去年9月,馬斯克(Elon Musk)在社群平台X上誇下海口,宣稱將在2026年發射無人星艦(Starship)前往火星,並預計在2028年實現人類登陸,最終在20年內打造一個自給自足的火星城市。這個時程表在當時就被外界笑稱異想天開,而如今,隨著發射穩定性、燃料補給技術及精準軌道匹配等物理挑戰接踵而至,SpaceX的火星夢顯得更加遙不可及。
《經濟學人》27日指出,馬斯克的火星移民宏願面臨兩大阻礙:法律和技術,而前者自從他成功打入華府核心圈後,便已不再構成問題。過去,SpaceX曾因美國聯邦航空總署(FAA)嚴格的規範而多次延誤測試與發射進程,但如今,馬斯克利用政府效率部(DOGE),大幅削弱了FAA的權力。
更重要的是,馬斯克還獲得美國總統川普(Donald Trump)的支持,這位同樣「目無法紀」的總統多次公開讚揚火星計畫,包括在就職演說時表示,美國人應該「追求我們向星辰擴張的昭昭天命,讓美國太空人登陸火星插上國旗。」而僅僅6週後,他再次於國會演說中強調了這一目標。
人類的法律可以修改甚至打破,但物理法則是無法輕易挑戰的;馬斯克已經成功解決了法律上的阻礙,但仍面臨巨大的技術挑戰。從地球飛到火星的軌道其實不難計算:只需將太空船送入一條合適的橢圓軌道,讓它在起飛時與地球的軌道接軌,並在到達火星時與火星的軌道交會。根據數學計算,這段旅程大約需要6到8個月,最終將抵達火星軌道上與火星相遇的某個點。
但問題就在這——《經濟學人》指出,由於火星和地球的軌道差異,發射時機必須非常精準,才能確保太空船和火星能在同一時間抵達同一地點。最佳的發射時機大約每2年多才會出現一次,也就是說,根據馬斯克的時間表——在2028年實現人類登陸——他最多只有2次機會;而為了確保任務不會變成「瘋狂的人體實驗」,在載人登陸之前,至少要有幾次成功的無人著陸測試。
前往火星之路
作為馬斯克火星移民計畫的核心角色,「星艦」是一款前所未有的大型、理論上可完全重複使用的太空船,設計上一次最多可載運100人;目前正於德州南端的「星際基地」(Starbase)進行開發。在早期的設計中,它曾被稱為「火星殖民運輸船」(Mars Colonial Transporter)。
2025年3月6日。SpaceX的星艦(Starship)從德克薩斯州的星際基地Starbase進行試飛。(AP)
一艘星艦的自重約100公噸,搭載組員和貨物後可達150公噸,而燃料作為整個發射系統中最重的部分,則可重達1500公噸。即使有「超重型」(Super Heavy)助推器,幫助星艦在發射後的頭幾分鐘內達到距離地表60公里的高度、速度來到每小時4400公里,但達到低地球軌道所需要的速度為每小時2萬8000公里,這表示幾乎所有的燃料都必須用來進一步加速星艦。
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《經濟學人》指出,如果星艦的任務只是將SpaceX旗下的「星鏈」(Starlink)衛星送入軌道,那麼剩下的燃料不多也無妨;但如果目標是前往火星,那勢必需要補充燃料。這意味著,需要有其他星艦負責運送補給,來為要前往火星的星艦加油。
每次補給能帶上軌道的燃料量將決定所需的補給任務次數;如果星艦的有效載荷比預期少,可能需要進行15到20次的補給。至於實際需要多少次?目前無人知道,因為在測試計畫的23個月內與8次試飛後,仍然沒有一艘星艦成功進入地球軌道。
SpaceX在12月初發射多枚星鏈(Starlink)衛星。(翻攝自SpaceX粉專)
SpaceX的挑戰
