赶往火星

章节摘录

版权页：移民火星行星际旅行的困难也许会让火星殖民看起来像是幻想。不过，从定义上说，殖民是条单行道，正是这一点让我们有可能为新世界的殖民地送去发展所需的大量人口。我们考虑一下人类移居火星的两种可能模式：政府出资模式与私人出资模式。如果选择政府出资模式，今天我们已经拥有大规模移民所需的基本技术手段。图8.1中我们可以看到向火星运送移民的设想之一。脱胎于航天飞机的重型运载火箭把145吨（和土星5号运输能力相当）载荷送上近地轨道，然后用比冲量900秒的热核火箭（NTR，例如20世纪60年代美国NERVA项目中试制的那种）把一艘70吨的蜗居飞行器送上去火星的轨道，飞行时间7个月。到达火星后，蜗居飞行器用自身的圆锥形减速伞进行大气制动，最后在甲烷/氧发动机的帮助下降落。蜗居飞行器直径8米，拥有4个完整的居住层，总生活区面积200平方米，足够24个人在太空中和火星上生活。到达火星后，卸下装载的货物，就可以腾出第五层（最顶层）舱室扩大生活区。因此，一次发射可以将24个人送上地球去火星的单行道，包括他们的住房和工具。现在，我们假设2030年开始殖民，每年平均有4枚这样的火箭从地球上发射。然后作若干合理的人口统计学假设，就能估算出火星人口曲线，结果见图8.2。仔细研究这张图片，我们会看到在这种程度的努力下（而且技术锁定在21世纪初期的水平），未来1个世纪中，火星人口增长率约为17、18世纪美洲殖民地的1/5。这个结果意义非凡。它意味着，去火星的遥远路途和由此引发的交通不便并不是红色星球上人类文明初期的主要障碍。关键的问题反而是资源利用、培育食品、建筑房屋以及在火星地面上生产各种有用的产品，正如我们在第7章中讨论过的一样。此外，预估的人口增长率是美洲殖民地的1/5，这有点慢，不过从历史的尺度来看相当可观。假设每次发射耗资10亿美元，对地球上任何一股希望在火星上播下自己火种的主要势力来说，在一段时间中持续每年投资40亿美元都是可以接受的。不过，如果每次发射耗资约10亿美元，那每位移民就是4000万美元。这样的价钱政府也许负担得起（一段时间内），个人或私人组织就不行了。会有很多人出于自我选择想在新世界留下自己的印记，如果火星想从他们的充沛精力中获益，那运输费就得降到比现在低得多的水平。所以，我们考虑一下另一种可能的模式，看看费用到底能降到多低。可以再次考虑我们用来把有效载荷从地面送上近地轨道的甲烷/氧单级入轨飞行器。把1千克有效载荷送上轨道，大约需要70千克推进剂。甲烷/氧双组元推进剂价格约为每千克0.2美元，那么把1千克载荷送上轨道，燃料成本为14美元。然后我们假设总的系统运营成本是燃料成本的7倍（大约是飞机总成本与燃料成本之比的2倍），那么把载荷送上近地轨道的成本约为每千克100美元。假设地球与火星之间有永久往返运行的飞船，船上水和氧的循环利用率为95%。这种行星际“渡船”由阿波罗11号宇航员巴兹•奥尔德林（Buzz Aldrin）提出，可以作为永久性地球-火星运输体系的基础，能为大量移民有效提供足够的舱位。这种渡船只需要发射一次，然后就会在地球和火星之间永远飞行下去，往返周期为2.2年。用这样的渡船运送乘客，每位乘客（加上私人物品每位100千克）必须携带约400千克补给品，如食物、水和氧，来支持自己200天的去程航行。因此，把一位移民从近地轨道送上行星际往返飞船，也就是要给500千克载荷提供约4.3千米每秒的速度变量。移民从近地轨道登上渡船、从渡船登上火星地面都要乘坐转移舱，每位乘客分摊的转移舱质量大概要500千克。