1700038213
1700038214
1700038215
我并不是说SpaceX比其他公司更胜一筹。有很多我称之为“LUCA”［loud，unfriendly counter-arguments（大声、不友好的反驳）］的人在质疑公司的真实支出，因为NASA如此公开透明也没能让可重复利用变得经济起来。马斯克可能是一个我行我素注定要失败的人。在2018年9月的一次直播中，他抽了一支据说是别人给他的大麻烟，并因此受到打击；尽管他后来在播客中表示，他不喜欢大麻，也不抽大麻，但此举还是激怒了部分NASA官员，他们随后 下令对SpaceX的商业文化进行评估。[21] 但这里的重点是，有几家公司正在争相成为火箭发射领域的领头羊，而竞争肯定是一条降低进入太空成本的途径。传统上是没有竞争的。几十年来，只有美国和苏联发射了火箭，两者的火箭发射都与军事密切相关。2010年只有6种主要运载火箭，确切地说是轨道发射系统，要么是国家所有的，要么几乎是垄断的：“阿丽亚娜5号”（Ariane 5），由ESA和法国国家太空研究中心（Centre National d’Etudes Spatiales，CNES）授权制造；“质子M”（Proton-M），俄罗斯的重型运载火箭；“联盟2号”（Soyuz-2），俄罗斯较小型的运载火箭，将宇航员（包括美国人）送入ISS；中国“长征”系列运载火箭；联合发射联盟的“阿特拉斯”和“德尔塔”运载火箭。在所有这些运载火箭中，只有俄罗斯的“联盟2号”和中国的“长征二号F”运载火箭用于载人。自豪的美国自2011年以来就一直没有能力将自己的宇航员送入轨道。
1700038216
1700038217
但21世纪第二个10年情况发生了重大变化。除了SpaceX，其他三家公司也在载人航天领域取得了重大进展，它们分别是毕格罗航宇公司（Bigelow Aerospace）、蓝色起源公司（Blue Origin）和维珍银河公司（Virgin Galactic）。特别有利的是这些新公司之间的协同作用。例如，毕格罗航宇瞄准太空酒店业务，蓝色起源负责将你带到那里去，SpaceX可能会让你在月球或火星着陆，而维珍银河可能会在两小时内带你环游世界。
1700038218
1700038219
此外，还有数十家其他公司也在填补空白。总部位于新西兰的火箭实验室公司（Rocket Lab）正在向小型化方向发展，使用一种个头小、价格相对低廉的火箭，可将225千克的载荷送入太空，比如可为星际旅行提供骨干网络的小型通信卫星。该公司称自己为太空快递领域的“联邦快递”。[22] 实际上一种有益的分化似乎正在出现：人们正在设计大型运载火箭来运载人类和重型设备，如车辆、挖掘机和其他探险必需品；小型火箭正在激增，以搭载新一代的纳米卫星。由于小型化技术的进步，这种卫星重量不到10千克，可以完成各种任务，比如成像和通信，以往这些任务需要重量为现在100倍的卫星来完成。比这些还要小的卫星也在大量发射和部署。[23] 小型运载火箭背后的推动力，是人们可以找到每周甚至每天发射的市场，通过规模经济降低发射价格。
1700038220
1700038221
总的来说，这些活动是“新太空”（NewSpace）运动的一部分。在这场运动中，各色各样的企业家以及越来越多的业余爱好者有着一个共同目标，那就是不带任何政治动机，纯粹出于商业利益而降低进入太空的价格——这与政府和军事承包商的“旧太空”（old space）伙伴关系形成了鲜明对比。NASA艾姆斯研究中心（Ames Research Center）合作关系主管加里·马丁（Gary Martin）如此总结道：“新太空”代表着“太空探索与开发历史上的一个转折点，是一场革命的前端，（在这场革命中）以多种不同方式利用太空的新产业正在诞生。已经建立起来的军事航天工业部门不再是唯一选择。竞争的加剧和新的力量将持续改变市场”。[24]
1700038222
1700038223
