本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
唐纳德·特朗普即将上任,我们需要利用白宫的权力更迭来改变美国国家航空航天局的重心。
为什么?美国国家航空航天局需要退出火箭业务,并将注意力转移到永久性的太空运输基础设施上,一条艾森豪威尔式的空中高速公路。一个拥有以下设施的基础设施:
加油站(推进剂仓库),
休息站和永久性住所——宽敞的人类栖息地,带有窗户和菜园,
货车停靠站和货场——配备货物装卸设备的物流基地,
卡车、SUV 和沙丘越野车——月球和火星地面车辆;以及在太空拖运货物的拖船,
燃料生产设备——将月球和火星上的水转化为火箭燃料、可呼吸的氧气和饮用水的装置,
将火星大气中的二氧化碳转化为塑料、石墨烯和碳纤维的装置,3D打印机可以用这些材料建造更多的栖息地、工具和探测车——更多的卡车、SUV 和沙丘越野车。
将火星表面随处可见的锈岩转化为高强度钢材用于建造栖息地的装置。
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为什么要推动美国国家航空航天局进入太空高速公路建设?因为没有人会做这件事。而且我们在太空的未来取决于此。我们在太空经济中未来的份额取决于此,联合发射联盟(波音和洛克希德·马丁的合资火箭公司)估计太空经济在三十年后将价值 2.7 万亿美元。
看,在新总统领导下的美国国家航空航天局拥有全新的优势。它可以为太空做另一项政府支持的项目——横贯大陆铁路在 1869 年为前往加利福尼亚的旅行所做的事情。美国国家航空航天局可以将太空旅行从昂贵的稀有事物转变为你我都可以实现的可能。
如何实现?自美国国家航空航天局将人类送上月球以来,太空产业已经发生了变化。在那个时代,1969 年至 1972 年,真正的大型火箭是由政府制造的。事实上,只有两个政府,苏联和美国政府。大型火箭对其他任何人都太贵了。火箭就像计算机,就像 IBM 的负责人托马斯·沃森据说说过的那样,“我认为全球市场可能只需要五台计算机。”
那个预测是错误的。现在世界上有超过 20 亿台计算机。您可能至少拥有两台:一台在您的手机里,另一台在您的笔记本电脑里。就像计算机一样,真正的大型火箭正在普及化。中国、日本、以色列、伊朗、印度和巴基斯坦等国家都可以负担得起它们。
更重要的是,两位有远见的美国亿万富翁及其私人公司已经进入火箭业务:埃隆·马斯克的 SpaceX 和杰夫·贝佐斯的蓝色起源。这两位男士正在实现一场火箭革命。政府曾经为核战争制造的大型火箭是一次性的。用一次就扔掉。因此,政府为太空发射制造的火箭也是一次性的。而且火箭很昂贵。有些火箭每个造价超过十亿美元。结果是:使用火箭进行运输非常昂贵。
火箭运输就像买一辆劳斯莱斯,加满油,从洛杉矶开到旧金山,然后在汽油耗尽时将其扔进太平洋,再买另一辆劳斯莱斯从旧金山开回洛杉矶。这种方法会使从洛杉矶到旧金山的往返旅行非常昂贵。费用大约为 70 万美元。以这个价格,有多少人会进行这次旅行?
但是,如果您买了一辆劳斯莱斯,从洛杉矶开到旧金山,给它加油,装满付费乘客,然后来回载着新乘客直到汽车报废,这会对乘坐的价格产生什么影响?它会大幅降低价格。事实上,这将使旅行甚至对普通中产阶级家庭来说也是负担得起的。
这就是马斯克和贝佐斯正在为太空运输所做的事情。马斯克已经将载有卫星的火箭送入太空轨道,然后将这些火箭完整地着陆,以便重复使用六次,无论是在地球上的发射台上还是在他的两艘自主太空港无人机船着陆驳船之一上。杰夫·贝佐斯还没有飞到那么高的空中,但他比埃隆做得更好。他已经将一枚火箭发射到太空边缘四次,将该火箭精确地降落在其着陆台上,给它加满燃料,然后再次发射了同一枚火箭。到 2017 年底,这两位男士都将完成约翰·斯特里克兰(John Strickland)所说的“可重复使用革命”,约翰·斯特里克兰是巴兹·奥尔德林说服我十年前成立的太空发展指导委员会的首席分析师。
现在美国国家航空航天局正在浪费钱。它正试图以每年 30 亿美元的成本制造一种新型火箭——太空发射系统。事实上,这种新型火箭的总开发成本将超过 300 亿美元。这是一种浪费。SLS 将能够将 143 吨重的物体发射到轨道。太棒了。比 48 年前将人类送上月球的强大的土星五号火箭还要多近 10%。但是埃隆·马斯克正在开发一种运载能力几乎是土星五号三倍的火箭——星际运输系统。与此同时,到 2017 年底,马斯克将发射一枚重型运载火箭,其运载能力是当今地球上任何其他在役火箭的两倍,即 27 发动机的猎鹰重型火箭。
美国国家航空航天局的火箭,太空发射系统,要到 2018 年才能进行测试,要到 2021 年才能准备好进行首次载人飞行。马斯克的猎鹰重型火箭将于今年年底发射升空,并应在 2018 年准备好发射人类。如您所知,美国国家航空航天局的太空发射系统开发成本将超过 300 亿美元。马斯克的猎鹰重型火箭的开发成本约为 20 亿美元——是美国国家航空航天局成本的十五分之一。
更重要的是,美国国家航空航天局的 SLS 每次发射的成本将在 10 亿到 20 亿美元之间。马斯克的猎鹰重型火箭的成本约为 9000 万美元。换句话说,您可以购买 11 到 22 次猎鹰重型火箭发射,价格相当于一次 SLS 发射。您可以购买整个太空计划!
还有更多。马斯克还有另一枚正在设计中的火箭,星际运输系统,以前被称为 BFR(Big F…ng Rocket 的缩写)。那枚火箭的运载能力几乎是太空发射系统的四倍。而且,它的开发成本也大约是 SLS 的十分之一,发射成本不到 SLS 的二十分之一。
但马斯克并不孤单。杰夫·贝佐斯也有一枚正在设计中的真正的大型火箭。他目前的火箭是新谢泼德号(以艾伦·谢泼德的名字命名,他是第一位被送入亚轨道空间的美国人)。在那之后是一枚更大的火箭,贝佐斯的新格伦号(以约翰·格伦的名字命名,他是第一位环绕地球飞行的美国人)。然后是一枚更大的火箭,新阿姆斯特朗号(以尼尔·阿姆斯特朗的名字命名,他是第一位踏上月球的美国人)。
但到目前为止,马斯克和贝佐斯都没有宣布开发他们的火箭将需要的、使太空运输成为常态的基础设施。他们都没有透露永久性加油站、永久性休息站、带有窗户、草坪和绿化的永久性公寓、在月球和火星上巡逻的永久性车辆以及将月球和火星冰转化为火箭燃料、氧气和水的机械的计划。他们都没有制造将火星“空气”转化为塑料、石墨烯和碳纤维的机器。当美国国家航空航天局做别人做不到的事情时,它处于最佳状态。而新的空中高速公路,太空的新艾森豪威尔时代,正是马斯克、贝佐斯以及你和我将需要但无法为自己建造的东西。
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霍华德·布鲁姆是六本书的作者,是太空发展指导委员会的创始人兼主席,也是美国国家航天学会理事会成员。他目前正在共同构思一个多行星项目。