2019 年 10 月 25 日，以載人亞軌道太空旅行為主營業(yè)務(wù)的維珍銀河公司在紐約證券交易所宣布上市。與任何其他公司上市的新聞都不同，維珍銀河公司是世界上第一家公開上市的航天企業(yè)。雖然維珍銀河公司還沒有正式公布首次太空航班的具體時間，但已經(jīng)有 600 名乘客預(yù)訂了他們的機(jī)票，排隊(duì)等待著他們的太空之旅。
我是一名重度的航天愛好者，所以也會特別關(guān)注這類新聞。我當(dāng)然也很期待，能在我的有生之年里，有機(jī)會飛向太空。哪怕不能飛向星辰大海，在地球的家門口轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，俯下身看一眼我們的藍(lán)色家園，也是十分過癮的。很多人都覺得，太空旅游這種事兒，跟我們普通人沒有任何關(guān)系。那些漂亮的宇宙飛船，與私人飛機(jī)和豪華游艇一樣，只不過是富豪們用來炫富的高級玩具而已。不過，如果你也這么想，那就把問題看得太簡單了。今天這期節(jié)目，我想探討一下太空旅游是否就是那把開啟太空時代的金鑰匙。
人類進(jìn)入太空并不是什么新鮮事兒，維基百科上有一份太空俱樂部的全名單，根據(jù)名單的記錄，截至到 2019 年 9 月 26 日，已經(jīng)有來自 38 個國家的 565 人進(jìn)入過太空了[1]。如果不考慮資金問題，想要在地球環(huán)繞軌道上建立一座大型太空城，或者在月球上建立一座月球基地，憑借我們現(xiàn)有的技術(shù)也是完全可以做到的。但是，顯然不可能不考慮資金問題，人類的一切行為都離不開經(jīng)濟(jì)。按照 NASA 的數(shù)據(jù)，2008 年時，要把 1 公斤的物品送上太空，大約要花費(fèi) 2 萬美元[2]。2018 年，這個價格降到了 7500 美元/公斤，但是毫無疑問，這依然是個天價。運(yùn)輸成本就是航天產(chǎn)業(yè)的瓶頸，誰能突破這個瓶頸，誰就能在未來的太空開發(fā)中搶占先機(jī)。國慶大閱兵的時候，東風(fēng)火箭的口號：“東風(fēng)快遞，使命必達(dá)”一下子火了。其實(shí)這句口號非常貼切，從本質(zhì)上來看，火箭公司和每天給你派送包裹的物流公司真的沒有什么不同。他們之間唯一的差別，就是前者負(fù)責(zé)把東西運(yùn)到天上，而后者負(fù)責(zé)把東西交到你手里。網(wǎng)購是推動物流業(yè)發(fā)展和降價的重要動力。如果在航天產(chǎn)業(yè)中也能出現(xiàn)一股與網(wǎng)購類似的力量，讓我們有幾乎無限的東西需要運(yùn)到太空去，那么，發(fā)射火箭的成本肯定必然會大幅下降。之所以總有人認(rèn)為太空旅游是偽需求，那只是因?yàn)槲覀兊南胂罅Ρ回毟F限制住了而已。想想看，如果去太空飛一圈兒與坐飛機(jī)的花費(fèi)差不多的話，只憑著“太空婚禮”這四個字，就足以支撐起一個幾千億的大市場了。那么，進(jìn)入太空為什么會這么貴呢？貴就貴在火箭上了。傳統(tǒng)的火箭都是一次性使用的，我們稱之為消費(fèi)型火箭。消費(fèi)兩個字聽起來又浪漫又輕松，但實(shí)際上卻是相當(dāng)沉重的代價。SpaceX 公司的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克曾經(jīng)開玩笑的說：“使用消費(fèi)型火箭，就好像把一架波音 747 飛機(jī)在著陸之后立即銷毀，如果這么干，就再也沒有人能坐得起飛機(jī)了。”[3]為了降低成本，NASA 在上個世紀(jì) 50 年代，就提出了航天飛機(jī)的概念，航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，就是要能夠重復(fù)使用，把發(fā)射成本降下來。然而，事與愿違，航天飛機(jī)不但沒有把成本降下來，反而大大增加了成本。最終的結(jié)果是，航天飛機(jī)每一次發(fā)射，平均花費(fèi)是 5 億美元，這比傳統(tǒng)的火箭發(fā)射還要昂貴。導(dǎo)致航天飛機(jī)成本過高的原因很多，其中有三點(diǎn)最為突出[4]。第一個原因是，航天飛機(jī)最終的重量比設(shè)計(jì)重量多出了 20%。
