解读马斯克火星计划 2036年在火星欢度国庆？

 关于Elon Musk全新的“火星殖民”计划，你只需要看这一篇。全文共4147字，阅读需要10分钟左右。80后90后20年后才50多岁，还有体力去火星欢度2036国庆节吧!加油祖国！

　　民间太空探索领头羊SpaceX的创始人兼 CEO、CTO;从零做起但已经用全电动汽车撬动汽车乃至自动驾驶市场的 Tesla 董事长兼 CEO;打算在每个家庭屋顶装上太阳能电池板，改变整个能源生态的 SolarCity 董事长;这些名头同属于一个人——Elon Musk，也就是俗称的“硅谷钢铁侠”。

作为新创企业、乃至整个科技界中的一朵“奇葩”，Elon Musk 一直有个“夙愿”：殖民火星。这同时也是他被很多人视作“吹牛大王”的一个重要原因。

　　Elon Musk 亲临正在墨西哥城举行的第 67 届国际宇航大会 (International Astronautical Congress，IAC)，并且在会上详尽地分享了题为“让人类成为星际公民”的火星计划展示演讲。

　　客观说，这是一个很可能彻底改变人类未来生存方式的计划。无论你是否喜欢 Elon Musk，无论你是否了解宇航技术，你都应该看看。

　　“星际运输系统”：打造全新人类通往火星之路

星际运输系统(ITS，Interplanetary Transport System)”

　　在此次演讲中 Elon Musk了 公布了全新“星际运输系统(ITS，Interplanetary Transport System)”。其主要分为两部分：推进器(非官方名称 BFR，Big Fucking Rocket)，运输飞船(非官方名称 MCT，Mars Colonial Transporter)。

　　看似简单，但是瞄准火星殖民甚至是人类星际探索 ITS 其实与传统宇宙探索方式非常不同，首先我们需要先来看下这两个部件。

　　BFR 火箭

　　BFR 火箭

　　与之前进行的数次火星探测不同，火星殖民对于运载能力提出了更高的要求。而BFR 火箭的确对的起“好 TM 一个大火箭”这个名字。

　　长 77.5 米;

　　直径 12 米;

　　空重 275 吨;

　　燃料容量 6700 吨;

　　推进器 42 个;

　　海面/真空推进力 128/138 百万牛顿(MN);

　　使用寿命 1000 次。

　　相比之下，目前 SpaceX 使用的 Falcon 9 火箭直径不过 3.7m，即便是火箭史上最大尺寸的土星 5 号，直径也仅为 10.1m。因为更大的直径，BFR 火箭也将获得更多燃料存储空间。

　　“星际运输系统”与执行人类登月计划的土星 5 号对比

　　当然尺寸、重量的增加也带来了另外一个问题，对于推进力的要求进一步提高。于是乎，Musk 往 BFR 底部塞进了 42 台发动机(没听错，就是 42 台)。让人不禁想起前苏联计划中的登月载具 N1 火箭。

　　BFR 火箭底部的火箭发动机布局

　　这 42 台发动机还将以 21、14、7 组成同心的两个圆环和一个圆。并且中心 7 台发动机与两个圆环之间保持有一定的距离，可以通过调整自身的角度实现矢量推力(就是可以歪着喷，给火箭一个改变姿态的动力)。

　　根据 Elon Musk 在现场演示的视频，BFR 火箭还将具有快速加注燃料的能力。这与目前 Falcon 9 火箭“回收-较长时间检查-再发射”的顺序有所不同。

MCT 飞船

　　“星际运输系统”执行全过程

　　相比只是大了“一点”的 BFR 火箭，MCT 飞船上面“创新”元素相比则要多许多。传统载人宇宙飞船都自带返回舱，而 MCT 飞船则打算直接实现“整体”多次往返于地球和火星之间的目标。

　　从某种意义上说，MCT 飞船与已经踏入博物馆乃至已经废弃的航天飞机很相似，因为他们都要经历“起飞-宇宙飞行-降落”的过程。只不过航天飞机只需要循环一次，而 MCT 飞船需要循环两次才能回到原来的位置。

　　另外需要注意的一点是，并非每艘 MCT 飞船目标都是火星，ITS 计划中其实有很多 MCT 飞船只是负责“近距离补给”的作用：像一开头视频中演示的那样，在真正前往火星的 MCT 飞船发射之后，另外发送一艘补给的 MCT 飞船，这样一来第一艘 MCT 飞船就无需携带所有物资上天，间接增强了前往火星的运载能力。

　　MCT 飞船

　　虽然“大”虽然不是，但我们依旧可以找到亮点：

　　长 49.5 米;

　　直径最大 17 米;

　　火星客货运输/补给飞船自重：150/90 吨;

　　火星客货运输/补给飞船推进物质量：1950/2500 吨;

　　火星客货运输/补给飞船进入月球轨道的运载能力：300/380 吨;

　　单次中途补给前往火星的运载能力：450 吨。

　　因为还要依靠自身力量返回，所以 MCT 飞船的外形设计也非常重要。其两端有一个非常小的“翅膀”结构，他们的作用与航天飞机用来实现大气层内飞行的大翅膀有所不同，主要是在 MCT 飞船下落之时提供稳定姿态的能力。一旦宇宙飞船在降落的过程中进入不可控制的旋转和翻滚，最终的结果很可能都是坠毁。

　　在现场 Elon Musk 也展示了 MCT 飞船实际情况下可能的下落方式：在地球和火星上分别以 12.5、8.5 公里每小时的速度，以及与星球表面大概 30 度的斜角“拍下去”，根据场地中的下坠模拟和计算机计算模拟，最高温度会出现在飞船的头部一侧。

　　MCT 飞船进入星球大气层时受热状态

　　在穿越宇宙和星球大气层的分界之后，MCT 飞船会在气流的阻力下略微减速，并且在合适的时机调整自身姿态将火箭发动机对准下落方向，利用火箭的推力来进行减速，最终停到星球表面。

　　至于回程则相对简单一些，因为火星表面仅有地球 40% 的引力，MCT 飞船能够在再次补充自身燃料和物资之后自行起飞，进入返回地球的轨道。并且最终使用和在火星降落相似的程序，回到地球表面。

　　好不容易看完了 BFR 火箭和 MCT 飞船，但是我们还需要再来看看 ITS 系统中非常重要的另外一点。

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