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去火星篇一
;埃隆·马斯克,作为当代科技创新、产业创新的领军人物,其一言一行每每引发产业震动、社会热议。
但马斯克的投资领域确像“东一杆子西一棒槌”:spacex的ceo兼cto、tesla(特斯拉)ceo、so-larcity(太阳城)董事会主席,还投资starlink(星链)、the boring company、脑/机接口。
一会儿造火箭,一会儿造电动汽车,一会儿搞太阳能,一会儿挖隧道……这些不同领域的事业,表面看起来风马牛不相及,令很多人觉得丈二和尚摸不着头脑,甚至连许多理工科专业人士、制造业业内人士、投资与经营管理专家都难以理解:其行为违反了很多市场与投资准则(譬如:定位原则、聚焦原则、关联论等),甚至以现有科技视角看太过于颠覆性、科幻性。
以至于从社会到业内,很多人传闻马斯克是“疯子、骗子”,搞这些稀奇古怪的概念,是为圈钱。但事实上,以上项目,都在实打实推进,其中有些已经卓见成效,其中最耀眼的是spacex、tesla。
spacex的“猎鹰9”系可复用运载火箭的成功,已有目共睹。而其下一代的starship(星舰)再次引发争议:starship的火箭结构和蒙皮使用的不是科幻的航天材料,而竟然是301不锈钢!
不过,把马斯克的所作所为连贯起来分析,就会发现其中的逻辑:他可能真的很想去火星。
starship使用301不锈钢,主要是成本原因:先进航天碳纤维材料价格135美元/公斤,计算耗损与成品率后,成品价格超过200美元/公斤,而301不锈钢原材料只要3美元/公斤。
马斯克发展可复用火箭,就是为大大降低航天发射成本,只有大大降低发射成本,才能把成千上万吨物资送入太空,实现其火星梦想。
而在starship研发时,spacex不但坚持可复用理念,而且甚至尝试使用301不锈钢以降低造价,进一步大大降低发射成本,以求其未来的bfr(大猎鹰火箭)的火星轨道运载能力达100吨、近地轨道运载能力(leo)约550吨。
再看tesla推出那造型怪异、直棱带角的不锈钢皮卡cyber-truck,也采取301不锈钢,由于这种材质硬度太大,cybertruck在设计中不得不减少弧线、曲面。elon musk的机械加工团队,通过这种皮卡的量产,将充分掌握301不锈钢加工工艺、解决这种坚硬材料加工的种种难题。
未来真实的starship,不可能像(其技术验证型)starhopper那样,用手工焊接不锈钢,而必须采取批量制造的机械加工件、大尺寸成型件,有大批熟悉301不锈钢加工工艺的工程师、技术人员。
马斯克坚持发展电动汽车,不仅是要靠tesla赚钱,或考虑到:登陆外星后,所有内燃机和石化燃料都因没有空气而无法使用。但电动机、电池仍可在真空环境下工作,他的汽车工业可直接发展出“月球车、火星车”产品。
2018年,spacex的“重型猎鹰”(falcon heavy)发射时,就向火星轨道发射了一辆tesla-roadster跑车,其“阳谋”意图明摆在那里。
starlink,下阶段将对地面用户试运营,其意义不仅在于提供下一代卫星通讯网络,或更在于长远未来,将有助于马斯克建设天基星际通讯系统,便于与火星进行信息交流。
马斯克的boring公司,在地球上进行地下挖掘、研发超高速隧道高铁,而其解决并掌握的先进挖掘、隧道气密、高速运营、应急抢险等科技,未来仍可在“火星移民”应用。
火星地表大气浓度很低,气压、大气成分与地球不同,人类不戴供氧面罩无法呼吸。而科学家提出的“用藻类光合作用改变火星大气成分”设想,是以地质历史年代计时的方案,没有几千年休想成功,或许随着科技进步可能缩短为几百年?谁知道呢,反正不具备近未来实用性。