那么，每位乘客共有1000千克质量需要送上渡船轨道，如果转移舱采用比冲量380秒的甲烷/氧推进系统，那需要送上近地轨道的总质量就是3200千克。近地轨道运送价格为每千克100美元，假设渡船自身的费用均摊到极大数目的任务中，最终得出，把一位乘客送上火星的费用是32万美元。显然，上述计算中我作了很多假设，其中任何一个发生变动都会使算出的船票价格显著上涨或下降。比如说，从地球到近地轨道这段路程，如果采用空气助燃的超音速冲压式喷气发动机（scramjet）来提供相当一部分速度变量，这段路程的费用就会降低到原来的1/3。还可以用电力摆渡船把转移舱加速到接近逃逸速度，然后停止加速，转移舱就能利用高推力化学级实现近距离有动力飞越地球，从而脱离地球轨道，与渡船会合。这一过程由化学推进实现，需要的速度变量仅有1.3千米每秒，因此运送的有效载荷会成倍增加，费用也会降得更低。如果渡船采用磁力帆（见拓展阅读）而不是只利用自然的行星际轨道（通过重力助推），那要与渡船集合，转移舱需要的离开地球的双曲线速度几乎为零，因此，近地轨道到渡船的整段路程都能用电推进完成，甚至用太阳帆、磁力帆也行。我们假设渡船上的维生系统中水和氧气的循环利用率为95%，如果增加维生系统闭环度，把该数值提高到99%，那每位乘客需要的消耗品就会减少，运输费用也会进一步降低。最终，理想情况下地球到火星的运输费用还能再降低1个数量级，每位乘客只要3万美元左右。逐步采用这些新技术，费用会随之逐步降低，见表8.3。不过，早期移民的费用是每位32万美元，这个数字很有意思。这个数的钱谁都不会随便就花掉，但这个数——大约就是美国许多地区一幢郊区中产阶级高尚住宅的价钱，或者换句话说，大约就是一个成功的中产阶级家庭一生的积蓄——很多人都能出得起，如果他们真想去的话。他们为什么会想去？答案很简单：火星人口很少，交通费又这么高，那火星上的劳动力成本肯定比地球上高得多。因此，火星上的工资也许会比地球上高得多。32万美元在地球上可能是一位工程师6年的薪水，那在火星上，他很可能只要一两年就能赚到这么多。过去4个世纪中的大部分时间，欧洲与美国之间的工资差别正是如此，这样的工资差别会使个人移民火星变得既有利可图又有望实现。从17世纪直到19世纪，许多欧洲家庭如出一辙，倾家荡产把一位家庭成员送到美国。然后，这个移民去赚足够的钱，让全家人都搬过去。今天，同样的一幕正在第三世界的移民身上重演，和现在的机票价格相比，他们在本国的薪水低得可怜。到达目的地后，移民肯定会有收入来付清船票，所以甚至可以贷款来付旅费。过去我们这样做过，将来也可以这样。如前所述，火星上将会出现的普遍劳动力短缺会促使火星文明进行技术变革和社会改良。如果你付了地球上5倍的薪水，那你肯定不希望自己的工人浪费时间做体力劳动或是填写表格；也不希望拥有紧缺技能的人没法全力施展，而仅仅因为他没有劳神费力地去做什么例行公事的培训。简单地说，火星文明注重实用，因为他们不得不这样，就和19世纪的美国文明一样。留在地球上的社群没有这么大的压力，所以更容易被传统束缚。在相互的竞争中，这种被逼出来的实用主义会带给火星巨大的优势。如果说需要是发明之母，那火星会为发明提供摇篮。一个以卓越的技术与实用主义为根基的前沿社会，而且成员都是在个人的驱动下主动加入的，它必将成为发明的温床，这些发明不但能为火星所用，地球上的人同样也能受益。因此，他们会为火星带来收入（向地球卖使用许可），同时也会打破劳动力丰富的地球社会固有的停滞不前的趋势。我们在稍后的章节中会讨论到，这个返老还童的过程最终将是殖民火星为地球带来的最大收益。而得益最大的地球社会，便是与火星的社会、文化、语言、经济各方面联系最紧密的那些。