去年,馬斯克揚言在2026年前派出多艘無人星艦前往火星。這聽起來似乎天方夜譚,但考慮到SpaceX過去屢創驚人突破,這個目標仍給人一絲希望;就像SpaceX現在每週發射3次「獵鷹9號」(Falcon 9)——這曾經也被認為是異想天開。去年10月,SpaceX還成功在半空中回收了一枚「超重型」助推器,震驚全球;11月,它更成功讓一艘星艦完成次軌道飛行,並在印度洋準確降落。
2024年7月9日。獵鷹9號發射土耳其衛星(Turkast 6A)進入軌道。(取自SpaceX官方X帳號)
然而,今年SpaceX換上新一代、更大型的「Block 2」星艦後,測試狀況卻相當不順。1月16日,第一艘「Block 2」星艦在與助推器分離幾分鐘後,因後部發生火災,引發自動安全系統爆炸;SpaceX於3月6日再度嘗試,但引擎仍發生故障,導致太空船再次被引爆。
《經濟學人》表示,這幾次的失敗意味著星艦仍未具備執行火星任務的能力。除此之外,即使星艦成功進入地球軌道,SpaceX還要解決如何在軌道上轉移極低溫燃料的難題——這是在航太史上從未嘗試過的技術挑戰。同時,SpaceX還要培養能在短時間內多次發射「補給星艦」的能力,這一切都需要大量的測試與實驗。
為了加速進度,SpaceX今年在德州申請了25次的發射測試許可,但目前進度明顯落後:根據《經濟學人》,到2025年中,距離火星發射窗口就只剩16個月了,然而SpaceX到時可能只完成4次的測試。馬斯克聲稱,他仍有可能在2026年達成無人火星任務,但考慮到現實情況,實在讓人很難相信。
NASA登月計劃也受影響
星艦的延遲不只打亂了馬斯克的火星計劃,也對美國太空總署(NASA)的登月計劃造成影響。2021年,NASA選擇一個經過改裝的星艦版本,作為「阿提米絲」(Artemis)登月計畫的關鍵部分:負責送太空人從獵戶座(Orion)太空艙到月球表面。這款「人類登陸系統」(HLS)版本的星艦,與火星版本類似,也都配備登陸支架、生命維持系統,並可攜帶些許貨物。此外,它同樣需要在軌道上補充燃料。
NASA計畫於2027年中發射「阿提米絲3號」(Artemis III)任務,這是讓美國太空人重返月球表面的關鍵一役,因此HLS版本的星艦必須在此前投入運作。這意味著,NASA必須在2026年完成無人測試任務,但如果火星版本的星艦無法在這個時間內達成,代表HLS版本的星艦也同樣不可能,這將導致已經多次延期的「阿提米絲3號」任務再度被推遲。
與NASA依賴的阿提米絲計畫相比,中國的登月方案相對簡單,沒有在軌道上加油等繁瑣的技術程序。此外,中國在近年多次成功發射無人探測器,美國在這方面則相對遜色。曾擔任NASA人類探索計劃的高級工程師鄧巴克(Daniel Dumbacher)近日在國會聽證時表示:「任何客觀評估,還有我個人的看法,都認為按照NASA目前的進度,要在2030年前讓人類登月,成功機率極低。」
儘管阿提米絲計畫是在川普第一任期時推動的,但登月本身並不是川普政府的優先事項,而馬斯克對該計畫的興趣也並非出於登月本身,而是因為價值40億美元的NASA合約,這筆經費能夠幫助SpaceX開發未來火星計劃所需的技術。在川普政府中最支持阿提米絲計畫的副總統彭斯(Mike Pence),如今已不在川普2.0的政府之內;該計畫曾強調「讓第一位美國女性及第一位有色人種登上月球」的目標,也在華盛頓的反「多元、公平與包容」(DEI)立場下,於今年3月被從政府網站上刪除。
然而,《經濟學人》指出,若中國搶先登月,美國政界恐怕難以接受。許多華府決策者認為,一旦中國成功登月,而美國卻遲遲無法重返月球,將是嚴重的挫敗。因此,美國可能會考慮調整或取代阿提米絲計畫,例如,亞馬遜創辦人貝佐斯(Jeff Bezos)旗下的太空公司藍源(Blue Origin),正在開發一款更小巧、更高效的月球登陸器,原先計畫用在後期的阿提米絲任務,但有可能可以提前部署。此外,軍工企業洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin)也有一款設計,用於將貨物從地球軌道運送到月球軌道,也可能加速推進。
