SpaceX系列是Tim Urban寫過的幾大長篇系列之一，由四個部份組成，它從人類太空探索的歷史背景開始，抽絲剝繭地分析要使人類能夠登陸並定居火星，SpaceX需要完成哪些任務，能透過什麽途徑實作，以及對SpaceX的未來展望。
我們將定期分章節為大家推出全系列。
從人類第一次登上地球以外的另一個天體，月球，至今已經過去半個多世紀，人類對太空的探索似乎一度停滯，但又似乎從未停止。
「SpaceX」系列
第1章 上：人類與太空的故事
The Story of Humans and Space
序言
公元2365年，木衛三
離出發還有一天。腦子裏想象的畫面還是太二次元了，所以她還是無法相信這事真的會發生。曾經也只是聽說——人類首次登上木衛三的幾百年前，就已經造好的建築；跟房子那麽大的動物；滿世界的大海；熱帶的海灘和藍出水的天空；巨大的太陽幾乎就在頭頂，皮膚都要著火；而最奇怪的是——你找不到木星。電影看了太多，她覺得自己就像要去到什麽傳奇電影片場。啊腦子裏沒法一下想象這麽多東西…
不過現在，她只能回神，確保一切準備就緒，也和每個朋友道別——接下來不知道過多久才能再見……
01
第一部份 人類太空探索的歷史
大約600萬年前，一只生了倆娃的母猩猩最終改變了歷史。大娃後來成為所有黑猩猩的祖先；二娃則形成一條特殊的脈絡，包含整個人類這條線兒。大娃的後代特別正常，就是我們現在的猴子系列；可隨著時間推移，奇怪的事情開始發生在二娃的後代身上。
我們也找不到具體原因，但在接下來的600萬年裏，我們的祖先做了一些地球上的生物從未做過的事情——他們醒來了。
蘇醒的過程緩慢而逐漸地發生了幾千代，就像你剛從睡眠中醒過來的最初幾秒，你的大腦慢慢地產生反應一樣。之後視線慢慢清晰，我們的祖先開始環顧四周，第一次，產生了好奇。
地球上的生命從一個36億年的夢中醒來，有了第一堆問題：
我們住的這個大房子是什麽？
誰把我們放在這裏的？
天花板上那個亮黃色的圈圈是什麽？
它每天晚上都上哪兒了？
海的盡頭在哪裏？
到了那兒會發生什麽？
那些死去的人現在都不在這裏了，他們又在哪兒?
於是有了人類史上最神秘的小說—— 「我在哪兒？」
——我們一直在試圖讀懂它。
隨著人類意識之光越來越亮，我們開始找到似乎有點靠譜的答案：也許我們在一個漂浮的圓盤上，而那個圓盤在一只大海龜的上面；也許夜晚我們頭頂上的點點光亮能讓我們窺見這個大房間之外的世界——也許那就是我們死後的歸宿；也許如果我們能找到天花板與地板相交的地方，我們就能把頭伸進去，看到另一邊所有超有趣的東西。
大約一萬年前，與世隔絕的人類部落開始互相聚合在一起，於是第一批城市出現了。在更大的社群裏，人們可以彼此談論我們發現的這部神秘小說，對照不同部落和不同世代的讀書筆記。隨著學習技術越來越復雜，線索越來越多，新的發現逐漸浮出水面：
這個世界顯然是一個球，而不是一個圓盤。這意味著天花板實際上是一個更大的球圍繞著我們。和我們一起漂浮在這個球上的其他物體的大小，以及它們之間的距離，都比我們想象的要大得多。
但接下來，則是令人不安的事情：
太陽不是圍著我們轉。是我們在繞著太陽轉。
這是一個讓人超級別扭但卻不可否認的發現。真該死，為什麽我們不在中心呢？這到底幾個意思？
那我們究竟在哪兒？
這個球已經大得讓人很不爽了——如果我們不在它的中心，難道我們只是莫名其妙、隨隨便便地在某個球上？這怎麽可能？
細思極恐。
然後情況變得更糟。
看起來，球體邊緣上的一粒粒光並不是我們想象的那樣——它們居然是和我們的太陽一樣的其他「太陽」。它們就像我們的太陽一樣漂浮在那裏——這意味著我們根本不是在一個球裏。不僅我們的星球不是事物的中心，甚至我們的太陽也只是個隨機的家夥，在無名之地，被虛無環繞。
細思極恐.
