推器。按尺寸来说，肯定最大；按推力来算，更是如此。
在 SpaceX 的文章中，我讲过猎鹰 9 号的九台梅林引擎（Merlin Engine），每台都强大到可以把 40 辆汽车举到空中——如果加在一起也就是说猎鹰 9 号可以同时举起 360 辆汽车。重型猎鹰装有 27 台梅林引擎，可以将超过一千辆车举起穿过云霄。
而巨型助推器配有一种不同的引擎：猛禽（the Raptor)。
猛禽引擎的外观看起来很像梅林引擎，一个关键的区别在于：通过大量加压，SpaceX 使猛禽比梅林强大了三倍以上。
一台猛禽引擎可以产生 310 吨的推力——相当于举起 310 吨货物、或 172 辆车、或一整架波音 747 飞机。这就是一台猛禽的战斗力。
加在一起，推力能达到史无前例的 13,033 吨，足可以把超过七千辆车、或 50 架大型飞机送上太空。
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此外还有宇宙飞船——也就是 SpaceX 所指的星际飞船（Interplanetary Spaceship），我这里延续之前的习惯，叫它巨型飞船（Big Fucking Spaceship），这样更好玩。巨型飞船就是装在巨型助推器上面的又大又酷的东西（如果你看到这里迷糊了，提醒一下：巨型飞船加上巨型助推器就是我们一直说的巨型火箭）。巨型飞船的功能是运载人和货物抵达火星。它也将在火星上独立发射，带着想回地球的人回到地球。
巨型飞船的大小相当于 16 层的高楼，直径最大 55 英尺宽。除了能运载几百吨、最终一千吨货物以外，巨型飞船最初能承载搭载 100 人，伊隆相信人数能逐渐增加到 200 甚至超过 300——就像游轮一样。
有了九台猛禽引擎，它的发射推力比当今任何火箭都更强大——包括明年问世的重型猎鹰。一艘二级运载飞船能比最强大的一级火箭产生更强的推力，这简直让人难以置信。
嗯，你是在微重力下坐在一个巨大的飞船里。我觉得应该挺有意思的。你会在飞船里面飘来飘去。
在演讲的问答环节，他补充道：“绝对是很有意思、令人激动的体验，不可能拥挤又无趣。乘员舱准备就绪，你可以在里面玩失重游戏，飘来飘去，里面还有电影院、讲堂、小船舱、餐馆——一定很有趣。”
嗯，好，如果现在我上了飞船。一个零重力的游轮。景色是这样的：
1. 上船。巨型火箭会在佛罗里达州卡纳维拉尔角的 39A 号发射台发射——这里也是阿波罗宇航员出发的发射台。选择这里的原因是它建得相当大，因为没人知道以后会发射多大的火箭。到达发射台后，上塔、过桥，进入巨型飞船。
2. 起飞。系紧安全带，巨型火箭发射。几分钟后，一期巨型助推器分离，回到地球。你身在的巨型飞船继续航行，驶入地球轨道。
3. 在轨补给燃料。着陆地球之后，巨型助推器被扣上新的巨型飞船——里面装满了推进剂（液态氧和甲烷）。它再次发射，把装满推进剂的飞船带入轨道，并与你所在的飞船汇合。这两架飞船会像虎鲸握手一般对接，与此同时完成燃料输送。
燃料补给需要重复几次，直到你所在的飞船完全补足燃料。这个环节非常关键：一方面是为了降低航行成本；另一方面是为了提速。人们一直以为到火星的旅程需要六到九个月，但巨型飞船只需三个月就能抵达。
4. 飞向火星。微重力下度过有趣的三个月，然后看见飞船里任何一个人都觉得烦。航行中，飞船用大量太阳能电池板供能的冷气推进器驾驶。
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5. 进
入火星大气层。该打开隔热罩了。
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6. 着陆火星。笔直着陆，就像一级助推器着陆地球一样。
7. 开始火星生活，当然现在谁也想象不出。如果是在火星殖民的早期，你需要在那儿工作，帮助建造早期工业基地。这之后，想做什么都行了——研究、创业，或者只是探险。
8. 在火星上生产推进剂。这应该是火星上最早起步的重要工业之一。推进剂由液态氧和甲烷组成，因为火星上有大量的水（冰）和二氧化碳（火星大气层中的主要气体），所以生产推进剂会很方便、简单。将你一路乘坐的飞船装满推进剂，为返回地球做准备。相比从地球携带回程所需的推进剂，这样做能节省大量成本。
永远留在火星，或者回到地球。如果选择回来，你需要登上上一批到达火星的飞船。
垂直着陆地球。就像登陆火星时那样。飞船之后会进行例行维护，准备在两年后再返火星。
变成谁也忍受不了的那种人，每段对话都费尽心机找到突破口跟别人炫耀你在火星的经历。
SpaceX Interplanetary Transport System via YouTube
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回到现实。所以我们如何才能从 “这个潜力满满的酷火箭五年之后有可能发射” 到“我们是蒸蒸日上的多行星文明，有一百万人在火星上生活”？
一万次飞行。伊隆认为，若想让火星上的人口达到一百万人，巨型火箭需向火星飞行这么多次。
为什么是一万次呢？因为在大部分航行中，每次至少有一百人，乘客数量也会逐渐增加——可是还要考虑到每次有人飞往火星时，就会有人想要回到地球。
每架巨型飞船的底部都有一个巨大的货舱。伊隆觉得我们需要把至少一千万吨货物运到火星，从而使火星上的百万殖民自给自足；就像 SpaceX 所期待的，如果他们可以更快地把有效载荷提高到每次一千吨，那么一万多次飞行可以更快完成一千万吨的货物运输。
我们看一下火星与地球的会合日程——也就是地球与火星相距最短的日子（也叫做 “火星冲日”）。因为地球轨道比火星小，地球公转更快——所以每 26 个月，地球会追上火星，它们几乎挨着彼此。这也是人类在地球和火星之间迁移的唯一时机。
我们现在距离火星比较近，因为上次火星冲日发生在 2016 年 5 月 22 日。所以，如果你像我一样，心里曾傻傻地默想过 “我擦有颗超亮的星星啊我得打开 Sky Guide App 看看这是哪个星球然后告诉我身边的每一个人让他们也瞧瞧。可是跟以前一样，没人在乎，因为他们都不是什么好人”。
你一定知道整个夏天，火星的存在感极强，在夜空闪耀。一年之后，火星将在我们的另一端、太阳的另一侧，那时晚上我们完全看不到火星。
2016 年的火星冲日很特别，因为这是最后一个没人谈起的火星冲日了。
为什么呢？因为从下一次火星冲日开始，也就是 2018 年 7 月，SpaceX 会在每次火星冲日时向火星输送货物，想必那时一定会是个大新闻。如果一切按计划进行，时间表可以暂定如下：
2018 年 7 月：向火星发射装有货物的龙飞船（由猎鹰 9 号发射、SUV 大小的飞船）。
2020 年 10 月：发射更多龙飞船，装载更多货物。
2022 年 12 月：BFS 的火星处女航。仅装载货物。这就是伊隆想要取名为 “黄金之心” 的飞船。
2025 年 1 月：BFS 首次载人进行火星飞行。