所以,早期的火星移民,得住在封闭式地下城,基地之间以管道交通联结。elon musk通过boring公司研发的hyper loop地下真空管超高速高铁,除了在地球引领交通革新之外,其另一意图,或是为在火星挖掘地下城、建设地下隧道网摸索技术、积累经验。
elonmusk所有的思路、投资、努力……逻辑清晰、环环相扣、落地有声、一脉相承,不但不是胡打乱撞,而且似乎是目标明确、有机结合。他的目的不仅是要在地球上赚钱,而且是真的想到火星上去。不理解他的人,并非不理解他的科技,而是不相信他的梦想能够成真。
埃隆·马斯克说:open your eyes, look up to the skies(睁大眼睛,仰望天空),他的科技研发、产业投资,或就是遵循自己“仰望天空”的逻辑。
(作者系学者)
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;郑永春,博士,中国科学院国家天文台研究员,中国科普作家协会副理事长,青年科学家社会责任联盟理事长,“科普中国”形象大使。
“窗口”将在新的一年里打开。
这是天体运行的客观规律。2020年与已经过去的几十亿年并没有什么不同,太阳系中的几颗行星继续在各自的椭圆轨道上,逆时针绕太阳行进。10月,火星将运行至地球与太阳连成的一条直线上,这种天文现象叫作“火星冲日”。而每隔26个月,地球和火星这2个星球之间的距离将达到最近,错过这次照面,要再等780天。
为了把握这距离更短、燃料更省的发射机会,美国国家航空航天局和欧洲空间局的火星探测器将于7月从美国卡纳维拉尔角的航天发射基地出发。过去大半个世纪中,在18个火星冲日年里,全世界有48次以火星为目的地的航天任务,其中可被称作成功的还不到一半。
2020年,在飞出地球、去往火星的航天器列队中,将首次出现五星红旗的标识,我们将见证中国第1次真正意义上的行星探索任务。中国的第1次,也将开创世界火星探测历史上的l项新纪录:在1次任务中实现轨道器的“绕”、着陆器的“落”、火星车的“巡”3个目标。
更远的旅途
2020年夏天,中国自主研发的火星探测器将搭乘长征5号运载火箭,从海南文昌发射基地出发。它将冲出大气层,进入环绕地球的轨道。接着,再经过多次加速,飞速直奔火星。
这段旅途实在有些漫长,要历时7个月。近15年来,即便距离地球最近时,火星与我们的距离也有5500万千米。此后,2颗星球之间的距离将越来越远,最远时达4亿千米。以光速传播的无线电信号,到月球只要1秒钟,到火星却需要20分钟。
当探测器抵达火星后,必须狠狠踩下刹车,才能进入环绕火星的轨道。之后,探测器将分解为轨道器、着陆器和火星车,联手执行探索任务。轨道器将环绕火星进行遥感探测,拍摄照片,收集数据;着陆器在隔热罩的防护下,进入火星大气层,之后用降落伞等多种技术手段进行减速,最终降落在火星表面.成功着陆后,火星车则会驶出,巡视这片陌生的土地。
因为相距遥远,火星表面的航天器无法直接和地球联系,需要通过轨道器进行中继通信。而地球发给火星车的信息,也需要经过轨道器转发。相互交流中的每个问题和应答间,有一段完全的空白,这就要求火星车走得更慢一些,同时具备更强的自主导航、环境感知、路线规划和避障等能力。
这些航天器和调整飞行轨道的燃料都需要从地球上带过去,装载的东西太重,路程太远,小货车就不够用了,需要大卡车。长征5号就是一架直上云雷的大卡车,常被昵称为“胖五”,全长约57米,直径5米的“腰围”比长征系列的其他火箭都要雄壮;120吨的液氧煤油发动机,起飞推力超过1000吨,提供了中国火箭能达到的最大运载能力。
2016年,长征五号遥一火箭首飞,出现故障,推迟了2个小时才出发;2017年,长征五号遥二火箭发射失利,星箭坠入太平洋。为了让火星探测器赶在2020年的窗口前,胖五经历数次技术归零,回到原点,寻找问题,解决问题,之后再出发。2019年12月底,长征五号遥三火箭蓝色的尾焰就像一只火凤凰,划破了海南文昌墨蓝色的夜空,精准入轨,星箭分离。它准备好了!