前言

下一个世纪属于火星。在太阳系里，只有这个世界最有可能找到过去的生命，甚至可能找到现存的生命。而且，用今天已有的技术，或者在很近的将来就能获得的技术，我们就能登上火星并生存下来。罗伯特•祖布林的作品好多地方很幽默，而且有的题外话可不会讨NASA的喜欢，它是我所见过的关于火星的过去与未来综合性最强的记录。它解释了我们为什么应该到那儿去，怎么去；还有，也许是最重要的一点，等我们到那儿以后，怎么“在那片土地上生活”。就我个人而言，我很高兴这么想：如果祖布林博士富有说服力的论点能被采纳，那么在我90岁生日前不久，第一支前去火星的探险队就会出发。与此同时，如果一切顺利，俄罗斯的火星登陆器正好会在我78岁生日前启程，上面有我录给下个世纪殖民者的口信。给火星的口信我叫阿瑟•克拉克，此刻我正在地球印度洋中的斯里兰卡岛（它曾叫锡兰）上对你们说话。现在是1993年早春，不过这条口信是为未来准备的。我正在对你们这些男人和女人讲话——也许现在你们中有的人刚刚出生——听到这些话的时候，你们正生活在火星上吧。随着我们走近新千年，很多人对那颗可能成为母星之外第一个真正家园的行星很有兴趣。在我的一生中，我幸运地看到，我们对火星的认识从差不多一无所知开始——其实比这更糟糕，还有误导性的幻想——发展到对它的地理和气候都有了真正的了解。当然，我们在许多方面依然很无知，而且缺少你们觉得理所当然的知识。但是现在，我们有你们那个精彩世界的精确地图，也能想象如何对它进行改造（地球化），让它更合心意。也许你们已经开始这项长达数个世纪的工程了。火星和我现在的家之间有一条纽带，我在《上帝之锤》（The Hammer of God，这也许会是我最后一部小说）中写到了。本世纪初，一位名叫Percy Molesworth的业余天文学家住在锡兰这里。他花了很多时间观察火星。现在，在你们的南半球，有一座宽达175千米的巨型环形山就以他命名。在我的书中，我想象也许有一天，一位新火星天文学家回望自己的祖星，试图看到那个小岛，在那里，Molesworth还有我都曾时常抬头凝视你们的星球。曾经有一段时间，就是1969年首次踏上月球后不久，我们都还很乐观，觉得没准能在20世纪90年代登上火星。我在其他故事里描述过，倒霉的首次探险的一位幸存者在火星上观赏地球凌日，时间是5月11日——1984年！好吧，那时候火星上没人目睹这一奇观，不过2084年11月10日它会再发生一次。等到那时候，当地球从日轮上缓缓经过，看起来像一个浑圆的微小黑点时，我希望会有很多双眼睛回望着地球。我曾建议，到时候我们应该用大功率激光给你们发信号，那样你们就能看到一颗星星从太阳正面向你们发送信息。跨越空间的鸿沟，我向你们致意。我的问候与祝福来自离下个世纪最近的10年，而就在这下一个世纪中，人类将首次成为一个太空种族，并踏上永不停步的旅程，直至宇宙终结。毫无疑问，祖布林博士书中的许多细节，和我自己在《奥林匹斯之雪》（The Snows of Olympus）中做的地球化火星习题一样，会被未来的技术进步进步绕开。但是，它战胜了所有看起来合理的怀疑，它告诉我们，母星地球之外第一个自给自足的人类殖民地就握在我们的孩子手中。他们会抓住机会吗？离我写完第一本书已经快50年了，在那本《行星际航班》（Interplanetary Flight）的结尾，我写道：正如威尔斯曾说过的，选择整个宇宙——或一无所有……世界之间遥远的距离带来了巨大的挑战；可是，如果我们失败了，我们种族的故事就走向了尾声。人类将在仍未触及的高度面前回头，再次滑下那一段长路，跨越十亿年的时间，跌回太初之海的岸边。阿瑟•C.克拉克1996年3月1日