另一方面,SpaceX也可能提供除了星艦以外的方案。航太工程師祖布林(Robert Zubrin)建議SpaceX開發另一款「一次性」的超重型火箭第二級,這樣一來就有更多選擇,而不必完全依賴星艦;這將讓 SpaceX 能夠運輸大型貨物到低地球軌道之外的區域,包括月球。
不過《經濟學人》指出,馬斯克對此類變通方案興趣缺缺;對他來說,移民火星才是終極目標,而星艦始終是用於火星殖民的運輸工具;無論是他本人還是政府,都不願意投入大筆資金研發新硬體,只為了迎合競爭對手。然而,若不採取任何行動,川普不僅可能無法在任期內實現「送美國太空人上火星」的壯舉,甚至可能眼睜睜看著中國太空人在登月競賽中占得先機。
SpaceX的未來
無論星艦能否在川普卸任前完成火星登陸,馬斯克的野心恐怕都不會就此止步。因此《經濟學人》指出,馬斯克有充分的理由為SpaceX的未來佈局,畢竟若民主黨執政,SpaceX恐怕難再獲得特殊待遇。
馬斯克希望讓星鏈進一步整合到美國政府的運作體系,使SpaceX的火箭發射和衛星服務都成為美國太空軍(Space Force)的核心戰略資源。但對馬斯克來說,最關鍵的長遠戰略是如何利用他的影響力、金錢,甚至是技術優勢,確保川普的繼任者能對他保持友好,或者至少對火星探索懷抱興趣。
問題不只是「如何上火星」
馬斯克的火星計畫還面臨一個大問題:如何返回地球。《經濟學人》指出,假使星艦按計畫在軌道上獲得燃料補給,確實可以到達火星,但它們依舊沒有足夠的燃料可以返回地球。SpaceX對此借用了祖柏林博士的想法:利用火星大氣中的二氧化碳和地下冰來製造所需的甲烷,以補充燃料。
祖柏林博士曾構想,在太空人抵達前,就將一個燃料生產設備送到火星上,這樣太空人一到火星就確保有回程的方式。然而,要為像星艦這樣巨大的太空船提供燃料,該設施就必須擁有大量的太陽能板,或者一個尚未設計和測試的小型核設施。而若要在首次載人任務前運送這些設備,可能還需要等待一、兩個軌道機會,這將推遲火星任務到2030年代。《經濟學人》指出,即使馬斯克再怎麼努力,也無法確保他的政治支持能持續那麼久。
另一種方案是將第一批開拓者送到一個沒有現成燃料庫的地方,這將使原本就極其危險的任務風險更大。火星上的環境比地球上任何地方都更不適合生存,太空人將面臨輻射暴露和長時間失重所帶來的肌肉衰退。即使把握每次軌道機會、每兩年多進行一次補給,試圖在外星球上生存6年都是極為困難的。
這樣的做法絕不可能被政府採用——當前美國總統甘迺迪(John F. Kennedy)在1960年代執行登月任務前,他明確要求要讓太空人安全回家——但馬斯克並不打算按照政府的方式行事,他也確實對火星有興趣、想實現讓人類定居火星的野心,而非像阿波羅計劃一樣只是為了與對手較勁。《經濟學人》表示,馬斯克毫無疑問地能找到與他志同道合的人,在沒有保證能返回地球的情況下冒險。
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事實上,所有跡象都表明馬斯克會走得更遠。《經濟學人》指出,馬斯克與川普結盟的背後有著明確的利益動機:總統的權力極大地幫助馬斯克實現前往火星的旅行。馬斯克正利用美國的政治體系作為助推器,發射他所信仰的「人類的多行星命運」,而他自大地認為自己在其中扮演關鍵角色。至於當這個助推器完成任務後,馬斯克會如何回收和重新使用它的動機,就不清楚了。