美國國家航空航天局應該在太空建造超級高速公路

美國國家航空航天局需要退出火箭業務,開始做它獨一無二的資質所擅長的事情

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


唐納德·特朗普即將上任,我們需要利用白宮的權力更迭來改變美國國家航空航天局的重心。

為什麼?美國國家航空航天局需要退出火箭業務,並將注意力轉移到永久性的太空運輸基礎設施上,一條艾森豪威爾式的空中高速公路。一個擁有以下設施的基礎設施:

  • 加油站(推進劑倉庫),

  • 休息站和永久性住所——寬敞的人類棲息地,帶有窗戶和菜園,

  • 貨車停靠站和貨場——配備貨物裝卸裝置的物流基地,

  • 卡車、SUV 和沙丘越野車——月球和火星地面車輛;以及在太空拖運貨物的拖船,

  • 燃料生產裝置——將月球和火星上的水轉化為火箭燃料、可呼吸的氧氣和飲用水的裝置,

  • 將火星大氣中的二氧化碳轉化為塑膠、石墨烯和碳纖維的裝置,3D印表機可以用這些材料建造更多的棲息地、工具和探測車——更多的卡車、SUV 和沙丘越野車。

  • 將火星表面隨處可見的鏽巖轉化為高強度鋼材用於建造棲息地的裝置。 


關於支援科學新聞事業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業: 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。


為什麼要推動美國國家航空航天局進入太空高速公路建設?因為沒有人會做這件事。而且我們在太空的未來取決於此。我們在太空經濟中未來的份額取決於此,聯合發射聯盟(波音和洛克希德·馬丁的合資火箭公司)估計太空經濟在三十年後將價值 2.7 萬億美元。

看,在新總統領導下的美國國家航空航天局擁有全新的優勢。它可以為太空做另一項政府支援的專案——橫貫大陸鐵路在 1869 年為前往加利福尼亞的旅行所做的事情。美國國家航空航天局可以將太空旅行從昂貴的稀有事物轉變為你我都可以實現的可能。

如何實現?自美國國家航空航天局將人類送上月球以來,太空產業已經發生了變化。在那個時代,1969 年至 1972 年,真正的大型火箭是由政府製造的。事實上,只有兩個政府,蘇聯和美國政府。大型火箭對其他任何人都太貴了。火箭就像計算機,就像 IBM 的負責人托馬斯·沃森據說說過的那樣,“我認為全球市場可能只需要五臺計算機。”

那個預測是錯誤的。現在世界上有超過 20 億臺計算機。您可能至少擁有兩臺:一臺在您的手機裡,另一臺在您的筆記型電腦裡。就像計算機一樣,真正的大型火箭正在普及化。中國、日本、以色列、伊朗、印度和巴基斯坦等國家都可以負擔得起它們。

更重要的是,兩位有遠見的美國億萬富翁及其私人公司已經進入火箭業務:埃隆·馬斯克的 SpaceX 和傑夫·貝佐斯的藍色起源。這兩位男士正在實現一場火箭革命。政府曾經為核戰爭製造的大型火箭是一次性的。用一次就扔掉。因此,政府為太空發射製造的火箭也是一次性的。而且火箭很昂貴。有些火箭每個造價超過十億美元。結果是:使用火箭進行運輸非常昂貴。

火箭運輸就像買一輛勞斯萊斯,加滿油,從洛杉磯開到舊金山,然後在汽油耗盡時將其扔進太平洋,再買另一輛勞斯萊斯從舊金山開回洛杉磯。這種方法會使從洛杉磯到舊金山的往返旅行非常昂貴。費用大約為 70 萬美元。以這個價格,有多少人會進行這次旅行?