原來我們的太陽只是一個大得多的物體的一小部份，原來這是一個由數十億個太陽組成的美麗而巨大的雲。一切的一切好像都是如此…
幸好還有個（雲）。
但接著我們意識到這還不是一切，它其實是這樣的：
無盡黑暗。
隨著我們的工具越先進、理解力越強，我們就明白得越真切，然而我們弄得越明白，事情就變得越糟糕。
其實人類企圖破譯
「我們在哪」
這部小說真是自討苦吃。因為現在我們已經明白，人類是難以置信的孤獨，生活在一個孤島上的一個孤島上的一個孤島上，淹沒在重重孤獨之中，根本沒人可以交流。
這，就是我們所處的現實。
在人類這個物種短暫存在的最近1%的時間裏，我們成了地球上第一個了解這種情況的生命——自那以後，我們一直處於一種集體生存危機中。
不過，這也真的不能怪我們。想象一下，不知道宇宙是一個東西，然後意識到宇宙是一個東西，要接受的東西實在太多了。
事實上我們大多數人都生活在一種愉快的錯覺中，假裝我們唯一生活的這個地方是一個色彩豐富又溫暖舒適的無盡世界。我們就像圖裏這位大爺一樣，對我們所處的真實情況視而不見：
怎麽會有這樣的錯覺呢…？原來是頭頂那清澈的藍色天空。藍天這玩意兒似乎是為了幫助人類逃避現實而專門造出來的一樣，作為完美的背景阻隔我們遠離現實。
然而一旦夜幕降臨，現實情況就在我們眼前。
我的天啊…
在這麽多年的歷史中，我們與這種現實狀況的關系就像精神錯亂的旋轉木馬，追逐著但無法得到（真相）。
但是在過去的60年裏，這種關系已經上升到一個全新的水平。
就在第二次世界大戰期間，飛彈技術得以突飛猛進（譯者註：實際上，德國人在火箭技術方面處於世界領先地位，但當他們輸掉戰爭後，美國、蘇聯和英國奪走了德國的火箭工程師，而且每個國家都成功地招募了一批工程師。美國可能是最大的贏家，拿下了沃納·馮·勃勞恩(Wernher von Braun)，他最終帶領他們研制出了登月火箭——土星5號。）
這是第一次，一個全新的，令人興奮的概念成為可能——
太空旅行
幾千年來，「人類與太空的故事」一直都是一個向外凝視和驚嘆的過程。人類離開地球島到太空冒險的可能性最終激發了人類的探險精神。
我想15世紀的人也會有類似的感受。在「地理大發現」的年代，當我們在世界地圖上探索 「我們在哪」 的時候，跨洋航行的概念讓人目眩神迷。如果你問1495年的孩子，他們長大後想做什麽，「海洋探險家」很可能是一個普遍的回答。
而在1970年，如果你問一個孩子同樣的問題，答案則很可能是，「太空人」——太空探險家。
第二次世界大戰提高了人類太空旅行的可能性，但直到1957年底，當蘇聯發射第一顆人造物體進入軌域——偉大的人造地球衛星「斯普特尼克1號」（Sputnik 1）——太空旅行才成為世界強國明確的追求目標。
當時冷戰正如火如荼，美國和蘇聯都拿出了自己的看家本領，參加了一場國際電視直播的「看看誰的那家夥牛」爭雄賽。隨著人造衛星的成功發射，蘇聯的「那家夥」一下子比美國人的長出了幾厘米，這可嚇壞了美國人。
對蘇聯來說，先於美國將衛星送入太空證明了蘇聯技術優於美國技術，而這進一步又向全世界證明共產主義優於資本主義。
於是八個月後，美國國家航空暨太空總署NASA誕生了。
太空競賽已經開始，NASA的首要任務是把人類送上太空，然後再把人送上完整的地球軌域，當然最好是趕在蘇聯人之前。
美國不會再那麽遜了。
1959年，NASA釋出了「水星計劃」來實作這項任務。1961年4月，蘇聯將尤裏·加加林（Yuri Gagarin）送入完整的地球軌域，使蘇聯人成為歷史上第一個進入太空和進入軌域的人類。
（譯者註：水星計劃（Project Mercury）是美國國家航空暨太空總署於1959年至1963年進行的航天飛行計劃。美國采取循序漸進的方式進行整個登陸月球的競賽，整個過程分成三個階段，首先進行單人太空船飛行的「水星」(Mercury)」計劃，也稱作「信使神」計劃；第二個是雙人太空船飛行的「雙子星」(Gemini)計劃；最後是指令艙一人加上登月艙兩人的「阿波羅」（Apollo）計劃，亦稱為「太陽神」計劃。）
看來美國是時候放大招了。
約翰·F·甘迺迪的顧問告訴他，蘇聯領先美國太多了，短期內的任何成就都無法擊敗它——但是未來如果能率先實作載人登月，這一前景倒足夠讓美國有機會一搏。所以甘迺迪發表了著名的「我們選擇去月球，不是因為它容易，而是因為它很艱難….」的演講，並為這項任務撥付了巨額資金（200億美元，按今天的美元計算是2050億美元）。