第二個原因是，航天飛機(jī)的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。每次飛行后的檢修和更換零件的工作，都是一個既費(fèi)時間又費(fèi)大錢的過程。
第三個原因是，航天飛機(jī)系統(tǒng)對運(yùn)載火箭的回收不夠重視，這是航天飛機(jī)設(shè)計(jì)之初，方案中就自帶的缺陷。
綜合上面的三個原因就不難發(fā)現(xiàn)，原來可以直接發(fā)射的衛(wèi)星和飛船，現(xiàn)在必須要先裝進(jìn)航天飛機(jī)，再把航天飛機(jī)送上天。這就不得不使用比以前大得多的火箭才能完成任務(wù)。而運(yùn)載航天飛機(jī)的火箭卻是不能重復(fù)利用的。這么看來，航天飛機(jī)的發(fā)射成本比傳統(tǒng)方法更貴，就很好理解了。但是，航天飛機(jī)降低成本的設(shè)計(jì)理念本身并沒有錯。隨著航天市場的競爭日漸激烈，越來越多的商業(yè)公司瞄準(zhǔn)了可回收技術(shù)，想通過火箭和飛船的重復(fù)利用而獲得市場優(yōu)勢。2015 年 11 月 23 日，距離感恩節(jié)還有 3 天。位于西雅圖郊區(qū)的藍(lán)色起源公司總部里，一群工程師正坐在一塊巨型屏幕前等待著什么。幾分鐘后，大屏幕上呈現(xiàn)出一枚火箭自由落體般的向著地面墜落的畫面。正在下落的是新謝潑德 2 號火箭，它從 100 公里的亞軌道空間像一枚導(dǎo)彈一樣加速墜落下來。而藍(lán)色起源公司要做的，正是要實(shí)現(xiàn)這枚火箭的回收。然而，這一紀(jì)錄只保持了 28 天就被打破了。2015 年 12 月 21 日，SpaceX 公司的獵鷹 9 號也順利返回地面，完成了一次成功的軟著陸。與藍(lán)色起源公司的新謝潑德 2 號火箭不同，獵鷹 9 號的這次發(fā)射并可不是一次演習(xí)，它的身上還攜帶著 11 顆衛(wèi)星，是一次實(shí)戰(zhàn)。獵鷹 9 號
這兩家火箭公司的老板在事后都說了同樣的一句話：“這是我生命中最美妙的時刻。”現(xiàn)在，最新版本的獵鷹 9 號火箭已經(jīng)能夠支撐 10 次以上的重復(fù)發(fā)射[5]。第三代的新謝潑德火箭也實(shí)現(xiàn)了 9 次連續(xù)發(fā)射。不過，回收后的火箭并不是加滿燃料就可以再次發(fā)射。火箭發(fā)動機(jī)在高溫環(huán)境里持續(xù)工作，不可避免的會出現(xiàn)零件老化的問題，如果不仔細(xì)檢修，并替換必須替換的零件，就很可能會為下一次發(fā)射埋下重大隱患。SpaceX 的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克說，火箭推進(jìn)劑的價格只有發(fā)射成本的 1%，如果發(fā)射火箭就像為飛機(jī)加油那么簡單，那么發(fā)射成本還有大幅度降低的空間[6]。而 SpaceX 的執(zhí)行官肖特韋爾則向記者透露說，火箭回收的策略已經(jīng)讓發(fā)射成本降低到原來的一半。如果只是簡單的檢修，那應(yīng)該可以把發(fā)射成本降低更多才對，現(xiàn)在的情況，意味著火箭雖然可以飛回來，但很多零件都無法真正做到重用。那么，火箭回收技術(shù)是否能得到快速地發(fā)展呢？你們都應(yīng)該熟悉我的套路了，就是拿起我們的技術(shù)飛輪工具，對其進(jìn)行一番檢驗(yàn)。先說科學(xué)原理，可回收火箭的技術(shù)目標(biāo)，就是不斷的改善火箭的制造工藝，讓火箭發(fā)動機(jī)效率更高，也讓火箭整體變得更耐用，最終實(shí)現(xiàn)馬斯克所說的，只需要給火箭加入燃料就可以再次起飛的目標(biāo)。這項(xiàng)目標(biāo)在科學(xué)原理上沒有瓶頸。再來看第二條，火箭回收技術(shù)有沒有旺盛的市場需求呢？支撐火箭發(fā)射市場的最大需求就是發(fā)射衛(wèi)星，雖然我們對衛(wèi)星的需求依然很大，但現(xiàn)在衛(wèi)星的體型可以越做越小，一枚火箭發(fā)射個幾十顆小衛(wèi)星上去已經(jīng)很常見，這就意味著需要的火箭發(fā)射次數(shù)反而會減少，如果僅僅依靠衛(wèi)星發(fā)射這個需求，難以推動火箭回收技術(shù)的飛輪。想要推動飛輪，必須要尋找到新的需求。而這個需求很可能就被本節(jié)目一開始提到的維珍銀河公司所找到。與藍(lán)色起源和 SpaceX 主攻的火箭回收技術(shù)不同，維珍銀河走的則是完全不同的另一條技術(shù)路線。維珍銀河經(jīng)營的業(yè)務(wù)，就是我們在節(jié)目開始的時候提到的太空旅游了。維珍銀河的太空旅游完全沒有用到火箭，他們的策略，是用一架名叫白騎士的雙體飛機(jī)載著太空船 2 號宇宙飛船從機(jī)場起飛。