更难的征程
上世纪60年代,美苏争霸开启了深空探索的竞赛。第1颗人造地球卫星斯普特尼克1号升空仅3年后,火星征程就开始了。此后10年里,苏联和美国12次尝试飞越火星,仅4次成功,拍摄了图像傳回地球;大多数时候,探测器抵达地球停泊轨道就被困住了。
上世纪七八十年代则在火箭相继升空的点火声中度过。在电视机和收音机旁,民众听着倒计时,挥舞着小旗帜,一边叹气,另一边便欢呼。东西方世界争相凿出星空之路。从火星2号到火星7号,从水手7号到海盗2号,形态各异的探测器飞向火星,有的失踪在奔赴途中,有的烧毁在下降路上,有的撞碎在火星表面,有的则突然间信号全失。
贯穿于这个时代的还有“银河系食尸鬼”的传说——一个巨大贪婪的生物,横亘在从地球飞往火星的道路上,把探测器都吃掉了。1993年,美国发射的火星观测者号与地面失联,8.13亿美元灰飞烟灭。此后,美国国家航空航天局痛定思痛,提出了新的火星探索指导方针:更快,更好,更便宜。
2000年之后,火星车隆重登场。勇气号、机遇号这对双胞胎火星车先后登陆在子午线平原和古谢夫环形山。更大、更重、功能更强大的好奇号火星车则于2012年8月登陆在盖尔环形山。它们穿越山谷,那里的岩壁投下的阴影长达数百米;它们路过平原,一连数个火星日都是一望无际的地平线。它们在乱石遍地的戈壁滩上艰难跋涉、逶迤蛇行;它们经历尘暴,细细的沙尘被抛向离地几百米高的空中,视野所及皆是红色;它们也享受过晴朗的天气和蓝色的夕阳,地球远悬头顶,像一枚蓝色弹珠。
中国火星探测工程于2016年立项,探月工程则开启于2004年。玉兔和后来的玉兔二号显然为火星车的研制奠定了基础,但月球探测和火星探测的环境截然不同。月球土壤颗粒尖锐,月尘带有静电,火星则不存在这一问题。但火星上稀薄的大气,让登陆火星比登陆月球要难得多。火星大气可能带来尘暴,覆盖太阳能电池板。气压和风向无法准确预测,给成功登陆增加了不可预知的因素。由于火星比地球更加远离太阳,中国的火星车将有一对更大、更漂亮的“翅膀”,努力对着太阳的方向奔跑。
虽然月球任务与火星任务有各自的特点,但探月工程和火星探测计划的继承性也很明显。继承下来的,是人。探月工程的不少成员同时也参与了火星探测任务。年轻人曾驻扎在戈壁滩上,利用类似火星表面的环境展开实验。
“两弹一星”元勋钱学森说:“系统工程与总体设计部思想才是我一生追求的。它的意义,可能要远远超出我对中国航天的贡献。”一次航天任务的背后,是成百上千的科学家和工程师组成的航天人,以及由他们运行的航天工程体系。它庞大而精细,既有总体又有分支,各个分支互相联系,又互相影响。需要共同合力实现技术指标,需要在确定的时间节点交付产品。不同分支还需要进行联合调试,确保系统运行顺畅。一步出错则数步延误,一点成功又带动多点突破。在一次又一次面向深空的远航中,人类学会了如何成功。
更值得期待的前景
在2020年的开端,面向未来,火星不仅是夜空中那颗或明或暗、荧荧如火、让人捉摸不定的红色行星,更是一个孕育了无限希望的战略制高点。当然,火星探测花费不少,是一个需要精打细算去接近的目标,再加上技术艰难,国际合作是必然之选。
人类曾一度寄望在火星上发现生命。19世纪天文学家从望远镜里看到连串的撞击坑,曾经被误认为是火星人开挖的运河系统。1976年海盗1号拍摄的l张照片上,丘陵的光影酷似1张脸。随着我们对火星的了解越来越深入,科学家们的好奇心不减反增,他们列出了长长的待探测目标,但能够实施的任务次数却极为有限。着陆地点的选择要兼顾科学性与安全性,既要较为平坦,不出意外;也要有足够丰富的研究对象。即便以此标准,火星表面依然有太多的目标可供选择。它的两极覆有冰盖,赤道处密布着细密的河网遗迹,记录着曾经存在的水流运动。它的山峰比珠穆朗玛峰还要高2倍,峡谷比科罗拉多大峡谷还要深,洪水的切割范围比地球上任何地方都大得多。
