在经历特斯拉无人驾驶风暴和火箭发射失败的马斯克,越挫越勇,似乎不在乎失败,开了一个发布会,公布他多年的梦想:
北京时间今天凌晨3点,特斯拉及SpaceX创始人马斯克在墨西哥瓜达拉哈拉召开的第67届国际宇航大会(IAC)上,作了名为“让人类变成多星球物种”的主题演讲。按照他的计划,最早在2025年,人类就可以登上火星。
他在演讲中介绍了用于人类火星殖民的“火星运输系统”,这个系统由超大型火箭以及可重复利用的飞船组成。飞船在发射升空之前并不加注燃料,而是在到达预定轨道后,由太空燃料补给舰加满燃料后前往火星。
在具体的时间安排上,马斯克试图降低外界的预期,称如果一切进展的“超级顺利”,实现人类的火星旅行可能需要10年时间。同时他也称,“风险巨大,成本非常高,失败的几率也很大。”
马斯克计划在2018以及2020年地球与火星相对较近时,发射较小Dragon 2飞船执行试验任务。
他表示,还有一款可携带100-200名乘客的新型飞船也将在四年内开发完成,并于2022年执行首次前往火星的试飞,首次载人飞行最快会在2024年启动,并于2025年登陆。
马斯克称开发这套跨行星旅行系统将耗费100亿美元,并希望美国政府、富有的太空爱好者可提供资金支持。他表示:
但是如果我们证明了这不单单是一场梦,而可以成为现实的事情,那么未来外部支持会向滚雪球般到来。
他还提到,随着时间的推移,火星旅行的成本将大幅下滑,未来票价将降到20万美元,甚至可能进一步降至10万美元。
在旅行时间上,他称,因为火星与地球的位置随着时间不同而变化,飞船从地球出发到火星将需要花费80-150天时间,未来飞行时间将缩短至30天左右。
马斯克表示在人类眼前的只有两条路,一条是老死在地球上,屈服等待灭绝;另一条是离开摇篮,殖民其他星球,而火星与地球的诸多相似性,无疑是最佳选择。马斯克也比较航空与航天运输的差别,认为如果太空运输工具能够像飞机一样重复使用,会有更多人负担得起火星旅行。
在第一阶段,火箭以2870万磅(1.3万吨)的推力把飞船送入轨道。火箭然后返回地球并安全着陆,回收后的火箭将再次携带燃料箱进入轨道。
为了让轨道上的飞船有足够燃料飞往火星,火箭可能不得不往返几趟给飞船“加油”,直到在轨道飞船有足够的燃料。最佳发射窗口大约每26个月有一次,以保证地球和火星的距离足够近。
火星与地球的距离平均为2亿2500万公里,但两者的位置随着时间不同而变化,MCT从地球出发到火星将需要花费80到150天的时间,远期目标是缩减到30天,在登船前,每名乘客将需要接受数天的训练。马斯克表示MCT飞船内除客舱外,还拥有餐厅,并能欣赏电影,玩游戏,体验零重力,满足乘客地球——火星星际旅行期间娱乐需求。
多次添加燃料是降低成本的关键所在。马斯克解释说,这样能最大程度地增加飞船的有效载荷。飞船装载足够燃料后就将进入火星之旅。
下一阶段,飞船将展开发电功率200千瓦的翼状太阳能电池板。它会在太空以每小时62000英里(约每小时10万公里)的速度奔向火星,这可能需要半年以上的时间。
当飞船接近火星,并下降到火星大气层,表面将达到1700℃的温度。在接近火星表面时,火箭助推器将启动,令飞船缓缓着陆。
马斯克指出,每个飞船可携带多达100或200名乘客。乘客可以利用之前已经投放在火星上的车辆、货物与其他硬件设备逐步建立一个可以自持的殖民地。 如果在火星上建立可以自我维持的文明,可能还需要20到40年的时间。
“如果再火星上有能源,你就能获得水资源,因为火星上存在大量的冰。”他说。
马斯克甚至暗示把火星地球化的可能性:在火星大气中释放大量二氧化碳使气温变暖,并产生液态水,使其成为适合人类居住的星球。
在问答环节中,马斯克承认火星首航“死亡风险高”,对于与SpaceX签约,展开火星之旅的任何人,SpaceX并不能为生存提供100%的保证。于是,首批火星拓荒者会有宇航员,但不会有儿童,因为在另一星球上开拓出文明是死亡风险较高的事情,而宇航员有应对死亡的心理准备。
仰望星空的马斯克一直在全世界有不少粉丝,新计划一出,中外社交媒体也是一片敬佩的惊呼:厉害了word哥!