起飛
在空中發(fā)射太空船的概念其實(shí)一點(diǎn)都不新鮮。你在電影中肯定看見過戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈的鏡頭，沒錯，白騎士就像扔導(dǎo)彈一樣把太空船 2 號放下去，隨后太空船 2 號就會點(diǎn)火飛走。乘坐太空船 2 號時，乘客的體驗(yàn)更像是在乘坐熟悉的飛機(jī)。太空船 2 號配備了更大的舷窗，更寬敞的機(jī)艙環(huán)境以及更舒適的乘客座椅。他們所做的一切，都是為了提升乘客的旅行體驗(yàn)。在提高乘客體驗(yàn)方面，太空船 2 號的空中發(fā)射方案，顯然比所有依賴火箭進(jìn)入太空的方案都更有優(yōu)勢。為了確保太空船 2 號能夠不受損傷的返回地面，維珍銀河還在太空船 2 號上做了兩項(xiàng)重大創(chuàng)新。維珍銀河現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是讓他們的太空船 2 號能夠飛得更高、更遠(yuǎn)。目前，太空船 2 號的最高速度是每秒 1.2 千米，這與每秒鐘 7.8 千米的第一宇宙速度還差距很遠(yuǎn)。換句話說，太空船 2 號無法成為環(huán)繞地球的人造衛(wèi)星，它就像是一架能飛得很高的飛機(jī)，飛到亞軌道空間后再立即返回地球。雖然每秒 1.2 公里與每秒 7.8 公里的差距看起來很遙遠(yuǎn)，但這中間其實(shí)并不存在不可逾越的障礙。因?yàn)橹恍枰?strong>多攜帶一些燃料，就能夠讓太空船 2 號持續(xù)加速。這些進(jìn)步都可以通過反復(fù)的迭代而逐步實(shí)現(xiàn)。所以，從科學(xué)原理上來講，這項(xiàng)技術(shù)并不存在瓶頸。但是，維珍銀河真正值得我們關(guān)注的是，它很可能會創(chuàng)造出巨大的市場需求，太空旅游的市場前景不可估量。要證明這一點(diǎn)很容易，你只要問問自己，你想不想到太空中去看看美麗的藍(lán)色地球。一個人人都想要的東西，就是巨大的市場需求，價格每下降一分就會釋放出一分的市場需求，而且這種需求的增長空間和成本的下降空間幾乎是等同的。維珍銀河公司的創(chuàng)始人理查德·布蘭森說：“維珍銀河計(jì)劃在 2021 年為至少 700 名乘客提供太空旅游服務(wù)。[7]”如果維珍銀河吹下的牛皮真能實(shí)現(xiàn)，我認(rèn)為維珍銀河公司的未來市場價值不可估量。維珍銀河的另外一個目標(biāo)是為乘客提供高速交通服務(wù)。太空船 2 號在返回大氣層時可以達(dá)到每秒鐘 8 公里的超高速度，這讓它有希望在 2 小時內(nèi)把乘客送到地球上的任何一個角落。不過，在我看來，這個需求是不是一個偽需求還有待檢驗(yàn)。所以，雖然當(dāng)前市場對于太空船 2 號的需求并不算大，但這個市場顯然是一直都在持續(xù)增長中的。只要價格下降一分，市場的需求就會多一分。當(dāng)價格的下降可以釋放大量的市場需求時，我們就可以說，維珍銀河公司的太空旅行技術(shù)可以通過技術(shù)飛輪的第二條。目前看來，太空旅游項(xiàng)目，也并沒有什么靠錢解決不了的問題。所以，太空旅游的技術(shù)飛輪即將開始轉(zhuǎn)動，一旦它轉(zhuǎn)動起來，就會越轉(zhuǎn)越快，再也停不下來。
太空旅游除了坐上太空船 2 號在亞軌道上兜一圈外，還有一個延伸項(xiàng)目，這就是太空旅館。太空旅館其實(shí)就是一個能夠給游客們提供居住功能的民用空間站。雖然太空旅館的初期造價可能十分昂貴，但一旦投入運(yùn)營，維護(hù)的成本很可能要比太空船更便宜。