但是,如果您買了一輛勞斯萊斯,從洛杉磯開到舊金山,給它加油,裝滿付費乘客,然後來回載著新乘客直到汽車報廢,這會對乘坐的價格產生什麼影響?它會大幅降低價格。事實上,這將使旅行甚至對普通中產階級家庭來說也是負擔得起的。

這就是馬斯克和貝佐斯正在為太空運輸所做的事情。馬斯克已經將載有衛星的火箭送入太空軌道,然後將這些火箭完整地著陸,以便重複使用六次,無論是在地球上的發射臺上還是在他的兩艘自主太空港無人機船著陸駁船之一上。傑夫·貝佐斯還沒有飛到那麼高的空中,但他比埃隆做得更好。他已經將一枚火箭發射到太空邊緣四次,將該火箭精確地降落在其著陸臺上,給它加滿燃料,然後再次發射了同一枚火箭。到 2017 年底,這兩位男士都將完成約翰·斯特里克蘭(John Strickland)所說的“可重複使用革命”,約翰·斯特里克蘭是巴茲·奧爾德林說服我十年前成立的太空發展指導委員會的首席分析師。

現在美國國家航空航天局正在浪費錢。它正試圖以每年 30 億美元的成本製造一種新型火箭——太空發射系統。事實上,這種新型火箭的總開發成本將超過 300 億美元。這是一種浪費。SLS 將能夠將 143 噸重的物體發射到軌道。太棒了。比 48 年前將人類送上月球的強大的土星五號火箭還要多近 10%。但是埃隆·馬斯克正在開發一種運載能力幾乎是土星五號三倍的火箭——星際運輸系統。與此同時,到 2017 年底,馬斯克將發射一枚重型運載火箭,其運載能力是當今地球上任何其他在役火箭的兩倍,即 27 發動機的獵鷹重型火箭。

美國國家航空航天局的火箭,太空發射系統,要到 2018 年才能進行測試,要到 2021 年才能準備好進行首次載人飛行。馬斯克的獵鷹重型火箭將於今年年底發射升空,並應在 2018 年準備好發射人類。如您所知,美國國家航空航天局的太空發射系統開發成本將超過 300 億美元。馬斯克的獵鷹重型火箭的開發成本約為 20 億美元——是美國國家航空航天局成本的十五分之一。

更重要的是,美國國家航空航天局的 SLS 每次發射的成本將在 10 億到 20 億美元之間。馬斯克的獵鷹重型火箭的成本約為 9000 萬美元。換句話說,您可以購買 11 到 22 次獵鷹重型火箭發射,價格相當於一次 SLS 發射。您可以購買整個太空計劃!

還有更多。馬斯克還有另一枚正在設計中的火箭,星際運輸系統,以前被稱為 BFR(Big F…ng Rocket 的縮寫)。那枚火箭的運載能力幾乎是太空發射系統的四倍。而且,它的開發成本也大約是 SLS 的十分之一,發射成本不到 SLS 的二十分之一。

但馬斯克並不孤單。傑夫·貝佐斯也有一枚正在設計中的真正的大型火箭。他目前的火箭是新謝潑德號(以艾倫·謝潑德的名字命名,他是第一位被送入亞軌道空間的美國人)。在那之後是一枚更大的火箭,貝佐斯的新格倫號(以約翰·格倫的名字命名,他是第一位環繞地球飛行的美國人)。然後是一枚更大的火箭,新阿姆斯特朗號(以尼爾·阿姆斯特朗的名字命名,他是第一位踏上月球的美國人)。

但到目前為止,馬斯克和貝佐斯都沒有宣佈開發他們的火箭將需要的、使太空運輸成為常態的基礎設施。他們都沒有透露永久性加油站、永久性休息站、帶有窗戶、草坪和綠化的永久性公寓、在月球和火星上巡邏的永久性車輛以及將月球和火星冰轉化為火箭燃料、氧氣和水的機械的計劃。他們都沒有製造將火星“空氣”轉化為塑膠、石墨烯和碳纖維的機器。當美國國家航空航天局做別人做不到的事情時,它處於最佳狀態。而新的空中高速公路,太空的新艾森豪威爾時代,正是馬斯克、貝佐斯以及你和我將需要但無法為自己建造的東西。

 

—————
霍華德·布魯姆是六本書的作者,是太空發展指導委員會的創始人兼主席,也是美國國家航天學會理事會成員。他目前正在共同構思一個多行星專案。

Howard Bloom, the author of six books, is founder and chair of The Space Development Steering Committee and a member of the board of governors of the National Space Society. He is currently co-conceiving a multi-planetary project for Caltech's Keck Institute for Space Studies.

More by Howard Bloom
© .