殖民火星
2016-12-10
在涉及人类的工程启动之前,SpaceX会先将航天器送上火星。马斯克告诉我,第一步是“先发送一艘自动化的飞船到火星,保证它有去有回”——这将在2020年前完成。接下来,SpaceX会进行无人货物运送,带去设备、居所和生活物资,这样当第一批人到达火星时就能够找到水和住所,并利用工具将火星上的化合物合成氧气,制造肥料来种植庄稼等。
接下来就会有大事发生。有人(或许是SpaceX)在未来的10年内,会将第一批人送上火星。这是很了不起的事。
国际空间站距离地球表面大约402千米,月球比国际空间站远了大约1000倍。火星更为复杂。将地球和火星设想为两个在跑道上跑步的人:火星在外,地球在内,火星需要跑2倍的距离才能完成一周。这两颗行星通常在这个“轨道”上完全不同的地方,彼此相距甚远。但是,每隔26个月,地球“落后”于火星并在这个轨道上相遇——这便是你准备在地球与火星之间往来的最佳时间。
但即使在这个最佳场景中,火星也很遥远。我们不妨拿直径1米的地球作比较:如果地球的直径是1米,那么国际空间站距离地球表面的距离就是2.5厘米,月球距离地球大约30米远。而火星在4千米至8千米之间。这跟登月根本就不是一档子事。如果我们把自地球到月球看作横穿英吉利海峡,那么,去火星就相当于横跨大西洋。
马斯克说,在他的计划中,火星阿姆斯特朗将会在2025年或者2027年向那个行星迈出第一步。
但是,等等。马斯克似乎忘记了那个黄圈。即使票价暴跌,殖民火星的一切准备就绪,问题是,谁想率先支付几十万美元冒巨险去一个冷掉牙的地方,三个月呼吸不到空气,三个月不能晒太阳?
我们一直在下大力气把价格压到目标人群负担得起的范围,但是忘了问马斯克谁想带这个头。
马斯克认识到这个问题,而且正在认真思考这个黄圈。他曾说过:“乘坐游轮要比坐公交有意思,所以我相信百名乘客的航班会随着时间推移而增多,或者会增加到几百人。”关于那个黄圈,他就是这么想的。他在谈到向火星居民免费提供返回地球之旅的重要性时,就是在考虑这个黄圈。
马斯克说,最早落户者的日子不好过,早期移民通常都是这样。他们必须建立适合自己生存的环境和条件,并且最终建设第一座火星城市。由于这个原因,马斯克认为,早期载人去火星的每一艘宇宙飞船,得配10艘飞船运送货物及配给。
他们最初需要的物品包括:
能:马斯克认为最主要的能源是太阳能。殖民早期得从地球上运送太阳能板,马斯克说应该将其制造得灵活适用,可以膨胀,可以折叠。
氧:得有产生氧的植物。充分的原材料包括火星大气中的二氧化碳和地下的水。这样一来,制造氧气就不那么困难。
水:火星极地有许多冰,估计在其他纬度也有冰,地下也有。早期殖民者需要铺设管道系统,将足够的液态水送到居民区。
食物:需要农夫和植物专家,还需要肥料和密封温室。
室内:在火星上,你不能不穿太空服就到外面去,否则外面的温度热的时候会让你的血液沸腾,冷的时候会把你冻死,而且还有太阳辐射。在大气或磁场不足的情况下,这些“连环杀手”会剥了你的皮。在地球上,我不太主张待在室内,可是在火星上,只有室内才会有生命。至少在头几十年,火星城镇必须建在巨大的拱形结构内。早期殖民者在建造较大的拱形群体时得在较小的栖息处暂居。其他需要的室内结构包括学校、医院等人类需要的所有东西。
火箭燃料:保证宇宙飞船返回地球的燃料。火星殖民运输机将使用甲烷作燃料,所以可以利用火星上的原材料来得到。还需要给火星地面运输的车配备燃料。
其他显然需要的设备:通信、医疗、建设,等等。
这只是最初为了生存目的所需的必需品。可是,随着时间的推移,更多的人将移居火星,城镇越来越发达。为了过上体面的日子,移民们会有更多的需求,如饭馆、酒吧、影剧院、体育设施,等等。
然后,事态就会发生重大变化。
最艰难的时期将会结束,越来越多的人都想去火星。
首批返回的飞船载人回来,这样地球上的每个人都会看到这不是单程旅行,所以想去的人会更多。
