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你愿意被“甩”向火星吗?

脑极体 | 人工智能领域资深媒体 2022/01/25 11:58

近两年来,整个社会变得越来越“卷”了,考研、考公人数激增,就连教师资格证的报考人数都破千万。艰难的时局下,普通人的生存故事,总能让我们感同身受、轻易“破防”。

共情过后,或许有人会追问:有没有可能改变?

从长远来看,在一个资源恒定的世界里,人类的命运就是“卷”,甚至国家或种族之间也将因此为敌。终极的解决办法是什么呢?最近我读到一本书,《赶往火星:红色星球定居计划》,其中提到:只有在一个资源无限的宇宙中,所有人才会成为兄弟姐妹。

定居火星,听起来似乎很遥远很科幻,远水真能解近渴吗?

之所以提到这一远景,因为作者、航空航天工程师罗伯特祖布林认为,探索火星不需要什么神奇的新技术,用今天已经存在的技术,我们就能在十年内,建立火星上的第一个前哨。

宇宙射线、太阳耀斑、零重力、成本过高、心理因素、维生系统——这些反对者提出的阻碍,正在一点点消解。比如,利用现有的化学推进剂,人类从地球去火星只需要六个月,这完全是人体和心理能够承受的航程,也是许多宇航员在空间站度过的标准时间。

新知达人, 你愿意被“甩”向火星吗?

事实已经证明,普通人进入太空并非不可能。去年,蓝色起源、维珍银河都成功完成了首次亚轨道太空旅游之行,SpaceX则成功将4名平民送入了近地轨道。

所以,作者大胆预言,下一个世纪属于火星。

而在这如同发现新大陆一般重要的探索中,决定谁能去、谁不能去火星,自然就成了新的国家级竞争焦灼点。去年底,马斯克的SpaceX星链卫星在2021年7月和10月两次主动机动到我国空间站轨道,就引发了热议。前不久的1月21日,美国又宣布对中国航天科技集团一院、中国航天科工集团四院,以及保利科技公司三家企业实施制裁。

前方不忍直视,不如望向远方,去开拓下一个故乡,去向外发展而脱离“内卷”。在这个冬天,不妨先来了解一下,人类如何前往火星?

前往火星:要不,试试被甩出去?

计划一次长途旅行,首先得选择路线和交通方式,探索火星也一样。迄今为止,所有行星际任务都是“直接发射”,采用燃料点火、喷气推进,依靠运载火箭将飞船送到近地轨道,阿波罗登月计划就是这样实现的。

但如大家所知,这样的方式十分消耗物力财力,将阿波罗号宇航员送上月球的土星五号,研发费用就高达64亿美元。这种烧钱模式,恐怕只有在美苏争霸的冷战局面下,才有可能获得纳税人支持。和平年代,重新设计和制造土星五号这样的重型推进器,看来难度重重。

那么,有没有其他出行方式呢?

最近,总部位于美国加利福尼亚州的初创公司SpinLaunch,因其创新的太空飞行方法而登上了新闻头条。简单来说,这家公司想将人类“甩”进太空。

新知达人, 你愿意被“甩”向火星吗?

(该公司在新墨西哥州的亚轨道加速器)

SpinLaunch研究出一种使用动能作为主要方法的发射系统。通过真空密封离心机,以每小时数千英里、几倍于声速的速度旋转火箭,将其投掷到太空中。

这种方式有两个好处。一是便宜。传统的太空火箭依靠大量的燃料来离开地面,成本高昂,在航天飞机时代,将物品送入地球轨道的成本约为每磅10万美元。SpaceX的火箭回收技术因为可重复使用,大大减少了成本,将价格拉到了每磅2000美元。而SpinLaunch的动能系统在大大减少进入轨道所需的燃料,理论上能够进一步降低价格。

二是扩容。无需携带大量燃料,自然就增加了火箭的有效负载,提升了发射的整体商业价值。SpinLaunch为其轨道飞行器设计了能够携带约200公斤的有效载荷,相当于几颗小型卫星。

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这种方式,真的靠谱吗?