結果就是「阿波羅計劃」。
「阿波羅」的任務是讓一個美國人登上月球，而且是率先登月。蘇聯以他們自己的月球計劃「聯盟號」(Soyuz)作為回應。
競賽開始了。
隨著「阿波羅計劃」早期階段的融入，「水星計劃」終於取得了進展。就在尤裏·加加林(Yuri Gagarin)成為第一個進入太空的人後的一個月，美國太空人艾倫·謝潑德(Alan Shepard)成為第二個進入太空的人，雖然沒有被送入完整軌域，但他完成了一個小弧線，讓他在弧線的頂端與太空擊了個掌。幾個月後，1962年2月，約翰·葛倫（John Glenn）成為第一個繞地球飛行的美國人。
在接下來的七年裏，美國和蘇聯進行了22次載人發射，這兩個超級大國磨練了自己的能力和技術。到1968年底，狂熱的美國已經完成17次發射，超過蘇聯(10次)，兩國都已經掌握進入我們所說的「近地軌域」(LEO) 的技術。
但其實從60年代初開始，「近地軌域」並沒真正讓人興奮過。兩個大國都把目光牢牢釘選在月球上。「阿波羅計劃」取得了飛速進展，1968年12月，美國成為第一個升空超越近地軌域的國家。「阿波羅8號」一路到達月球軌域，在安全返回地球之前繞月球執行了10圈。
包括詹姆士·洛弗爾（James Lovell，之後湯姆·漢克斯在電影【阿波羅13號】中扮演了詹姆士幾個月之後的角色）在內的太空人打破了人類升空的高度紀錄，成為第一批近距離看到月亮的人，第一批看到月球「背面」的人，和第一批看到整個地球行星的人。
他們拍下了這張標誌性的照片：
返航後，太空人們成了美國最著名的英雄——我希望他們還是享受了8個月（這樣的榮譽）。因為三次阿波羅任務之後，在1969年7月，「阿波羅11號」成就了另一個美國人尼爾·阿姆斯壯(Neil Armstrong) 。
（附註：阿姆斯壯被選為第一個在月球上行走的人，部份原因是大家都知道他是一個很謙遜的人。格斯·格裏森（Gus Grissom） 本可能成為 這項任務的領頭人，但在1967年，計劃指揮「阿波羅1號」執行近地軌域任務的他和另外兩名太空人在地面測試中被困在一艘宇宙飛船裏，飛船著火，他和其他兩名太空人被燒死。難過啊！巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）也是第一批登上月球的人類，阿姆斯壯拍下了這張著名的奧爾德林的照片，他看起來很臃腫。）
很難完全強調這到底有多重要。
自從36億年前地球上開始有生命以來，沒有任何地球生物涉足於地球以外的任何天體。突然，阿姆斯壯和奧爾德林在另一個球體上跳躍，擡頭仰望本應是月球所在的天空，卻看到了地球。
這簡直瘋了!
「阿波羅計劃」取得了巨大成功。「阿波羅」不僅在蘇聯之前把人類送上了月球，在接下來的三年半時間裏，還透過其他5次阿波羅任務把10名太空人送上了月球。在七次嘗試中，有六次成功的月球旅行，除了著名的「阿波羅13號」，它在氧氣罐爆炸後計劃流產，幸而太空人得以安全返回。
蘇聯的聯盟號計畫不斷遇到技術問題，也從未把人送上月球。
阿波羅號最後一次登月發生在1972年末。
（譯者註：「阿波羅13號」的災難偶然形成的成就是，宇宙飛船飛行到的某一點比任何其他阿波羅任務飛得離地球更遠了，使「阿波羅13號」的三名太空人至今保持人類飛行最高記錄(248,665英裏/ 400,187公裏。)
僅僅用了十年時間，我們就征服了地球附近的太空，而且進展還在加速。如果那時你問任何一個美國人，或者任何其他人類，未來幾十年的太空旅行還會帶來什麽，他們都會做出大膽的預測——更多的人登月、一個永久性的月球基地、人類登陸火星，等等。
所以你可以想象，如果你在1972年告訴他們，在僅僅有過12個人登月的49年後，在聽起來很有未來感的2021年，登上月球的人數仍然是12，他們會有多驚訝。或者，在早年離開近地軌域登上月球的塵埃歲月之後，沒想到近地軌域才是人類此後所能到達的最遠的地方。
當然，1972年的人可能會被我們的智慧型手機和互聯網震撼，但他們也同樣會震驚於我們居然放棄了對太空的探索。
那麽發生了什麽？在經歷了如此激動人心的十年人類太空探險之後，我們為什麽停了下來?
