改变游戏规则

还记得前面提到的这些内容吗？

马斯克估计，如果去火星的票价每张为50万美元，就可以让蓝色的圆圈变大，从而使绿色区域的人数增加到100万人。根据他的描述，50万美元的票价，相当于在加利福尼亚购买一套中等房屋，“发达国家大多数40多岁的人都有能力负担起这笔钱”。

我们离这个目标有多远？1989年，老布什提出了一个把美国宇航员送上火星的议案，美国航空航天局估计这会花费4500亿美元，能够送4名至6名宇航员。也就是说，每张票价1000亿美元。

这个数目是马斯克提出的数目的20万倍。

2004年，小布什提出了将美国人送上火星的想法。美国航空航天局表示这将花费500亿美元，100亿美元一张票。这仍然是马斯克目标的2万倍。

怎样才能使某种东西的价格降低到1/20000呢？

马斯克计划两方面齐头并进来解决这个问题。

1.送很多人上火星

“猎鹰”火箭家族是SpaceX的赚钱机器，但是无论是“猎鹰”还是龙飞船，都永远无法把人类送上火星。

首先，龙飞船的大小相当于一辆SUV，而去火星的旅途至少长达3个月。因此，用龙飞船不是好主意。

其次，如果你想去火星那样遥远的地方，最好还是拼车去。

SpaceX有一个长期计划，准备建造一枚让“猎鹰9”号相较之下像热狗的巨型火箭——火星殖民运输机（MCT）。

MCT火箭将是一个庞然大物，由强大许多的SpaceX引擎——“猛禽”——提供动力。这些工作目前正在进行。MCT的航天器将能够容纳至少100人。

如果SpaceX能做到这一点，就已经把目前每张票的估价至少降到了1/20，还需要再把票价降低到1/1000。

但是我们要考虑到，SpaceX已经通过“猎鹰”上的创新，把火箭发射的价格降低到业界标准的1/5了，而且马斯克相信在未来几年当中，这一价格会降到业界标准的1/10。而小布什估算的票价是建立在业界标准花费之上的，因此，现在的票价实际上比目标贵了100倍。

一艘更大的航天器可以帮助降低去火星的票价，但是它无法对今天的商业发射产业产生任何影响，降价幅度也远远达不到目标，而且也无法解决马斯克谈到的“太空探索的基本问题”。

2.回收利用

想象一下今天的航天业如果有这样一项关键不同，会是什么样子：每架飞机只能飞行一次。每次飞行都使用全新的飞机，在着陆、乘客下飞机之后，飞机会被分解成金属碎片和可能被循环利用的组件，送去重新打造新飞机。

一架飞机的成本大约为3亿美元。在新模式里，除了支付机组人员的工资和燃料费外，航空公司还要额外花费3亿美元来打造一架新飞机。这会带来什么改变？

首先，世界上可能就没有几次航班了——航班时刻表会受到飞机制造速度的限制。其次，芝加哥和旧金山往返的机票价格大约会是150万美元，这还只是经济舱。

“空军1”号永远都不会出现。富有的国家会拥有小型军事飞行队，政府会通过飞行来执行某些种类的科学实验。拥有100亿美元资产的人或许会飞足够多次，但是拥有100万美元资产的人就负担不起了。你呢？你会出生、生活和死亡，连一次飞机都没坐过。

如果情况变成这样，人们可能会看看不存在的航空业，下结论说“显然公众没有坐飞机的意愿”。政客们会说不应该把政府资金投进这项花费过高的活动，大多数人甚至无法理解飞机是如何工作的，他们也不会浪费时间去想象如果世界上的每个人都能使用飞机，世界将会是什么样子。飞机会变成无人问津的话题。我们的交通工具有汽车、火车、轮船，但没有飞机。

知道我要说些什么吗？

历史上没有人——美国没有，苏联没有，停滞的ULA 当然也没有——找到回收利用火箭的方法。

建造火箭需要花费数月时间，升入太空，然后不是在大气中被烧毁，就是坠落入海洋变成金属碎片。但是，并不是没有人尝试过，美国和苏联都在这上面花费了上百亿美元，只是没有人成功过。

现在，SpaceX把目光投向了新的、更加困难的任务——可回收性。如果SpaceX能研发出“完全快速可回收火箭系统”，唯一的发射花费就是燃料、维修和内部支持系统（就像飞机那样），就会把太空旅行的花费减少到1%，甚至更低。

那么，该怎样才能做到呢？

首先，你需要更好的着陆方式。马斯克描述了火箭和航天器的三种着陆方式。

着陆方式1（最基础）：降落伞减速，坠落至海洋。

这是现在几乎所有航天器着陆的方式，如果它们能着陆的话。

问题：在没有空气的地方降落伞无法工作，比如月球;在具有腐蚀性的卤水中着陆，会严重破坏设备;这种着陆方式会让人颜面尽失（想象外星人想震慑我们，但用降落伞着陆在海洋中，因此不得不游到岸上来，那是个什么情形）。

着陆方式2（中级）：用机翼和着陆轮在跑道上着陆。

航天飞机采用的就是这种着陆方式。

问题：没有空气的地方机翼是无法工作的，比如月球;没有跑道也不行，而只有地球上有跑道;虽然这种着陆方式可以在航天器上运用，但是火箭的着陆要困难得多，而完全的可回收性意味着航天器和分级火箭都要能够着陆。

