SpaceX: 马斯克的使命——宇宙的可怕之处

1评论 2016-04-10 09:52:56 来源:雷锋网 作者:董飞 华资实业20%大肉分享

    SpaceX做到了!

    现实版钢铁侠Elon Musk的SpaceX太空探索公司在昨天凌晨4时52分,成功在大西洋上回收猎鹰9号一级火箭。。

    这也是人类历史上首次在海上成功实现火箭回收!

    马斯克用行动告诉我们:梦想就是用来实现的!

    很多人不理解火箭着陆的难度,和飞机对比一下你就会发现:

    1、火箭没有机翼,也就意味着其更容易失去平衡,直观感受一下就是:走钢丝的人都会端着一根非常长的平衡杆,想象一下没有这根平衡杆会怎么样?

    2、火箭的降落方向是垂直于地面,而飞机是平行于地面着陆,飞机还可以通过机翼调节升力实现平缓的着陆,而火箭发动机是直接和引力对抗的! 不仅要控制竖直方向的力,还要负责修正水平方向的影响。

    3. 飞机着陆需要多大面积?这个回收船面积又多大? 火箭又有多大?几乎就是不允许一点误差啊,偏一点就掉海里了。

    4. 这个火箭大约有70米——20层楼高,上百吨重!我们都知道质量越大的物体惯性越大,就越难控制,想象一下你把20层楼发射到太空然后再精准地放回来得有多难? !所以说海上回收,真的是一件比百步穿杨难得多的事儿,然而SpaceX还是做到了! 我甚至都无法想象背后有多少工程努力,可以说这是一个工程奇迹也绝不为过。所以我特别理解当火箭回收成功后控制中心里的人都像疯了一样的庆祝——真tmd太不容易了!

    ——来自Sean@知乎

    注:为了让大家更好理解SpaceX的起源和马斯克从事的伟大事业,今天集中选自waitbutwhy的两篇长文整合成系列文章,作者Tim Urban,版权归Waitbutwhy.com.cn所有。如需转载或刊登请邮件haotian@waitbutwhy.com.cn联系。

    



| 马斯克的使命

    和其他所有人一样,马斯克有很多人生目标。和其他所有人不一样的是,他的人生目标之一是将一百万人送上火星。

    在过去的几个月中,每次和朋友解释我在怎样创作这一系列的文章时,只要我一提到火星,一切就都变了。朋友们的面部表情从“神马??不可能!!”到“哎,我以为Elon Musk很棒的,没想到他只是个愚蠢的土豪罢了”到“我可以笑吗哈哈哈,难道Tim是认真的吗,他会生气?”

    唯独没有得到过这样的回应:“太棒了,这真的可行。”

    我完全理解——因为其实之前我和朋友们的想法是一样一样的,直到最近。通常一个句子如果包含了火星两个字,那这句话不是在讲深奥的天文学,就是一个炫酷的科幻小说。而征服这个词通常出现在历史叙述中。这两个词不可能一起用来描述现实世界。

    为了解释马斯克为什么要将一百万人送上火星,我要先向大家介绍两位外星人,他们生活一个位于银河的另一边的类地行星上——Zurple和Quignee:

    Zurple和Quignee的星球,Uvuvuwu,比地球晚形成12亿年,但是由于Uvuvuwu星球上的低等单细胞有机生物进化成复杂的多细胞有机生物只用了3亿年(地球上这一过程用了16亿年),Uvuvuwu星球上的生命完爆我们,早在1100万年前就达到了人类的智力水平。如今,Uvuvuwu上生物的发达水平远非我们地球人所能想象。

    240万年前Zurple和Quignee在研究生院见面时就成为了朋友,他们最喜欢的活动之一是观察银河系中出现智慧生命,下赌注这些生命会灭绝还是会“通关”(凭借我们所不能理解的先进技术,他们可以实时看到所有行星)。

    最近,Zurple和Quignee被143-Snoogie行星——这是他们对地球的称呼——上面发生的事情所吸引。早在35万年前他们就对143-Snoogie产生了兴趣,当时Zurple的IntelligenceWatch App上面收到了这样一条告警:

    143-Snoogie上面的生命已达到了致命的智力水平。

    他那时正和Quignee共进午餐,说起这个告警时,Quignee说:“我赌百分之二百他们会灭绝。”Zurple接受了赌约。为什么不呢?观察追踪一组物种并在他们身上下赌注,这事一直其乐无穷。