其实这一技术逻辑并不新鲜,早在20世纪60年代,美国和加拿大就开发了HARP(高空研究项目)系统,可以将探测器投射到高层大气中。这实际上也奏效了,但项目最终因政治原因被取消。

而SpinLaunch作为商业公司,则在去年证实了动力学发射的商用可能性。其首席执行官乔纳森·亚尼(Jonathan Yaney)曾告诉媒体:“我们必须证明,我们真的可以做到这一点。”

2021年10月,SpacePort在新墨西哥州进行了一次测试发射,只使用了20%的功率就将原型机发射到空中“数万英尺”。

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(SpinLaunch的轨道运载火箭剖面图)

当然,这种“甩人”方式也有风险。

首先是可靠性。高速旋转是极其危险的,可能造成灾难性的后果。而和火箭爆炸不同,这种动能发射系统如果失败,将失去火箭和整个动力装置,而火箭爆炸只会失去一枚火箭,两者的成本不可同日而语。

其次是商业潜力。一方面,依靠动能,火箭的上升高度有限,这种方法没法发射太大的火箭;此外,高海拔地区的大气压力更低,更适合这种发射模式,但同时建设成本和工程复杂性也提升了。如果最终成本高于spaceX那样的可重复回收的火箭,那么商业前景还是很渺茫。

此外,发射只解决了去程的问题,一次完整的太空任务还需要返程方案,而这种动力装置在月球、火星显然是无法复制的。

当然,目前只是开始。SpinLaunch仍然有很多东西需要证明,因此它们也计划在未来六到八个月内从美国太空港进行约30次亚轨道试飞。

其实除了spaceX的火箭回收方案、SpinLaunch的动能方案,美国还在开发一种火箭替代品,通过冲压喷气机以7马赫的速度,将有效载荷发射到近地轨道。这种系统可以在一天之内多次发射,并且可能比SpinLaunch更便宜、更安全。

毫无疑问,去往火星的征途,已经成为新世界的前线,人类距离无尽的宇宙,又近了一步。

商业力量:

商业公司为何成为航天明星?

太空探索原本是一项技术和资金双高的事情,一直是国家竞争的领域。而越来越多的私营商业公司,正在加入其中并带来了诸多模式创新,让进入太空不再是少数精英的梦想,开始与普通平民产生关联。

商业航天公司的快速成长,不断改变游戏规则、颠覆传统“火箭方程式”,与互联网时代的商业公司崛起一样,是一个值得瞩目的现象。

关于航空航天,我们了解的只是皮毛,但从成熟的信息技术产业规律,或许可以粗略感受未来的商业蓝图。

IT产业的规律之一,是摩尔定律。关于这一定律有很多种表述,可以理解为集成电路上可容纳的晶体管数目,每隔18个月便增加一倍;或是相同价格所买的电脑,性能每隔18个月增加一倍;又或者是同样性能的电脑,每隔18个月价格下降一半……总之,本质就是越来越低价高质,有着比传统行业更快的增长速度。

显然,火箭发射也因为商业公司的参与,不断沿着这一路线演进,实现高速发展。

一方面,商业公司带着社会资本而来,能够极大地减轻国家的资金负担,与此同时,通过良性竞争能够加速技术创新,进一步降低成本。比如SpaceX 成功实现火箭回收以后,各国的火箭运营商和制造商都开始探索重复使用技术,比如除了SpaceX的垂直回收,带翼飞回的方式也在不断改进。

为了全人类向太空外卷,火箭企业自己先内卷起来。

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IT产业的另一个规律,是安迪-比尔定律。如果用户们握紧手里的钞票,非要等18个月之后以半价买入电子产品,IT行业还能高速发展吗?让用户们对硬件更新升级不断渴求的愿望,源于科技企业重构了商业想象,新应用不断涌现。也就是:比尔要拿走安迪所给的(What Andy gives, Bill takes away.),通过创新应用来促使用户不得不提升硬件性能,主动更换新机,否则就玩不到更占内存的游戏、拍不出更高精度的照片、冲浪速度都落于人后。