就像我們在特斯拉的貼文裏發現的，「我們為什麽停下來?」其實是一個錯誤的問題。相反，我們應該問：
我們到底為什麽要冒險把人類送入太空?
太空旅行難以置信地燒錢，而往往國家預算又非常緊張。事實上，一個國家竟然會為了所謂的冒險、靈感和挑戰人類的極限而不顧一切地肆意揮霍，這才令人匪夷所思。
因為確實沒有哪個國家會為了冒險、靈感和拓展我們的邊界而這樣燒錢——當然，有兩個國家例外，因為他們想比 比誰的那家夥 牛。
事實上是國際上曾有過這樣一個尷尬的時候，當時每個人都試圖找出到底誰的經濟體制更好，於是美國政府同意在幾年內放棄常規做法，在（太空探索）這個問題上投入一切必要的資源，以確保他們贏得這場爭論——
所以一旦他們贏了，比賽就結束了，特殊規則也結束了。美國人又開始像正常人一樣花錢了。
事實上美國和蘇聯沒有繼續不惜一切代價去追求這個極限，而是控制住了局面，恢復正常、握手言和，開始像成年人一樣在更實際的計畫上合作，比如在近地軌域建立一個聯合空間站等等。
於是之後四十多年，「人類與太空的故事」再次塵封於地球。
然而與此同時，我們終於發現了自己與太空互動的兩個主要原因——
1）支持地球工業
2）觀察與學習
（註：下一個篇章的方向和前文有些微小偏離，涉及衛星、空間探測、和太空望遠鏡。如果這還不夠過癮的話，那你直接等到下次更新接著閱讀「國際太空站」部份也沒事兒。）
支持地球工業
自阿波羅計劃以來，人類與太空互動的首要原因並不是人類對太空的興趣，而是將太空用於實際目的，支持地球工業——這大多是以衛星的形式。
今天發射到太空的大部份火箭就是為了把物體放入近地軌域，近地軌域的目的是回望地球，而並非往另一個方向看向更廣闊的宇宙。
下面我們來簡單聊聊衛星：
通常我們並不總會想起它們，但在我們的頭頂上方有數百個在我們地球生活中扮演著重要角飛行機器人。
1957年，孤獨的人造地球衛星「斯普特尼克號」（Sputnik）獨自環繞地球執行。但今天，通訊、天氣預報、電視、導航和航空攝影等領域都高度依賴衛星，同樣許多國家的軍隊和政府情報部門也一樣。
衛星制造、衛星發射以及相關裝置和服務的整個市場規模已經從2004年的600億美元膨脹到2015年的2000多億美元。今天，衛星產業的收入只占全球電信業的4%，但卻占航天業收入的60%以上 。
以下是全球衛星的功能劃分（2013年） ：
在2015年初的1265顆在軌衛星中，美國擁 有最多的 528 顆 ——占總數的 40% ——但超過50個國家都擁有至少一顆在軌衛星。
至於所有這些衛星的 位置 ，其實它們中的大多數都處於兩個不同的空間「層」：
大約三分之二的現役衛星位於近地軌域。近地軌域的高度離地球至少99英裏（160公裏），這是一個物體在不受大氣阻力幹擾的情況下進行軌域執行的最低高度。近地軌域頂部的高度有1240英裏（2000公裏）。通常情況下，最低的衛星在大約220英裏（350公裏）或更高的地方。
其余的大部份（大約三分之一）衛星在更遠的地方，即位於地球同步軌域上（GEO）。它在距離地球22236英裏（35786千米）的高空，之所以被稱為地球同步軌域是因為在軌域執行的某物體恰好以地球自轉的速度旋轉，這使得它相對於地球上的一點在天空中的位置是靜止的。對地面上的觀察者來說，它似乎就是不動的 。
地球同步軌域是諸如電視衛星之類的理想選擇，因為地球上的天線可以一直對準同一個固定的點。
剩下的衛星中有一小部份位於中軌域（MEO），即介於近地軌域和地球同步軌域之間的軌域。中軌域上一位家喻戶曉的住客是大多數美國人和許多其他國家的人每天都使用的GPS系統。