    但是最近,从100年前开始,这两个外星人对143-Snoogie上的生命形式观察更入微了,直到今天,他们已经痴迷于这个星球上发生的一切。

    为了弄清楚原因,我们来思考一下他们的赌约,到底什么会让他们分出胜负。Quignee想要人类灭绝。想得牙根痒痒。Zurple希望人类“通关”,无论通关是什么意思。我们会再回到这里。

    有一件事情他们可能已经在留意了,就是143-Snoogie星球生命史上灭绝事件的规律。我们来看一下。

    

|宇宙的可怕之处

物种灭绝和人类的死亡有共通之处——总是以平缓的速度时不时地发生。而大规模的物种灭绝事件,就像战争或者席卷人类的流行病一样——是一举毁灭绝大部分人口的罕有事件。人类从未经历过大规模灭绝事件,这样的事件一旦发生,结果便极有可能是人类灭亡——或者事件本身会毁灭人类(比如一个足够大的小行星撞击),或者是事件造成的后果(比如造成食物供应大大减少,气温急剧变化,或者大气成分变异)会终结人类。下图展示了历史长河中的动物灭绝事件(用了海洋灭绝来做纵轴比较)。我标记了五次主要的灭绝事件以及每次物种灭绝的百分比(这张图没有包含很多人认为人类自作孽导致正在发生的新大规模灭绝事件)。

    (图据:Wikipedia Commons: File: Extinction intensity.svg)

    自然发生的灭绝事件可能由多种因素造成。苍茫宇宙,危机四伏,而我们只是茫茫之中脆弱的有机体,要在一系列条件的微妙平衡中才能生存。我们存活至今,只是因为迄今为止宇宙允许我们的存在。一些可能会摧毁我们的事情:

    近距离的超新星爆发。

    超新星爆发,是宇宙中最大规模的爆发,巨型星毁灭时会发生。如果超新星爆发出现在距地球30光年以内——这样的爆炸约每隔25000万年发生一次——那就可能成为我们的末日。

    ?伽马射线爆发

    。伽马射线爆发是宇宙中亮度最高的事件。当大质量恒星的内核融合为越来越重的元素以至于最后无法再融合时,恒星会崩溃成为黑洞,喷射出双向射线,几秒钟放射出的能量就等同于太阳终其100亿年的一生所释放的能量,难以置信。伽马射线爆发比超新星爆发罕见得多,每个星系每百万年只有几次,但是不同于超新星爆发(在我们这样的星系中每个世纪大概会有两次超新星爆发),伽马射线爆发从很远的距离就可以极大程度地毁灭我们,从我们星系中的任何位置都可以——如果射线刚好朝向我们的方向。根据假设,上图五次大规模灭绝中的第一次可能就是由伽马射线爆发造成的。

    超级太阳耀斑。

    太阳耀斑一直存在,是地球的磁场保护着我们不受其侵害(这就是北极光的产生),但是我们观察到其他类日恒星会有偶尔的超级耀斑,比正常的太阳耀斑威力强大几百万倍。如果我们的太阳也出现超级耀斑就完了。提到地球的磁场——

    地球磁场两极反转。

    如果地球磁场想要吸引眼球,反转随时可能发生——平均约每百万年发生两次。两极反转本身并不是问题——但是转变过程极具危险。磁场反转的过程会持续100至1000年,期间磁场力量减弱到大约只有正常值的5%。因为我们依赖于地球磁场的保护才免受伤害,这对生命来说就是灾难性的。科学家们已经演示了磁场反转和大规模灭绝事件之间的关联。

    流氓黑洞。

    时不时地,这些无赖就会不请自来地溜进太阳系,带来一场浩劫。即使不靠近地球,哪怕在距地球10亿英里处经过,都会把地球轨道甩得更加近似椭圆,导致夏季气温升至150F(60C),冬季气温降至-50F(-45C)。这还怎么活。

    混账外星人。

    让我请已故物理学家Gerard O’Neill来总结一下:“先进的西方文明对所有与其有接触的原始文明都是毁灭性的,尽管每次接触都是试图保护或护卫这一原始文明。我有充足的理由相信同样的事情也会发生在我们身上。”

    全球性的流行病。

    没有好莱坞式结局的流行病爆发。

    小行星。

    额。关于子弹要说的太多了:

    

小行星

令人不快的小行星效应蓝框太阳系中各个角落都有四处漫游的小行星和彗星,从鹅卵石大小到矮行星大小,但大多都分布在三个区域——

    1)火星轨道和木星轨道之间的小行星带(本来可以凝聚成为自有行星但由于附近木星的万有引力没有成功);2)海王星轨道周边的柯伊伯带,这个大得多,和3)太阳系周边的巨型球体奥尔特云,这个大得多得多。