后记

“这世上第一个登上火星的飞行员，就生活在这个地球上。”翻译这本《赶往火星》的过程中，我在一部纪录片中听到这句话，挺激动的。比诸位读者幸运一点点，我早大家一步从本书中了解到为什么以及如何赶往火星，所以更能体会，这句话是真的，以至于一度想把书名写成俗不可耐的《下一站火星》。因为它触手可及，甚至比月球还近。    虽然我是没机会做这“第一个”了，但也许还来得及为我的宝贝儿子高才生在火星上投资一块土地；他乖乖地等我译完第一稿才出生，希望他在子宫中也感受到了火星的召唤，成为一个有梦想能远望的人。感谢专业又敬业的阳曦与明月，整个翻译过程令我受益匪浅，是工作也是学习。    亲爱的读者，现在就来了解红色星球，分享梦想变成现实的过程。对本书有任何意见与建议都恳请提出，我们力有不逮，也希望瑕不掩瑜。我们天上见。    徐蕴芸    2012年1月

内容概要

罗伯特•祖布林（Robert Zubrin），美国著名航空航天工程师，先锋航天公司总裁，曾任洛克希德•马丁航天公司高级工程师。他对载人火星计划热情非凡，创建了美国火星学会，还是“火星直击”计划的推动者。

理查德•瓦格纳（Richard Wagner），曾任美国国家航天学会期刊《星际探索》（Ad Astra）编辑。

阳曦，笔名妲拉，毕业于北京航空航天大学宇航学院，现为自由撰稿人，杂志专栏作者。

徐蕴芸，临床医学博士，科学传播团体“科学松鼠会”成员，目前在时尚杂志工作。

书籍目录

修订版前言

序 （阿瑟·C.克拉克）

前言

1 火星直击

2 从开普勒到太空时代

3 找到计划

4 到达火星

5 屠龙避妖

6 探索火星

7 在火星上建基地

8 火星殖民

9 火星变地球

10 地球上的事

后记 火星前线的重要性

特别增编 1996年的火星陨石探测

附录1 火星学会成立宣言

附录2 为火星直击继续奋战，2001～2011

词汇表

编辑推荐

《赶往火星:红色星球定居计划》描写了一个宛如科幻小说的大胆计划——火星直击，已故科幻大师阿瑟•克拉克为该书第一版（1996）作序。而跟科幻不同的是，祖布林书写的是科学事实。15年来，祖布林已成为无数耽于幻想的科学家与外太空探索者的英雄。卡尔•萨根说：“祖布林几乎凭借一己之力，就大大改变了我们关于这件事的看法。” 火星欢迎你。

作者简介

这是一个宛如科幻小说的大胆计划，可能正是因此，已故科幻大师阿瑟•克拉克为该书第一版（1996）作序。而跟科幻不同的是，祖布林书写的是科学事实。15年来，祖布林已成为无数耽于幻想的科学家与外太空探索者的民间英雄。

这一全新版本是该书的15周年纪念版，选择了NASA火星空间实验室即将大展拳脚之前出版。祖布林写道：对于我们这一代人和千千万万代的子孙，火星将是我们的新世界。

祖布林并没有费力气来解释为什么要去探索火星，他在这本书里用主要篇幅来阐述如何让这件事成真：200~300亿美元的合理预算，以及“轻装上阵”的登陆准则。

要想让人类在火星上定居，不需要等到发明了庞大的行星际宇宙飞船、反重力推进系统或轨道空间基地，祖布林如是断言。相反，他在1990年发起的“火星直击”计划提议，把宇航员和他们的住所一块儿直接送到火星去，工具就是把他们送到地球轨道的助推火箭。之后，宇航员们就开始太空生活了，他们会种植温室植物，抽取地下水，动手制造需要的材料，建造商场大小的建筑，还可以在曾经活跃的火山附近的热区提取地热。总的原则是利用火星上自有的资源，“自给自足”。

卡尔•萨根说：“祖布林几乎单枪匹马地改变了我们在这个问题上的想法。”

图书封面

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