着陆方式3（高级）：推进器着陆。

这种着陆方式和火箭的起飞方式是一样的。“阿波罗”月球着陆器采用的正是这种方式（比如“阿波罗11”号的“鹰”号）。

推进器着陆使得火箭或者航天器可以在着陆平台上灵巧地着陆，对设备的损伤最小。

一级火箭的着陆方式标注“燃烧”表示单一主要引擎点火（中间的引擎）

航天器采用推进器着陆比火箭容易想象，因为我们见过航天器采用这种方式着陆。龙飞船2号被设计成着陆专家，它可以在任何类型的地表着陆，就像直升机在地面着陆一样。但火箭进行这样的着陆更加陌生，而且难度更大。如果成功，从理论上来讲，火箭和航天器就可以返回、加燃料，然后在几小时之内重新出发——就像飞机一样。

洪柯萨跟我说，最先也是最重要的一步是学会怎样让“猎鹰”火箭的第一级着陆。一级火箭的造价相当于打造一架喷气式飞机，占去了火箭总花销的很大一部分（特别是引擎）。如果他们成功做到了这一点，就是向前一大步，就能够向世界展示火箭回收是可能的，包括对此持怀疑态度的航空航天界。到时候，他们会绘制一份蓝图，其他火箭制造商也可以通过这种方式削减成本，并且开始太空旅行的新时代。

因为在发射过程中重量是一个非常重要的因素（几乎没有空间来添加重量，否则火箭就无法把有效载荷送入轨道），火箭携带的燃料足够燃烧三次：第一次用来阻断火箭的弹道轨道，将它导向登陆地点;第二次用来减速，从4800千米/ 时降到885千米/ 时，使它不至于在大气层中燃烧掉;第三次也用来减速，使用在降落到发射平台之前，让火箭减速到8千米/时。

因为空气在流动，天气不好预测，火箭内部有很多软件来探测外部受力，进行轨道调整。火

箭安装有小型的叫作“栅格翼”的襟翼，张开时可以引导火箭进行方向调整（栅格翼和着陆腿也可以使火箭减速）。栅格翼只有在大气层中才能工作，在太空中没有空气，栅格翼也就没有用处了，因此火箭通过冷气推进器喷射来进行调整。冷气推进器就是小型的氮气喷气机。

如果一切按计划进行，大约发射9分钟后，一级火箭将会在这个海上平台着陆，离发射平台3 20千米。

这个过程难度很大。如果把所有的尺寸都按比例缩小，就像是从摩天大楼的顶端发射一支铅笔，并试图让它降落在地面上的一个鞋盒子里，而且是在有风的天气。SpaceX把这项挑战比作“试着在一场风暴中让手上的橡胶棍保持平衡”。也有人称之为“一场紧张的杂耍，几千个运动的物体中任何一个都能把整个系统推向灾难。如果火箭确实在驳船上平稳降落，那是因为上百万个细节的自我调整使‘猎鹰9号在穿越混乱时保持了镇静”。

为了测试这项技术，SpaceX制造了名为“草蜢”的一级火箭。2012年，他们做到了把“草蜢”升到12层楼的高度，悬停若干秒，然后安全返回地面发射场。在之后的2年中，他们把“草蜢”发射得越来越高，直到最终把真的“猎鹰9”号一级火箭发射到1000米高空，然后回到发射平台。

进行真正尝试的时刻到了，这项技术将被运用到实际的发射中去。2015年1月，SpaceX进行了常规发射，引导一级火箭穿越大气层，试图让它着陆。就差一点儿！SpaceX的工作人员把出现的情况叫作快速非计划解体。

仅仅三个月后，他们获得了第二次机会，但还是差了那么一点儿，最终火箭翻倒并且爆炸了。

第三次尝试被安排在同年6月，但还是失败了。

2015年12月21日，SpaceX在6月15日的失败之后首次进行发射，这次任务不但进展顺利（将1 1颗卫星送入轨道），而且还成功使一级火箭着陆。他们做到了！我有幸在SpaceX总部观看了这次发射（并且客座主持了网络直播），我从来没有见过一屋子这么高兴的人。

在为这篇文章进行调查研究的时候，为了确保马斯克对50万美元一张去火星的票这件事是认真的，我发了一封邮件给他，陈述了自己看出来的逻辑，希望知道这是不是他所想的。以下是他的答复：

“是的，这些看上去是很荒谬，然而不是不可能。解决方案的关键因素是火箭的可回收性以及低成本助推燃料。而且我们可以在火星上制造返回的助推燃料。火星大气层有大量二氧化碳，这为我们提供了便利。另外，火星土壤里冻结着很多水。

“从技术上讲，设计目标是每次飞行携带100吨的有效载荷，所以或许可以搭载100个人。这取决于每个人的质量，还有允许携带的行李。

“航空电子、传感器、通信、运载机结构、着陆平台，以及其他几项都随着规模扩大变得更好，所以我猜想每次飞行搭载的人数会随着时间增加，或许达到几千人。另外，我们可以向头等舱多收钱，对经济舱进行补贴。

“上面提到的这些，以及把价格降低到10万美元每吨或每人，最终都是可能的。到时候这趟行程的花销主要就是助推燃料了，而燃料基本上只有40美元/ 吨的液态氧（虽然每吨有效载荷都需要携带大量燃料）。一旦实现那就太好了！”

SpaceX似乎正在完成的途中，很可能在下一个10年。一旦他们到达那个节点，就可以开始进行最后一个阶段的工作了。那将是一个会改变一切的工作。