然而我從來都沒意識到，美國國防部1995年啟動的整個GPS系統，總共只使用了32顆衛星。而且直到2012年，還只有24顆衛星——6個軌域，每個軌域4顆衛星。但是你可以看下面的動圖，即使只有24顆衛星，地球上一個給定的點在任何特定時候都可以被至少6顆衛星看到，而且實際上通常是9顆或更多（在動圖中，地球上的藍點是假定地面上的一個人，在給定的時間任何衛星都可以看到這個藍點小人，綠色表示它們看到這個人的「視線」 ）：
可見衛星數12顆
這就是為什麽即使你在某個地方沒有行動通訊服務，你的手機地圖仍然可以顯示你的位置——因為它與移動服務沒有半毛錢關系。不過這個系統也是設定多余——其實只需4顆衛星同時看到你，系統就能準確定位你的位置。另外GPS衛星的軌域周期約為12小時，每天繞地球轉兩圈 。
（作者註：嚴格說來，它是每個恒星日轉兩圈，大約是23小時56分鐘，與地球相對於恒星而不是太陽的自轉有關。這讓我很惱火，因為我不明白為什麽他們會以恒星日而不是正常的日子為基礎，我也不想花17分鐘去找出答案。另外就是我也很煩「恒星日」這個詞。）
太空垃圾
上面我們聊了衛星，接下來聊聊衛星世界裏的一個大問題。
除了1265顆在軌域上執行的衛星外，還有數千顆不執行的衛星，以及一堆之前任務中用過的火箭。每隔一段時間，其中某個就會爆炸，或者某兩個會撞上，產生大量被稱為太空垃圾的微小碎片。近幾十年來，太空中的物體數量迅速增加，如下面這張由歐洲航天局（ESA）制作的動圖所示（與地球大小相比，物體大小有些誇張） ：
大多數衛星和太空垃圾都聚集在地球周圍的近地軌域上，而這些物體的外圍部份則到了地球同步軌域上。
地球空間機構追蹤了17000個太空物體，其中只有7%是活躍的衛星。這張圖片展示了今天太空中所有已知的物體影像 ：
但瘋狂的是，這些機構追蹤到的還只是大型物體，就是我們在影像中看到的。可是據估計，較小的碎片（1-10厘米）數量在15萬至50萬之間，大於2公釐的碎片總數則超過100萬 。
問題是，在太空物體難以置信的移動速度下（大多數近地軌域物體的速度超過17000英裏/小時），即使是一個微小的物體碰撞也會對正在執行的衛星或宇宙飛船帶來淪陷性的破壞。以這種速度執行的哪怕只有1厘米的物體在碰撞中所造成的損害都相當於一只小 手榴彈 。
超過三分之一的太空垃圾來自兩個事件：2007年中國反衛星飛彈試驗，當時中國炸了一顆自己的衛星，造成大約3000個尺寸大到足可被追蹤的新碎片；2009年美俄兩顆衛星相撞事故，爆炸形成2000多個太空碎片。
（譯者註：美國銥衛星公司的一顆商用通訊衛星與俄羅斯一顆已經報廢的軍用通訊衛星2009年2月10日在太空碰撞，碰撞發生的地點在西伯利亞上空，同時位於國際太空站軌域上方270英裏（434公裏）的軌域上，這個軌域通常環繞著眾多的氣象衛星和通訊衛星，這也是近地軌域發生人類有史以來首次衛星碰撞。）
每一次碰撞都會增加碎片的數量，進而增加更多碰撞的可能性，這會帶來危險的多米諾效應，科學家稱之為「 凱斯勒症候群 」。很多機構都提出了減少近地軌域上碎片數量的方法——從用「 太空魚叉 」捕獲太空垃圾，到用「 雷射爆破 」，再到用「 瓦斯脈沖雲攔截 」等。
下圖總結了每個國家的「太空足跡」，顯示了活躍衛星和非活躍衛星的數量，以及每個國家造成的太空垃圾：
在人類與太空交互作用的「支持地球工業」這一類別中還有其他一些太空活動——如 太空采礦、太空掩埋 和 太空旅遊 ——但至少目前，衛星幾乎是此類別的全部。
未完待續