太空旅館所需要的技術(shù)已經(jīng)在穩(wěn)步發(fā)展。美國有一家叫畢格羅航天公司的私人公司，他的創(chuàng)始人畢格羅也是美國一家成功的連鎖酒店企業(yè)的創(chuàng)始人，畢格羅的愿景就是把酒店開到太空中。這家公司設(shè)計(jì)制造的一種充氣式太空艙目前正在國際空間站中測試，到目前為止表現(xiàn)良好。如果通過測試，這種可充氣式的太空艙就會正式成為國際空間站的一部分，成為宇航員的行宮。美國有一家名叫 Gateway 的組織就打算通過售賣彩票的方式來籌建一個太空旅館。Gateway 就是大門的意思，從這家組織的名字就可以看得出來，他們想要在太空中給我們的地球村建立一座通向宇宙的大門。太空旅館的外形被設(shè)計(jì)成一座直徑 190 米的巨型摩天輪。在這座摩天輪上，安裝著 24 個標(biāo)準(zhǔn)化的膠囊式太空艙。摩天輪上的大部分零件都是高度模塊化的，以便能在太空中方便的完成組裝。緩緩轉(zhuǎn)動的摩天輪可以給太空艙提供大約 1/6 G 的人造重力。這讓居住在這里的游客可以方便的行動，但又能充分享受太空中低重力帶來的愜意。按照 Gateway 官網(wǎng)上提供的時間表，他們將會在 2027 年造好這座太空旅館。對此，空間科學(xué)家格倫·萊齊評價說：我相信他們能做到，但這個時間表顯然有些不切實(shí)際。太空旅館的本質(zhì)，就是一個高度模塊化的太空站。由于它是民用產(chǎn)品，在建造上必然比國際空間站更加簡單。所以，建造太空旅館，并不存在科學(xué)瓶頸。但是，太空旅館在太空旅游發(fā)展起來之前，即便提前造好，也沒有足夠客源。從這一點(diǎn)上看，太空旅館的發(fā)展，是嚴(yán)重依賴維珍銀河這樣的太空旅游公司的。所以，太空旅館的技術(shù)飛輪還沒辦法推動，需要先等待太空旅游業(yè)務(wù)進(jìn)入環(huán)繞軌道后才會迎來發(fā)展的契機(jī)。首先，已經(jīng)上市的維珍銀河公司，他的商業(yè)首飛一旦成行，就會立即成為世人矚目的獨(dú)角獸。按照維珍銀河的計(jì)劃，明年，也就是 2020 年，會有 11 班太空航班發(fā)出。在網(wǎng)上廣為流傳的乘客名單中，著名演員安吉麗娜·朱莉、布拉德·皮特，名模帕里斯·希爾頓，著名導(dǎo)演布萊恩·辛格都赫然在列。他們必然會帶動更多知名人物，加入到太空旅游的熱潮中來。波音、洛克希德馬丁這樣的老牌航空航天巨頭必然不會眼看著維珍銀河壟斷所有的太空旅游市場。他們必定會奮起直追，順勢推出自己的太空線路。無論是宇宙飛船還是運(yùn)載宇宙飛船的運(yùn)載機(jī)都會向著大體型方向發(fā)展。只有體型更大，才能裝載更多燃料，裝載更多燃料，才能飛得更快更高。在不遠(yuǎn)的將來的某一次巴黎航展上，波音公司的雙體式客機(jī)閃亮登場。不用說，這是波音公司太空飛船的運(yùn)載機(jī)。很快，一些機(jī)場聲稱可以為這類大型運(yùn)載機(jī)的起降提供便利，太空交通航線的概念呼之欲出。已經(jīng)有洛杉磯、巴黎、北京、倫敦、東京等多家超級機(jī)場支持了太空船的起降。出門坐火箭，已經(jīng)從科幻小說中走到了現(xiàn)實(shí)。此時的太空一日游票價已經(jīng)下降到 10 萬美元左右。而且，在激烈的太空旅游價格戰(zhàn)中，這個價格顯然還會持續(xù)走低，變得越來越平易近人。維珍銀河將最新的太空船 4 號送入了地球環(huán)繞軌道，太空船在環(huán)繞地球飛行一個星期后安全返回地面。這次試驗(yàn)飛行搭載了 2 名宇航員和 1 名乘客，維珍銀河通過互聯(lián)網(wǎng)向全球直播了這次試驗(yàn)飛行的全過程。隨后的幾年里，其他競爭企業(yè)也先后完成了軌道飛行，還有 1 家商業(yè)公司的宇航員完成了時間長達(dá) 7 分鐘的太空行走，并釋放了一顆具有象征意義的人造衛(wèi)星。這家公司的新聞發(fā)言人向記者透露，他們會很快開放游客的太空行走業(yè)務(wù)，而這個項(xiàng)目的票價將會低于 5 萬美元。一家中國火箭公司將 10 個一模一樣的金屬倉體發(fā)射上天，并用很有創(chuàng)意的方式把這些金屬倉體對接在一起。這家公司稱這種金屬倉體為太空集裝箱。這些高度模塊化的太空集裝箱可以非常靈活的相互對接，形成復(fù)雜的太空建筑群。