    星球大小快速入门:

    如果太阳系是一便士大小(直径=2cm),海王星这个小针孔在便士边缘环绕(地球的整个轨道小似中心的一个小点),小行星带就是用削尖了的铅笔在便士中心画的直径大约2毫米的小小的圈。彗星带则是便士外围的一个扁平的圆圈(就像土星的环),厚度就如你用指尖画出的。不像小行星带和彗星带都是光盘形,奥尔特云是一个球体,从距便士大约30厘米(1英尺)的位置向四周各个方向延伸,外延30米(100英尺),比地球二号太空船(Spaceship Earth.2)还要大一些。以便士为起点,最近的恒星在90米(295英尺)远——将近三倍便士到奥尔特云外围的距离。假设太阳系便士在足球场的一边端区,最近的恒星就是在另一端区的一个针孔,而旅行者1号,运动速度最快的人造物体,如今已经连续38年嗖嗖地驶离地球,现在离便士也只有4厘米远——它已经成为史上最远的人造物体了。我得让自己停下来再回到文章上面去,但这有点难度因为天马行空写出这段太享受了。

    好了,回到小行星。因为碰撞或者一些重力干扰(可能来自木星或者某个路过的恒星),小行星或彗星(后面行文我就仅用“小行星”来指代这二者了)会被推移出正常轨道,我们就有可能被这类小行星撞击。

    

    

    小行星并不需要多大体积就足以摧毁一切。1908年,一个很小的,60米的小行星在西伯利亚3-6英里(5-10千米)的上空发生爆炸。即便从那么高的地方,它还夷平了8000万棵树。如果它在地球表面爆炸,那威力可相当于超过1000个广岛原子弹。一个直径只有半英里(0.8千米)的小行星爆炸在空气中扬起的尘雾足以让地球的气温持续几年降低几度,进而引发各种意想不到的后果。1989年,一个这样大小的小行星就在地球六个小时前所在的位置,穿过了地球的轨道。更大的小行星撞击结果会怎样呢?来看一下,注意在木星身上留下这些撞击痕迹的小行星约和地球差不多大小:

    (图据:维基百科:Comet Shoemaker-Levy 9)

    那颗让恐龙伤心欲绝而遗臭万年的小行星直径大约6英里(10千米)。如果被上述任一小行星撞击,后果首先将是撞击区域附近比太阳表面温度还要高10倍的滚滚灼热,小行星则以100倍子弹的速度自天而降,空气都将来不及躲闪被压在下面。紧接着几乎瞬时地,冲击波会向四周各个方向扩张,将方圆数百英里夷为平地。到此时,爆炸威力将超过十亿个广岛原子弹,成百上千的立方千米大的石块已经从小行星和爆炸地飞升出去,形成一座高耸入云的黑墙,不可逾越。当所有这些石块雨再由空中落下时,又会变成数以千计的巨大火球,将整个地球的城市和森林变成一片火海。很快,整个地球都会变得灼热炙手,接下来是一连串的地震,火山爆发,前所未有的飓风海啸猛烈地冲击每个海岸。再然后,尘土烟雾将笼罩全球,让人经年累月不得重见天日,地球急剧降温——千年之后地球的气候都无法回复如初。

    假设地球是一栋三楼小别墅大小,所有这一切的罪魁祸首就是一粒豆子大小东西的撞击。

    地球本身并不会因撞击而受多大影响——但地球表面脆弱的生存条件将会天翻地覆。这里有一个视频描绘的就是我刚刚讲述的这些事情,很压抑。

    更加恐怖的是,小行星在太空中几乎是不可见的,很难发现。太空研究机构和业余天文学爱好者确实在追踪一些有潜在威胁的小行星,但多数情况下,在小行星从天空翻滚而下之前,我们根本没办法知道它要造访地球。

    所以,尽管我们生活的宇宙和地球看似安稳宁静,实际上更像一个暂时平静的森林——冷不丁地,就会从树丛中蹿出一个狰狞的嗜血食肉兽,然后绝大部分生命都将遭到荼毒蹂躏,甚至绝迹。上面的大规模灭绝事件图讲述的是发生在过去的五个恐怖故事,都是安安静静的地球突然变成了当时所有生物难以言喻的噩梦。这是会再次发生的——就在这里,在你坐的地方。唯一不确定的问题是什么时候会再次发生。

    我们来看一下6亿年的动物史以及期间的大规模灭绝事件:

    这条时间线上,我们看到虽然未来在劫难逃,但是这里的时间尺度是极其大的,所以在近期发生毁灭性的自然灾难危及人类存亡,这种可能性还是很低的。多低呢?