返回地球的人会因自己的勇气而受到褒奖,会撰写畅销书描述自己的经历,讲一讲早期的殖民生活。这样一来,想去的人就会更多。
地球上的人看到早期殖民者搭车周游奥林匹斯山和水手峡谷时拍摄的绚丽照片后,想去的人又一次增多。
有人听到从20米高的悬崖上跳下去会毫发无伤,有人从YouTube上看到新型的极限运动只有在火星的引力场中才能玩,想去的人又一次增加。
与此同时,随着有利条件的增多和黄圈增大,SpaceX将继续创新,票价将会越来越低,蓝色的圈就会增大。
总而言之,一旦首批人类殖民火星,随后的每次地火同步都会使得越来越多的人选择移民火星,增长的势头也许会呈指数方式。马斯克认为,截至2040年,将会出现一个繁荣的殖民火星城。
在那之后,总有一天会有一个舰队到达火星,这个行星上的人口将首次高达100万。但马斯克很可能无法看到这一天。他认为,舰队式移民至少得四五十年才能实现。马斯克说:“这是作为一个文明需要的临界点,使之不像浩渺宇宙中可能大量存在的单一行星上的已逝去的文明那样销声匿迹。”
当有一天,或者说如果有那么一天,我们到达那个点,人类才会向前迈出尼尔·阿姆斯特朗提到的那一大步。人类的未来会安全得多,在久远的未来就更有可能幸存下去。
现在该把巴尔尼·弗兰克叫回来了。如果你们理解了SpaceX想方设法将人类送上火星的理由,像弗兰克这样的政客就显得有点鼠目寸光了,因为他把这种追求称为“完全彻底地浪费钱财”。
当我听见弗兰克们说“现在咱们别操心去火星的事吧,眼下地球上还有那么多的问题没有解决”时,就像是听见有人在说“我现在有很多账还没有还,哪来的钱考虑我的健康呢?”地球上的重大问题是永远也解决不完的,永远不会。但是,如果我们不考虑轻重缓急,在那个宏伟图景中有我们无法解决的问题,那么我们是在冒着巨大的生存危险。
移民火星的另一个理由
马斯克想让我们移民火星有两个理由,备份硬盘是其中之一。
截至现在,我们讨论的大多都是第一个理由,也是殖民火星的一个长时期的理由,马斯克称其为“防御性理由”。为了让大家明白这一点的重要性,我们把镜头拉远了一些。可是,他在谈到另外一个理由时却把镜头拉近了,因为他相信这是历史上最伟大的探险。第二个理由无关遥远的未来或人类种族的命运,而是关于当下——即使我们对去火星并不感兴趣,但这或许会改变我们对周围这个世界以及我们生活的看法。
为了切中要害,马斯克以“阿波罗”项目作为参考:“人生不只是要解决问题,还得有激励大家的东西,让大家因自己是人类的一分子而感到自豪。‘阿波罗项目当然是其中的一个例子。登月的人只有少数那么几个,可是,我们共享了那次探险。我们需要更多这样的事,至少需要一些吧。”
太空曾经激励着我们每一个人,所以1970年很多人都想当宇航员。可是我成长于20世纪八九十年代,当时世界的关注点回到了地球,太空又成为插曲,我认识的人中没人真想去当宇航员。就像阿什莉·万斯所写的那样:“这看上去高深莫测,但是航天工业的其他问题让太空变得令人厌烦。”因此,我一直羡慕生活在20世纪60年代后期登月热潮中的那些人。现在,我把登陆月球看作更伟大的事业的先导。
当然, 这是一个乐观的故事,从马斯克那儿听来的有关SpaceX的故事一般都是乐观的。要是换个方式,这个故事也会有许多不那么有趣的版本。也许50万美元的票价最终被证明根本不可能,也许马斯克的假设——如果他能提供给大家一个途径就会有足够多的人愿意参与——并不正确,也许火星上的生活最终被证明有如地狱,使人精神错乱。谁也不晓得。
故事嘛,就是这样。后面怎么发展,当然现在还不知道了。但是我敢说,随着故事发展下去,可能会发生在比地球更广阔的地方,使得“人类与空间的故事”最终与“人类的故事”分不清你我。
SpaceX的未来
思考SpaceX的未来时,一开始就得问:“如果有100万人上火星……下一步会怎么样?”