2019年11月,在位于河北省怀来县的地外天体着陆综合试验场,我国首次火星探测任务着陆器悬停避障试验圆满完成。在约为地球三分之一的模拟火星重力环境里,着陆器实现了悬停、避障、缓速下降。
2020年,更让人兴奋。在中国,这一年被称为“火星年”。
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;特斯拉电动汽车的创始人埃隆·马斯克最近又干了一件疯狂的事——卖光自己所有的房产,从此租房住。他说干就干,截至7月3日,他已经卖掉了5套豪宅,回笼近一亿美元资金。
马斯克是因为缺钱卖房吗?还真不是,7月中旬,马斯克的股票账面财富已达到700亿美元,超过股神巴菲特成为世界第七大富豪,卖房的钱根本就是毛毛雨。
世界第七富豪却一套房子不肯有,这件事的怪异引起很多人关注。甚至成为华尔街的讨论话题,有一种推测认为,马斯克很可能是外星人,所以才会违反人类本性。
这种推测半开玩笑半认真。在人类历史上,确有一些人由于太优秀,被大家怀疑是外星人化装成的地球人,或是外星人培养出来的代言人。在近代有两位比较著名,第一位是爱因斯坦,他以超乎人类的智慧提出广义相对论,改变了人类命运。他在世时,就有很多人怀疑他不是地球人,因此他死后大脑被保存下来做研究,60年过去了没有进展。
第二位是尼古拉·特斯拉,作为科学家和发明家,他的智力、创造力、精力都超乎常人几倍,他一生里有1000多项发明,其中交流电、无线电、远程遥控、涡轮发动机等一系列重大发明将人类发展进程向前推进了100年。他还有很多发明的手稿至今无人能看懂,比如他设计的“飞碟图纸”(特斯拉反重力飞行器)。
听上去近乎于神秘主义,但在物理学,尤其是量子力学已经发展到玄乎其玄的今天,人们已经不敢轻易否认宇宙中的高等文明,究竟会以何种形式与地球人溝通。
从地球人的角度衡量,马斯克确实超乎寻常,他9岁就读完了3.3万多页的大英百科全书。10岁时,用3天时间就学完成年人6个月才能学完的电脑编程书,然后立刻自己编写电脑游戏,转手卖掉就赚了人生第一桶金。24岁创业,28岁成为千万富翁。同年,,这是世界上第一款成熟的电子支付软件,我国的支付宝都是模仿他的。
这还只是常规的优秀,他真正的开挂,是从30岁开始。他提出“火星绿洲”项目,要把人类移民到火星。大家起初以为他有病,但2002年,年仅31岁的他成立了“太空探索技术公司”, 8年后他的火箭就将“龙飞船”发射到地球轨道。至此,全球掌握火箭发射技术的阵营变成了4个,分别是美国、俄罗斯、中国和马斯克。
马斯克很快超越了前3名,因为他掌握了火箭回收技术,让人类进入太空的成本降低到过去的10%。这一刻,人们已经相信,人类移民火星并非梦想,马斯克的出现,就是帮人类实现这个的。
至于他旗下的电动汽车公司特斯拉,其实只是他的“小目标”。从创业至今,马斯克每周工作100个小时,同时还参加各种聚会,很多人怀疑他是外星人,一个重要原因就是从他的日程表上,看不出他什么时候睡觉。
这些年,马斯克经常有出人意料之举,后来结果都证明他高瞻远瞩。因此,当这样一个人突然卖光自己所有房产,肯定是因为他看到了什么。华尔街的投资精英评论说,马斯克这么做有两种可能:一种是移民火星的进程可能加快,马斯克是在忙着搬家。另一种可能是,外星人已经预测到美国的楼市又要出什么问题,就像2008年的金融危机那样。到底是哪个,不妨拭目以待。
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