    来梳理一下头绪,我们先假设未来5000万年中有很大可能发生大规模灭绝事件,也就是说,有50000分之一的可能性在未来1000年内发生。按发生概率计算,这就相当于有人在地上画个X告诉你未来一个月内会有闪电刚好击中这一位置。一个月的50000分之一大约是一分钟,那么接下来一分钟内闪电击中X位置的概率就和地球在下一个千年遭遇大规模灭绝事件的可能性一样。换句话说,确知闪电会在这个月内某个时间点击中X位置的情况下,下一个千年继续生活在地球上的安全感,应该就像下一分钟站在X位置一样。

    如果在闪电的例子中,一千年是一分钟,那么人的一生大约就是五秒钟。所以问题就变成,如果你站到X点上五秒钟会感觉如何?反正我无论在X点站多长时间都不会心潮澎湃,那五秒钟可能确实有少许压力——但我也明白自己几乎是绝对安全的。这就是我们有生之年活在地球上应有的感觉——至少在涉及生死存亡的自然灾难方面是。

    如果你只在乎自己的生命,或者只是自己后裔的十代生命,那存活于地球绝非难事。

    但如果你关心的是人类这个物种,就要换种方式思考了。如果人类作为一个物种永远滞留于地球上,那就像一个人打算在X点直挺挺地站上好几个月。上面的灭绝图告诉我们,闪电大概每两个月会击中X点,所以这绝不是一个很好的长期计划——不对吗?或许先进的科技可以帮助我们在几次迎面而来的闪电中幸免于难,但这可不是什么让人愉快的经历,而且每次闪电都可能将我们一击毙命。

    我们再换种方式来看。想象地球是一个硬盘,地球上的每个物种,包括我们,都是硬盘上面的一个Microsoft Excel文件,充斥着数万亿行的数据。用我们缩短了的时间尺度,5000万年=1个月,那么:

    现在,是2015年8月

    硬盘(也就是地球)形成于7.5年前,在2008年初;

    一年前,2014年8月,硬盘存储了Excel文件(即动物的起源)。从那时起,新的Excel文件就在不断地生成,有的文件出现了错误信息已经无法再打开(即灭亡);

    自从2014年8月,硬盘已经崩溃了五次——即灭绝事件——分别是在2014年11月,2014年12月,2015年3月,2015年4月和2015年7月。每次硬盘崩溃后,都会在几小时后重启,但重启后都会有大约70%的Excel文件消失。除了2015年3月那次崩溃,那次有95% 的文件损毁;

    现在是2015年8月中旬,智慧人类的Excel文件刚刚生成约两个小时。

    问题来了——假设你有一个硬盘上面储存着极其重要的Excel文件,而且你知道这个硬盘特别靠谱地每隔一两个月就会崩溃一次,最近一次发生在五个星期之前——显而易见你应该做什么?

    你肯定会把文件复制到第二块硬盘上。

    这就是为什么马斯克想送一百万人到火星上去。

    为什么是一百万人?一百万是马斯克粗略估计出的人类要做到完全自给自足所需的最小人数。这里对自给自足的定义很简单——就是指如果地球毁灭,火星上的人口可以继续生存繁衍壮大下去。他们不能在任何方面依赖地球。需要挖矿?火星上的人口中要有人懂得如何开矿,要有矿工工作。需要建个新的医院?要发射火箭去维修坏掉的网络卫星?要扩大农业生产以解决食物短缺?由于战争爆发要采取紧急措施?火星上的人口需要自己解决所有这些难题。马斯克认为一万人或十万人没办法做到——但一百万应该够了。

    这个概念——让人类生命自给自足地存活于多个行星——通常被称为“行星冗余”。马斯克把它称作物种的生命保险。我把它叫作硬盘备份。

    当然,火星硬盘并不比地球硬盘可靠。它和地球一样,也会面临很多同样的灾难,它也会每一两个月崩溃一次。但通常情况下,两个硬盘不会同时崩溃。如果其中一个硬盘真的损毁严重,导致我们在上面的Excel文件全部丢失,那另外一个硬盘也会继续存在一段时间——这段时间大概足以再去做一个新的备份。

    所以现在你把珍贵的Excel文件放在了两个硬盘上。感觉应该好多了。但如果文档对你来说真的万分宝贵,那仅仅把它们放在两块硬盘上或许并不能让你高枕无忧。你大概希望再多复制几份到其他硬盘上。但是我们有其他选择吗?

    下一篇,我们来谈谈,哪些行星适合生存,马斯克是如何选择的?

责任编辑:Robot RF13015
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