不过，每次发射的价格标签可能会让人感到困惑。拥有小型火箭的公司常常吹嘘发射成本只有几百万美元，而相比之下，大型火箭的发射成本则高达数千万美元到数亿美元。但是小型火箭的有效载荷很小。一种比较方便的比较方法是采用成本—质量比，也就是将每磅或每千克有效载荷送入太空的价格。火箭实验室搭载225千克有效载荷的一次发射，价格约为500万美元，成本—质量比约为2.2万美元/千克。而SpaceX的“猎鹰”重型火箭可以搭载64000千克的有效载荷，花费为9000万美元，也就是每千克大约1400美元。这相当有吸引力。但与数以百计的纳米卫星发射客户相比，需要将64吨货物送入太空的非政府客户要少得多。对于NASA及其火箭来说，历史上的价格是每磅1万美元或每千克2万美元。NASA在1999年阐明的目标是，在25年内将成本降低到每磅数百美元，在40年内将成本降低到每磅数十美元。[25] 怎么样？或许NASA应该依赖SpaceX这样的公司，通过规模经济和精明的商业行为进一步降低价格。对基础运载火箭研发实行零税收将节省大量资金。NASA可将这些资金用于需要重型运载火箭的其他项目，而SpaceX或其他供应商则将获得更多利润，以同样的净价开展更多太空项目。双赢！
1700038224
1700038225
NASA在航天飞机项目和ISS的发展上显然搞砸了，所以在美国国会对开支问题感兴趣的情况下，一些人开始严肃质疑NASA能否引领航空航天技术的发展。相反的观点是，政府，而不是企业，必须是高风险、高回报研究的驱动者——这些研究正是私营企业未来几十年进一步发展的下一代技术……而且这些私营企业目前正在享用NASA几十年来取得的技术进步成果。事实上，NASA正在研究下一代运载火箭。其中包括评估新空气动力学概念的各种X飞机，如洛克希德·马丁公司20世纪90年代开发的X-33亚轨道空天飞机（suborbital spaceplane），以及被称为轨道试验航天器（Orbital Test Vehicle）的波音X-37。波音X-37是一种可重复使用的无人驾驶航天器。人们吸取了很多经验教训。不过，结果依然是没有多少新东西因此而产生。NASA对于运载火箭的其他想法还在研发之中。按照目前技术的可行性进行排序分别是：更多地依靠大气中的氧气来燃烧燃料的吸气式发动机，比传统火箭的性能提高了15%；在发射前使航天器沿轨道加速的磁悬浮技术；从地面补充常规燃料的波束推进剂（beamed propulsion）；用作推进器的电动磁力系绳（electrodynamic magnetic tether）；通过喷嘴使用爆炸作为推力的脉冲爆震火箭发动机（pulse-detonation rocket engine）；以及诸如核聚变和反物质等特种燃料。
1700038226
1700038227
1700038228
1700038229
1700038230
太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 [:1700036962]
1700038231
太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 国际空间站以外的空间站
1700038232
1700038233
随着进入太空成本的降低，不管采取什么样的方式，都将会有更多的人前往近地轨道访问、工作或生活。事实上，从2000年以来，我们就一直在太空生活。但这里的“我们”，指的是占世界人口0.0000035714286%的曾经到访ISS的人。在这250多人中，有7人是游客。将会有更多的人去那里旅游。与人类在南极洲的存在相似，太空栖息地一开始是民族自豪感的源泉，然后演变成科学研究场所；随着价格下降以及安全得到更好的保证，太空将迎来数百万游客。
1700038234
1700038235
空间站是用无人运载火箭发射并在太空建造的在轨栖息地，具有对接能力，其空间可以容纳轮替人员一次在空间站停留数周或数月。NASA、美国国会和学者曾经认真考虑过比单纯的空间站更大胆的东西——在20世纪80年代建成整座太空城市，到21世纪初可居住。普林斯顿大学的物理学家杰拉德·奥尼尔（Gerard O’Neill）提出建立一个巨大的旋转结构，有2英里长，里面有树木和流动的河流，还有供成千上万人居住的房屋。这些人的主要工作是在月球上采矿，或者维持巨大的太阳能阵列，将无限的能量通过波束发送到地球。1975年在众议院空间科学与应用小组委员会（House Subcommittee on Space Science and Applications）、1976年在参议院航天技术与国家需求小组委员会（Senate Subcommittee on Aerospace Technology and National Needs），奥尼尔就这些奥尼尔圆筒或奥尼尔殖民地（后来就是这么命名的）发表了演讲。在20世纪70年代能源价格飙升的石油危机时期，能源独立的思想引起巨大反响。但奥尼尔计划的一个主要障碍是，它依赖于通过航天飞机廉价进入太空的假设，而当时航天飞机尚未投入运行。到了20世纪80年代，油价下跌，而航天飞机价格一飞升天，为太阳能工人建造低轨道郊区的想法很快就被抛弃了。然而人类定居太空，这些巨大的轨道球体仍然是一个令人振奋的选择，因为它们可以提供人造重力以及与地球相似的其他细节。