但是,先别激动,解决了这几个问题再让我们好好烦恼是在北京买房还是去火星移民。
马斯克说,“如果上火星的票价达到每人100亿美元,那么你无法发展出能自我支撑的文明。”
如果我们用上月球的科技上火星,每个人的成本就是100亿美元。如果我们移民火星的成本和美国房价中值大体相等,也就是20万美元左右,那么建立可自我持续的文明的可能性就会大大提高。”但马斯克也表示,做到这一点很难。
至于SpaceX将如何支付载人火星任务的高昂成本,马斯克没有直接回答,但他说这将是个庞大的公私合作关系,已经有很多政府与私人组织对投资火星任务感兴趣。
但是如果我们证明了这不仅仅是一场梦,而是能成为现实的事情,那么未来外部支持会向滚雪球般到来。
在飞船里呆几十天去太空,恐惧而狭小的空间内,人的内心将会发生怎样的变化?这种变化是否会造成不可控的结果?途中的辐射和零重力状态是否会对移民者的健康造成影响?
以及,安全抵达了火星之后应该怎么生存?他们要怎么种植农作物?怎么保证水和氧气能持续供应?生活配套设施,如医院、学校等等机构要何时才能齐全?在此之前,在人数稀少、配套不全、环境陌生的社会中,人们会如何相处?
马斯克对人类如何返回地球的问题也比较模糊。他说:“在火星上制造火箭推进器明显是重要的,如果飞船一直在火星上,在火星建立城市就十分荒唐了。你还要给飞船找个墓地。”他建议人类可以利用火星上的沼气制造燃料返回地球,但是沼气用量可能非常大。
今年4月, SpaceX宣布与NASA合作,将在2018年用重型猎鹰火箭运送一艘红龙飞船(Red Dragon)前往火星,以验证相关火星登陆技术。这艘红龙飞船也是2017年SpaceX将试飞的载人版龙飞船,但2018年的发射计划将是不载人的,只运送一些实验设备登陆火星。
NASA将向SpaceX提供太空通信服务,并获得SpaceX的飞行数据。此外,NASA希望能向火星发射重约30吨的货物。到目前为止,降落在火星上最重的货物是1吨重的“好奇号”火星车。
红龙任务只是SpaceX公司在火星建立有人居住城镇宏大计划的第一步,马斯克在今年六月的一次会议上表示将从2018年开始,每隔约26个月的火星发射窗口期执行一次火星任务,该公司首次载人火星飞行最快会在2024年执行2025年登陆。
虽然一直有声音质疑马斯克和他的特斯拉,不过说到他和他的 Space X,所谓情怀也大概就是如此了吧。马斯克的太空梦—— 我们的归途是星辰大海。
他表示:“如果票价达到每人100亿美元,那么你无法发展出能自我支撑的文明。我们的目标是将成本降低至美国普通住房的房价,即约20万美元。”
马斯克打算建造一整套可重复利用的运输设备,一次可将100人送到火星基地,耗时80天(最终减少到30天),花费控制在每人20万美元以内(最终降至10万美元)。这个计划的最终目标是建造一个有100万居民的火星基地,整个计划在大多数情况下要耗时100年才能完成。目前的关键问题是降低火星飞行成本,从而吸引潜在的志愿者。
马斯克将这一整套设备命名为“星际交通系统”(ITS),该系统主要由三部分所组成:一枚超重型火箭BFR(非正式名称 Big Fucking Rocket)、一艘客运版飞船MCT(非正式名称 Mars Colonial Transporter),一艘货运版MCT飞船组成。
客运版飞船MCT,净重150吨,满载1950吨,可运载100名乘客前往火星;货运版MCT飞船净重90吨,满载2500吨。其中运载乘客的MCT飞船可重复使用12次,而补给飞船可使用100次。马斯克在演讲中展示了MCT超级飞船的内景。
马斯克在演讲中公布的“星际交通系统”的参数还包括:BFR火箭直径12米、MCT飞船直径17米,船箭总高度122米,MCT超级飞船使用两个超大型太阳能帆板,功率200KW。
与之相对应地,阿波罗登月计划使用的土星五号火箭直径只有10.1米,阿波罗飞船直径只有3.9米,土星五号与阿波罗飞船船箭合体总高度为110.6米。
北京时间9月26日,马斯克就在Twitter 上发布了SpaceX 正在研制的新一代液氧甲烷火箭发动机“猛禽”(Raptor)的试车照片。他还表示,这可能帮助人类在将来的某一天在火星建立起根据地。
其实,猛禽发动机正是SpaceX火星殖民计划的关键,将被应用在SpaceX载人火星任务的BFR超级火箭上。与“猎鹰9号”火箭中使用的“Merlin”引擎相比,“猛禽”的动力要高出2倍。
目前通过探测器发现火星曾经有丰富的水,极冠存在水。但除了水的问题以外,氧气、燃料等也是很重要的!而现实是,火星上只有充足的二氧化碳、氮气和光照。
或许大家认为很茫然,不过,有这么位华人。。。。。。。他研究的技术,应该是第一批火星定居者急需的 - 人工光合作用。
是的,你没看错,人工的光合作用,让人造材料实现绿叶能完成的功能,把二氧化碳变废为宝!