而回到商业发射领域,可以发现,首次将平民送上太空、让太空旅行成为现实的,SpaceX、蓝色起源和维珍航空这三家企业,都是商业公司。不断创新商业模式,在很多人认为太空跟自己无关的时候,重塑人们对航天的认知,刺激人们对上天的渴望。

在中国,快舟1号运载火箭通过直播平台售卖价值4000万元人民币的发射服务,确实吸引到了客户前来咨询。这也证明,中国市场对火箭服务的需求是真实存在的。

让太空成为一种时尚和潮流,这不正是过去二十年互联网走过的道路吗?

太空入口:搭乘火箭奔赴无限宇宙

许多业内人士都曾说过,智能手机所承载的移动互联网,是IT行业的新“入口”,是硬件和软件的交叉点,通过庞大的生态系统吸引了产业链上中下游的人从中获得利润。

而从整个航空航天产业链来看,火箭就是那个“入口”,纵向包括了设计、制造、发射、运营等整个链路,横向扩展到空间站运输、设备开发、软件系统等业态。作为整个体系的交叉点,火箭之于商业航天的意义,犹如智能手机之于移动互联网。

而回顾中国在移动互联网时代的发展,会发现BAT等闪亮的明星公司背后,其实是不容忽视的基础设施建设,这才使得商业模式能够成为可能并保持高速发展。这样的基础设施建设,对于火箭产业来说同样重要,比如太空通话、生命支持系统、视频解决方案、卫星交通管理等等。

如果航天产业发展的目标真的是“赶往火星”,那么这些项目都是非常重要无必要的。而且,它们并不依赖什么神秘技术,使用当下的技术完全可以自主创新。比如美国的创业公司Cognitive Space就在开发一种人工智能驱动的控制系统,使卫星操作自动化,减轻监控和管理每颗卫星的负担,防止轨道拥堵。

火箭所承载的商业航天供应链,是一个更加复杂庞大的生态系统,也意味着更多的新技术、新应用、新服务供应商,可以从中攫取到商业价值。

欧洲咨询公司Euroconsult发布的《中国航天工业报告》显示,中国民用航空航天领域目前有超过100家私营公司,自2014年以来已进行了超过125项投资。

新知达人, 你愿意被“甩”向火星吗?

而与20世纪的太空竞赛形成鲜明对比的是,现在的太空竞赛主要发生在商业企业内。甚至国家机构对太空任务重燃兴趣,也是因为潜在商业机会如雨后春笋般涌现。

作为进入太空的主要运载工具,火箭是保持太空优势的关键之一,代表了一个国家自主进入太空的能力,也是商业化的焦点。比如NASA就希望将2010年以来一直在研究的太空发射系统(SLS)商业化,每年为Artemis计划飞行一次。

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当然,开始注重商业性的考量,并不意味着国家航天机构就不重要。事实上,火星愿景必须依靠国家力量与商业力量的合力来推进。

举个典型的例子, SpaceX作为商业公司,就曾得到NASA多项技术扶持和转移,其猎鹰系列火箭的灰背隼发动机,就采用的阿波罗登月舱降级发动机的喷管技术。

而前文提到的“甩火箭”公司SpinLaunch,则分别获得了商业风投,从Google Venture,Airbus Ventures和Kleiner Perkins在内的各种投资者那里获得了超过1亿美元的资金;以及政府订单,2019年,该公司与五角大楼的国防创新部门签署了合同,进行首次实验性轨道发射。

这种趋势,也构成了一种吊诡的现象,为了让全人类能够通过向外扩展而团结在一起,不得不在地球上先因国家利益而彼此隔阂、相互博弈。

但无论如何,只有以宇宙为边界,启动对新世界的开拓,才能让人类文明逃出资源内卷的循环。

幸运的话,我们将在有生之年看到火星事业的伟大进展,届时,你想被怎样送上太空呢?

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