1700038236
1700038237
1700038238
1700038239
1700038240
艺术家想象的轨道圆环或太空城市
1700038241
1700038242
这种巨大的旋转结构可以为成千上万人提供生活空间，并配有舒适温度、人造重力、充足的食物种植空间、类似地球的昼夜循环以及无限太阳能。所有这些轨道圆环或太空城市都在地球和月球附近。
1700038243
1700038244
1700038245
1700038246
苏联在20世纪70年代主导了太空栖息地的研发。它们同时进行了两个项目，一个是科学项目，另一个则出于军事目的。对外，这些被称为“礼炮号”的空间站，总共有7个，其中5个是成功的。几十年后外界 才知道其中3个空间站，也就是礼炮2号、礼炮3号和礼炮5号，实际上在内部被命名为阿尔马兹（Almaz）1号、阿尔马兹2号和阿尔马兹3号，是秘密军事计划的一部分，目的是试验太空侦察战术。苏联成功发射这么多空间站是“太空竞赛”的结果，但这与美国无关。这是克里姆·克里莫夫（Kerim Kerimov）与弗拉基米尔·切洛梅（Vladimir Chelomey）之间激烈的内部竞争的结果，前者设计了“礼炮号”空间站，后者则力推军用空间站建设。[26]
1700038247
1700038248
1971年4月发射的“礼炮1号”在轨道上停留了175天，3名宇航员在其中住了23天。美国对“礼炮号”的回应，是在1973年5月用“土星5号”运载火箭发射了“天空实验室”。这是该标志性运载火箭的最后一次应用。“天空实验室”的大小是“礼炮号”空间站的3倍，主要生活区长48英尺，宽21.6英尺。“天空实验室”相对比较成功，总共有3次到访，每次都是3名宇航员，分别在空间站上待了28天、59天和84天。但“天空实验室”一直被各种问题所困扰。它的微流星体防护罩在发射过程中脱落，带走了一片主要的太阳能电池板。第一批宇航员需要在进驻之前修复受损的地方。这是一项史无前例的重大壮举。尽管如此，宇航员们还是很沮丧。NASA在档案记录中如此表述：“宇航员们用脏话发泄他们的沮丧，而休斯敦地面任务控制中心则反复提醒他们通信已经恢复”，他们的咒骂被广播到了全世界。[27] 尽管收集到大量的科学数据，如对地球、太阳和彗星的新观测，以及首次对失重进行的长期研究。但持续不断的修复工作令人厌倦。“天空实验室”的第三批也是最后一批宇航员对分配给他们的任务怨声载道，有人声称打算发动叛乱。乘组成员爱德华·吉布森（Edward Gibson）对地面任务控制中心说：“我个人认为，自从我们来到这里，除了进行了33天的消防演习，什么都没干……我一直忙着修理各种各样的组件，而不是关心数据的质量。”[28]
1700038249
1700038250
“天空实验室”于1974年被废弃。本来是想用航天飞机来提高“天空实验室”的轨道，但是航天飞机的发展远远落后于预定计划，因此“天空实验室”的轨道慢慢衰减，最后不可避免地坠回地球。1979年因为这件事，全世界都变得歇斯底里。NASA关于“天空实验室”坠毁本来是有所控制的。尽管NASA向公众保证空间站在重返大气层时大部分会在海洋上空燃烧掉，但工程师们还是算错了。澳大利亚的珀斯散布着大块的空间站碎片。值得注意且对NASA来说相当幸运的是，没有人受伤。实际上，一位名叫斯坦·桑顿（Stan Thornton）的澳大利亚年轻人发现了一块碎片并立即飞往美国，领取了《旧金山观察家报》（San Francisco Examiner ）为一块“天空实验室”碎片提供的1万美元奖金。
1700038251
1700038252