發(fā)射火箭的太空物流公司的運(yùn)力終于被徹底激發(fā)出來。無數(shù)的太空集裝箱被發(fā)射上天，太空運(yùn)輸價格戰(zhàn)也從此打響，火箭發(fā)射價格一降再降的同時，化學(xué)火箭的潛能也被徹底的激發(fā)出來。這個時代催生了一種新的行業(yè)，名叫太空房地產(chǎn)。很快，僅供太空船短暫停泊的小型太空站逐漸淘汰。取而代之的則是規(guī)模越來越大的環(huán)形太空旅館。這些巨大的太空建筑物，即便是在白天，也可以用肉眼在地面上觀察到。對于地面上的人們來說，那些太空建筑，就是真正的天空之城。對于那個時代的人來說，沒有進(jìn)入太空，沒有俯瞰過大地，應(yīng)該是人生最大的遺憾了吧。太空旅館中的環(huán)境安靜而且舒適，人們在太空旅館中居住的時間也變得越來越長。終于有一天，人類的第一位太空公民在太空旅館中降生了，從此以后，在形容某個年齡段的人群時，我們又多了一個新詞匯：太空一代。隨著太空旅館的誕生，人們在太空中生活的時間也會越來越長，各種生活、娛樂配套措施也會逐漸豐富起來。顯然，銀行也一定會開到太空中去，作為始終對新科技保持靈敏嗅覺的浦發(fā)銀行，我相信他們肯定會把銀行開到太空中去。可能大家聽出來了，本期的預(yù)測似乎比我以往一些節(jié)目的預(yù)測都顯得更為樂觀。我承認(rèn)在我做預(yù)測的時候，我掙扎著把時間縮短了好幾次，理由很簡單，因?yàn)槲乙灿羞M(jìn)入太空的夢想啊，我不想把普通人進(jìn)行太空旅游的時代放到自己已經(jīng)老得走不動的時候。我多希望人類進(jìn)入太空的時代能夠早一天到來。熟悉航天史的聽眾都知道，如果不熟悉推薦你收聽科學(xué)史評話正在連載播出的《航天史》節(jié)目，段子手吳京平老師講航天史非常精彩。50 多年前的人類對于太空時代的到來，要比現(xiàn)在的人類樂觀的多?？苹眯≌f大師阿瑟·克拉克著名的科幻小說《2001 太空漫游》就是最好的佐證，那個年代，即便是最保守的科學(xué)家也不曾想到這都 2019 年了，人類進(jìn)入太空依然會如此艱難。但是，我樂觀也有我樂觀的理由，因?yàn)樘章糜雾?xiàng)目的技術(shù)飛輪開始轉(zhuǎn)動，而這個轉(zhuǎn)動的小飛輪還將帶動更大的飛輪轉(zhuǎn)動，一環(huán)扣一環(huán)，未來已來。這就是本期的未來科技體驗(yàn)館，下周我將再次帶你深度了解不遠(yuǎn)的將來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)到底能達(dá)到什么程度，電影《頭號玩家》中的哪些體驗(yàn)有可能成為現(xiàn)實(shí)呢？咱們下期再見。
參考資料：
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_space_travelers_by_name
[2]https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/background/facts/astp.html
[3]https://www.nytimes.com/2017/03/30/science/space-x-reuseable-rockets-launch.html
[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Criticism_of_the_Space_Shuttle_program
[5]https://www.space.com/40545-spacex-new-falcon-9-rocket-launch-landing-success.html
[6]https://www.nytimes.com/2017/03/30/science/space-x-reuseable-rockets-launch.html
[7]https://www.washingtonpost.com/technology/2019/10/02/how-much-does-ticket-space-cost-meet-people-ready-fly/
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