2015年,杨培东团队在人工光合作用方面取得了划时代的科研成果 —— 通过将纳米导线与生物催化剂(工程菌)结合,建立出了一个具有相同功能的人工系统,首次模仿绿叶复制了光合作用的过程。
在自然界中,植物利用太阳能将二氧化碳和水转化成碳水化合物。不过,人工光合作用的想法则是将二氧化碳和水转换为醋酸酯(acetate),后者是今天很多生物合成反应的基础。
最早,杨培东团队在与美国能源部提出生物催化剂的概念时,曾被当成了玩笑。但当他们发表论文验证这个概念可能性时,却引起了巨大的轰动!尽管,他们的能源转化效率(太阳能到化学能)只有0.4%。
在杨培东后续的研究中,他们将能源转化效率提升到了10%,是自然界光合作用效率的20倍(自然光合作用效率约0.5%)。他们的公式是:
事实上,美国宇航局(NASA)在得知他们的技术后,立马准备和他们开展合作。火星表面有大量的二氧化碳、氮气和光照,结合极部的水,再加上他们的这种人工光合作用技术,就可以在火星产生氧气、燃料和各种化学品。
实际上,这种人工光合作用的概念取得突破后,制造糖分等来提供食物也就有了可行性,哈佛的一个实验室迅速跟进,已经用人工光合作用制备出了多碳的醇。
杨培东的这个发现很好的解决了太阳能到化学能的转化,而且将转化效率短期内提升到了10%,从商业化角度上来看已经不错了。杨培东曾表示理论上未来提升到20%也非常有可能。
一个是成本问题。目前,这项技术使用的材料并没有特别稀缺,制备成本上不是大问题,而且本身化学反应中催化剂并不会消耗。
第二个则是稳定性问题或者材料的寿命问题。目前,技术需这项要在光照等环境下进行,还需要二氧化碳和水等进行化学反应。因而,材料的稳定性将成为技术商业化的关键。
这一块,杨培东表示他们将从固体催化剂、生物催化剂两个方向进行探索,试图解决稳定性的问题。
第二则是很好的解决了碳排放的问题,通过人工光合作用,二氧化碳这种温室气体被消耗了,全球气候变暖问题也就缓解了。这也关系到人类命运啊!
第三个潜在的影响是,人类将有可能进入光子时代。如果人工光合作用大量工业化,阳光充足的地方将更有经济竞争力,成为未来富庶的“中东”。
在央视《开讲啦》栏目中,曾有观众向杨培东提问:“您和马云从神情上、动作上、说话的状态上都有几分相似,那么,您觉得您和马云在各自领域中有什么共同点?”
以他自身为例,当年在刚刚读博的时候,大部分人都在做碳纳米管和C60等热门课题,而他和他的导师则选择了开辟纳米导线这个新领域。
也正是因为这项研究的原创和突破性成就,杨培东在2016年被评为美国科学院院士。
杨培东1988年考入中科大应用化学系,1993年前往哈佛大学求学,并在1997年获哈佛大学化学博士学位。在UCSB做了18个月博士后之后,他加入了加州大学伯克利分校,担任助理教授,并一路成为化学系终身教授。
而从哈佛求学到现在,20多年,他的主要研究内容就一直是纳米材料,并有望获诺贝尔奖。
除了利用纳米导线和细菌结合体实现了人工光合作用外,杨培东在这之前还围绕纳米导线做过废热发电的研究。
譬如,发电厂产生的大量废热(如热蒸汽),杨培东研究的纳米导线就能很好利用。纳米导线在高温区间是电的良导体、热的绝缘体,有很好的热电转化效应,能提升约5%的发电效率。
杨培东也将这项技术成功商业化,创办了Alphabet Energy。此公司主要集中于废热发电中材料的研发和生产,被大范围的应用与炼钢、水泥厂、发电厂等领域。Alphabet Energy总部在湾区,已获2350万美元的C轮融资。
杨培东还心系家乡,出任中科院苏州纳米研究所客座教授,并负责组建和领导一个国际合作实验室。另外,他还寄语母校木渎中学的学子:“读书、做学问,要有好奇心、信心、恒心”
就在去年,杨培东被授予麦克阿瑟天才奖,这是一项表彰对社会持续健康发展起及其重要的作用的创造性人才的奖项。