作为对“天空实验室”的回应，苏联于1986年发射了“和平号”空间站，并在接下来的10年里以模块化的方式组装和扩展。访问太空的苏联宇航员创造了各式各样的纪录，包括在轨道上停留的时间、舱外活动的时间和复杂性。几位居民在“和平号”上待了一年多。“和平号”空间站在模块化设计、生命支持系统、卫生设施、食物和饮料供应、睡眠空间以及科学实验方面也成为ISS的模板。
1700038253
1700038254
ISS建造于1998年至2011年，是NASA、ESA、日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）、加拿大航天局（Canadian Space Agency）和俄罗斯联邦航天局（Roscosmos）等5个机构的合作项目。建造ISS的成本是1000亿美元，其中NASA支付了750亿美元。ISS预期寿命到2024年，在此之前其运行成本是每年30亿～40亿美元。NASA监察长办公室称这一估算“过于乐观”。[29] 当我们讨论太空生活或工作的时候，ISS实际上与此并没有多大关系，因为很多人在一个类似于ISS的环境中（也就是零重力的环境中）生活或工作的可能性并不存在。所有太空定居都需要在人造重力的环境下进行；如果 相关卫星或行星自身具有足够的重力，则太空定居需要在自然重力的环境下进行。
1700038255
1700038256
ISS的确有一种令人惊叹的元素。但ISS的建造并不是太空殖民的前奏。相反，ISS被预想成一个微重力实验室，主要用于学习微重力下的物理学和化学，而不是人类健康领域的知识。与地球上最好的实验室相比，如美国国家级的洛斯阿拉莫斯实验室（Los Alamos）和劳伦斯伯克利实验室（Lawrence Berkeley）、欧洲核子研究组织的粒子加速器实验室、英国分子生物学实验室（Laboratory of Molecular Biology）或传奇的贝尔实验室（Bell Labs），ISS的科学研究成果实在是微不足道。在ISS上进行的有关人类健康的科学研究，大多是对“和平号”空间站实验结果的确认……这些结果可以总结为微重力对人类健康有害。事实上是危害很大，唯一的治疗方法就是尽快摆脱微重力。
1700038257
1700038258
可以肯定的是，ISS已经取得了技术进步。然而，其中许多技术，如对接和机动，都是对早期空间站技术的改进。NASA对地球上水与空气的过滤方式进行了改善，但这些都是ISS上生命维持技术的副产品，而不是ISS微重力研究本身。ISS最令人满意的地方，是它已成为训练宇航员在失重状态下工作、在零重力条件下测试新技术、练习从私营企业飞船接收货物的地方，而所有这些都是为了学习如何更好地在太空建造设施。由于费用高昂，零重力条件下真正的商业研究和开发一直未能在ISS上进行。
1700038259
1700038260
中国计划在2022年建成自己的近地轨道大型模块化空间站，这是“天宫”计划的第三步。中国分别在2001年和2016年发射了叫作“天宫一号”和“天宫二号”的空间站雏形。尽管西方新闻媒体很少报道这个计划，但它已经取得了成功。“天宫一号”在2018年4月脱离轨道之前，航天员曾两次到访；“天宫二号”也已经有航天员到访，并可能与计划中的模块化空间站对接。模块化空间站的核心模块被命名为“天河”。整个空间站与“和平号”大小差不多，约为ISS的1/5。
1700038261
1700038262
到近地轨道之外的太空定居，其第一步，不管这个第一步多么小，很有可能就是NASA计划的月球轨道平台门户（Lunar Orbital Platform-Gateway，LOP-G），它的前身是深空门户（Deep Space Gateway，DSG）。有了LOP-G，NASA正盯着地月空间的轨道。为什么不绕过空间站这类东西直接去月球？以及火星？火星上发生了什么？我们不是要去火星吗？尽管听起来有些做作，但LOP-G将成为通向月球和火星的门户通道。通过LOP-G（拜托给这个空间站起个更好听的名字吧），一个小小的团队就可以在月球表面执行一项机器人任务，甚至可以引导月球上的着陆器，为21世纪20年代末的人类月球探索做好准备。[30] NASA代理局长小罗伯特·M.莱特福特（Robert M. Lightfoot Jr.）称LOP-G空间站就像一个“林中小屋”，国际合作伙伴可以在探索月球的过程中驻足并使用。[31] 他设想NASA用它来探测月球，寻找理想的永久基地，勘探矿产资源。