我们可能会得到一颗蓝绿色的火星。
鱼需要大海才能生存,它们一生的计划都基于海洋。如果你把一条鱼捞出大海,它会痛苦几分钟,然后死去。
地球的大气是人类的海洋。我们身体上的每一个细胞都是根据地球表面的具体条件设计的,而且我们在火星表面的行为就会像一条鱼在甲板上的水桶里翻腾一样。
你买一条鱼当宠物,就会在你的房子里放一只鱼缸为其创造一小片海洋,让它活着。我们最初到达火星,也会生活在一口“人缸”里,可能就像这样:“人缸”将是拥有地球表面条件的小气泡,调控温度、气压、氧气水平以及进入的太阳辐射,使其正好符合我们的要求。如果不是大家头顶上的玻璃穹顶和透过它看到的红色天空,我们很可能会忘记自己不在地球上。
作为一个临时计划,一口“人缸”作用良好。可是火星上的生活不是一个临时的活动,其目标是让移民在那里生活成千上万年。因此,马斯克才把火星称为“待修的行星”。
所以,殖民火星之后的麻烦更大:我们得把火星变成家。
有一个术语叫作地球化。把一个星球地球化意味着按照地球的状况改变其条件。这就是科技的力量。如果技术力量足够,实际上我们可以把整个行星地球化。
至于具体怎么做,这在很大程度上当然只能推测,眼下我们只有为数不多的一些策略,但是基本过程应该是这样的:
1.融化火星南极巨量的冰
火星上有足够的冰,将其融化变为海洋可覆盖整个行星,深度可达11米。如果我们能够将其融化,就可启动连锁反应。我们将融化一部分冰,释放目前被困在里面的许多二氧化碳,让它夹带着水汽离开。这些温室气体会使大气浓密,开始捕获越来越多的太阳能,而太阳能又能让东西变热。总体气温提高4℃就足以引发逃逸温室效应。
我们有许多办法引发这种逃逸进程,比如说在空中用镜子引导更多阳光到达星球、在极地引爆核弹、引导携带氨的小行星撞击星球,等等。
2.加速引发温室效应
人类可以通过建设工厂将火星上的元素转化为温室气体,比如甲烷或氯氟化碳。这些气体更能捕获太阳能,来加速这个进程。
3.植物材料
我们从微生物开始,因为它们能够在南极这样的极端环境存活。然后转向简单的植物,如苔藓,最终生成大片的常绿森林。
然后,东西就会自个儿动了。美国航空航天局的行星科学家克里斯·麦克凯说:“不需要改造火星,只需使其升温,再撒上种子就行了。”也就是说,如果你完成了上面三个步骤,最终将会是这样的:
我们在火星上的生活问题会一个接着一个地迎刃而解。火星上会有大气,温度会冷,但可居住;气压会低,但也适合生存,所有这些会逐年变好,大家能够不穿太空服就在外面溜达。但是,在很长一段时期,人们仍然得戴上面罩,这就把我们引向地球化最难的地方。
4.让空气可供呼吸
只要建成光合作用的工厂和新生植物真正的光合作用,火星上的氧气水平就会提高,但是这个过程比较慢。鉴于我们现在的技术,这一步得一二百年。科学家估计,如果要使火星空气可供呼吸,至少需要300年,多则几千年,甚至上万年。所以,除非有技术上的突破,否则许多代人在火星上外出都得佩戴面罩。
火星以外
当作家罗斯·安德森问马斯克殖民太阳系中除火星以外的地方是怎样的前景时,马斯克持乐观态度:“如果我们能够在火星上建立殖民地,就当然会在整个太阳系完成殖民,因为我们会有强大的实力改进空间旅行。我们将前往木星的“月球”,还有小行星。我们一旦拥有这样的能力,有了地球火星经济,我们将会覆盖整个太阳系。”
马斯克接着说:“但是,关键在于我们得让火星上的东西起作用。如果我们有可能将物体送往其他太阳系,我们就需要聚焦于成为一个多行星文明。那是下一步。”
这样一来,殖民火星就将我们变成一个知道如何扩展到新行星并将其地球化的种族,让人类能够拥有最重要的技术,并长久地生存下去。假以足够的时间,我们将向着太阳系的许多其他天体挺进,把它们一个一个地球化,变成地球人的家。这就带来了一些怪异的可能性,比如说头顶木星在森林里徒步行走,或者有一天在海滩看见土星在天边出现。
太阳系可以变成人类的一个大世界。也许木星的“月球”欧罗巴会成为太阳系的技术中心,而土星的泰坦成为你从事娱乐业的必去之地。也许有些人一生都在一颗星球上生活,而有些人到处旅行,会登上12颗星球。也许太阳系的代表大会会把《地球历史》确定为学校的必修课,所有学生在成长中渴望将来能到他们心目中的文明摇篮,去看巨大的动物,著名的城市,还有古老的遗迹。