馬斯克:火星,我們來了

2011年,馬斯克接受華爾街日報專訪時首次喊出,將在10年到20年內將人類送上火星地表。

年僅49歲的伊隆.馬斯克(Elon Musk)除了是美國電動車和潔淨能源公司「特斯拉」(Tesla)的執行長,還是美國航太製造商與太空運輸服務公司「太空探索科技公司」(SpaceX)的創辦人兼執行長。他早在2001年就提出「火星綠洲」(Mars Oasis)的概念,即在火星上放置一個迷你型的實驗溫室,企圖重燃大眾對探索太空的興趣。但他深知,探索火星的計畫還需充沛的預算及火箭技術的重大突破。2011年,他在接受華爾街日報(WSJ)專訪時首次喊出,將在10年到20年內將人類送上火星地表。

馬斯克2016年在墨西哥召開的一場國際會議中,闡述其移民火星夢想的根本原因,即「雞蛋不要全放在同一個籃子裡」,以免人類文明遭遇天災人禍的重大災變。他表示,「歷史將會沿著兩個方向分岔,一條路是我們永遠待在地球,然後最終會發生某種(人類)滅絕的事件。要麼(人類文明)就成為一個太空探索文明(a spacefaring civilization)與一個多星球的種族(a multi-planet species)」。而他認為,後者是人類「要走的那條正確道路」。

馬斯克在SpaceX官方網站上,以一段文字描述自己對探索火星的情懷。他寫道,「你想在晨間醒來,思索未來將很美好,則太空探索文明就是那麼回事。它是關於相信未來,並認為將來會比過去更好的信念。我無法想像還有什麼比上太空徜徉繁星間更令人興奮」。

馬斯克計畫在2050年前,送100萬人上火星,在這顆「紅色星球」上建立一座百萬人的城市,即一個永久殖民地。交通工具則是一種高聳、能夠完全重複使用的太空船─「星艦」(Starship)。馬斯克估計將需要一整支星艦艦隊,目標以10年時間建造1000艘,即每年100艘。每天平均發射3艘,每艘約可搭載約100名乘客,讓所有人都可以來一趟火星之旅。他還希望,這1000艘星艦每年可將100兆公噸的物資運至火星。

SpaceX在其位於德州南部喀茂隆郡(Cameron)波卡契卡村(Boca Chica)的發射場,試射一系列的星艦原型機。最近一次是2020年12月試射代號SN8(Serial Number 9)的第8號原型機,並未載人。儘管最後降落時重摔觸地爆炸,但該公司表示,50公尺長的SN8成功升空,並轉換了推進劑,還以精準的襟翼控制,直行空翻動作,到達其降落點。

馬斯克也對這次試飛的成果感到滿意,取得「我們所需的所有參數」,並推文寫道「火星,我們來了!」該公司並在通過美國聯邦航空總署(FAA)所做的發射審查後,於2021年試射第9號原型機(SN9)。

為何選擇火星?

根據SpaceX及美國航太總署(NASA)「哥達德太空飛行中心」(Goddard Space Flight Center),火星直徑為6791公里(地球為1萬2756公里),和地球的年齡均約45億年。火星和地球間的平均距離約2億2500萬公里,乃距地球最近的「宜居」星球。火星與太陽間的平均距離,約地球和太陽間的1.5倍,所以仍有尚可的陽光。火星雖有點冷,但馬斯克認為,由於其大氣層主要是二氧化碳與若干的氮及氬和少數其他的微量元素,這意味著我們僅靠壓縮火星的大氣,就能在這顆星球上種植植物。因此我們可以使火星變暖。火星重力約地球的38%,所以你將能輕鬆地舉起重物及彈跳。此外,火星的1天為24小時又37分鐘,與地球的也非常相近。

太空移民飛船「星艦」解密

星艦包括上半部的「星艦太空船」(Starship spacecraft)與下半部的「超級重型火箭」(Super Heavy rocket)。即一種能完全重複使用的運輸系統,其設計要旨在於搭載人員及貨物至地球軌道、月球與火星,甚至更遙遠的太空。SpaceX企圖將它打造成人類史上最強力的發射載具,藉由高效率的「猛禽」(Raptor)引擎,最多能將100公噸的酬載送入低空地球軌道(LEO),而美國航太總署(NASA)已除役的太空梭僅29公噸。根據該公司,星艦的高度為120公尺(太空梭僅50幾公尺)、直徑9公尺。馬斯克雖未詳述需帶去火星的物資清單,但食物、水、建材、工具及先進的維生系統皆屬必備。

馬斯克往返火星計畫

共分為6個階段。1.發射,然後推進器(即超級重型火箭)就返回地球。2.星艦飛抵地球軌道。3.太空加油船(tanker,基本上就是沒有窗戶的星艦太空船),再為星艦裝滿燃料並返回地球。4.星艦一路飛向火星。5.星艦在火星上利用當地資源再裝滿燃料。6.星艦飛離火星並直接返回地球。星艦能在LEO上進行「軌道加油」(on-orbit refilling),還能借助火星表面上天然的水分子和二氧化碳補充燃料。若太空加油船有高度的重複使用能力,其主要的成本就是推進劑,氧與甲烷的成本則極低。星艦將以每秒7.5公里的速度進入火星大氣層,並以空氣動力學減速。其隔熱板借助SpaceX「天龍號」(Dragon)太空船研發的燒蝕(ablative)隔熱板材料,設計要旨在於能承受多次進入火星大氣層。星艦在著陸前點火,以超音速反向推力減緩降落速度。

登陸火星後任務

早期移居火星的人類,為建立一個自給自足的城市,將需要擅長挖掘火星地表下的物質,開採埋藏冰(buried ice)。這將供應寶貴的水資源,並用來製造星艦所需的低溫甲烷推進劑。自由時報0211

代號Mk 1的太空移民飛船「星艦」原型機。(美聯社檔案照)代號Mk 1的太空移民飛船「星艦」原型機。

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