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| 本文作者： 董飛 | 2016-04-10 09:48 |
SpaceX做到了！
現(xiàn)實版鋼鐵俠Elon Musk的SpaceX太空探索公司在昨天凌晨4時52分，成功在大西洋上回收獵鷹9號一級火箭。。
這也是人類歷史上首次在海上成功實現(xiàn)火箭回收！
馬斯克用行動告訴我們：夢想就是用來實現(xiàn)的！
很多人不理解火箭著陸的難度，和飛機對比一下你就會發(fā)現(xiàn)：
1、火箭沒有機翼，也就意味著其更容易失去平衡，直觀感受一下就是：走鋼絲的人都會端著一根非常長的平衡桿，想象一下沒有這根平衡桿會怎么樣？
2、火箭的降落方向是垂直于地面，而飛機是平行于地面著陸，飛機還可以通過機翼調(diào)節(jié)升力實現(xiàn)平緩的著陸，而火箭發(fā)動機是直接和引力對抗的！ 不僅要控制豎直方向的力，還要負責修正水平方向的影響。
3. 飛機著陸需要多大面積？這個回收船面積又多大？ 火箭又有多大？幾乎就是不允許一點誤差啊，偏一點就掉海里了。
4. 這個火箭大約有70米——20層樓高，上百噸重！我們都知道質(zhì)量越大的物體慣性越大，就越難控制，想象一下你把20層樓發(fā)射到太空然后再精準地放回來得有多難？ ！所以說海上回收，真的是一件比百步穿楊難得多的事兒，然而SpaceX還是做到了！ 我甚至都無法想象背后有多少工程努力，可以說這是一個工程奇跡也絕不為過。所以我特別理解當火箭回收成功后控制中心里的人都像瘋了一樣的慶祝——真tmd太不容易了！
——來自Sean@知乎
注：為了讓大家更好理解SpaceX的起源和馬斯克從事的偉大事業(yè)，今天集中選自waitbutwhy的兩篇長文整合成系列文章，作者Tim Urban，版權歸Waitbutwhy.com.cn所有。如需轉(zhuǎn)載或刊登請郵件haotian@waitbutwhy.com.cn聯(lián)系。
｜ 馬斯克的使命
和其他所有人一樣，馬斯克有很多人生目標。和其他所有人不一樣的是，他的人生目標之一是將一百萬人送上火星。
在過去的幾個月中，每次和朋友解釋我在怎樣創(chuàng)作這一系列的文章時，只要我一提到火星，一切就都變了。朋友們的面部表情從“神馬？？不可能??！”到“哎，我以為Elon Musk很棒的，沒想到他只是個愚蠢的土豪罷了”到“我可以笑嗎哈哈哈，難道Tim是認真的嗎，他會生氣？”
唯獨沒有得到過這樣的回應：“太棒了，這真的可行?！?/p>
我完全理解——因為其實之前我和朋友們的想法是一樣一樣的，直到最近。通常一個句子如果包含了火星兩個字，那這句話不是在講深奧的天文學，就是一個炫酷的科幻小說。而征服這個詞通常出現(xiàn)在歷史敘述中。這兩個詞不可能一起用來描述現(xiàn)實世界。
為了解釋馬斯克為什么要將一百萬人送上火星，我要先向大家介紹兩位外星人，他們生活一個位于銀河的另一邊的類地行星上——Zurple和Quignee：
Zurple和Quignee的星球，Uvuvuwu，比地球晚形成12億年，但是由于Uvuvuwu星球上的低等單細胞有機生物進化成復雜的多細胞有機生物只用了3億年（地球上這一過程用了16億年），Uvuvuwu星球上的生命完爆我們，早在1100萬年前就達到了人類的智力水平。如今，Uvuvuwu上生物的發(fā)達水平遠非我們地球人所能想象。
240萬年前Zurple和Quignee在研究生院見面時就成為了朋友，他們最喜歡的活動之一是觀察銀河系中出現(xiàn)智慧生命，下賭注這些生命會滅絕還是會“通關”（憑借我們所不能理解的先進技術，他們可以實時看到所有行星）。
最近，Zurple和Quignee被143-Snoogie行星——這是他們對地球的稱呼——上面發(fā)生的事情所吸引。早在35萬年前他們就對143-Snoogie產(chǎn)生了興趣，當時Zurple的IntelligenceWatch App上面收到了這樣一條告警：
143-Snoogie上面的生命已達到了致命的智力水平。
他那時正和Quignee共進午餐，說起這個告警時，Quignee說：“我賭百分之二百他們會滅絕?！盳urple接受了賭約。為什么不呢？觀察追蹤一組物種并在他們身上下賭注，這事一直其樂無窮。
但是最近，從100年前開始，這兩個外星人對143-Snoogie上的生命形式觀察更入微了，直到今天，他們已經(jīng)癡迷于這個星球上發(fā)生的一切。
為了弄清楚原因，我們來思考一下他們的賭約，到底什么會讓他們分出勝負。Quignee想要人類滅絕。想得牙根癢癢。Zurple希望人類“通關”，無論通關是什么意思。我們會再回到這里。
有一件事情他們可能已經(jīng)在留意了，就是143-Snoogie星球生命史上滅絕事件的規(guī)律。我們來看一下。
物種滅絕和人類的死亡有共通之處——總是以平緩的速度時不時地發(fā)生。而大規(guī)模的物種滅絕事件，就像戰(zhàn)爭或者席卷人類的流行病一樣——是一舉毀滅絕大部分人口的罕有事件。人類從未經(jīng)歷過大規(guī)模滅絕事件，這樣的事件一旦發(fā)生，結(jié)果便極有可能是人類滅亡——或者事件本身會毀滅人類（比如一個足夠大的小行星撞擊），或者是事件造成的后果（比如造成食物供應大大減少，氣溫急劇變化，或者大氣成分變異）會終結(jié)人類。下圖展示了歷史長河中的動物滅絕事件（用了海洋滅絕來做縱軸比較）。我標記了五次主要的滅絕事件以及每次物種滅絕的百分比（這張圖沒有包含很多人認為人類自作孽導致正在發(fā)生的新大規(guī)模滅絕事件）。
（圖據(jù)：Wikipedia Commons: File: Extinction intensity.svg)
自然發(fā)生的滅絕事件可能由多種因素造成。蒼茫宇宙，危機四伏，而我們只是茫茫之中脆弱的有機體，要在一系列條件的微妙平衡中才能生存。我們存活至今，只是因為迄今為止宇宙允許我們的存在。一些可能會摧毀我們的事情：
近距離的超新星爆發(fā)。
超新星爆發(fā)，是宇宙中最大規(guī)模的爆發(fā)，巨型星毀滅時會發(fā)生。如果超新星爆發(fā)出現(xiàn)在距地球30光年以內(nèi)——這樣的爆炸約每隔25000萬年發(fā)生一次——那就可能成為我們的末日。
?伽馬射線爆發(fā)
。伽馬射線爆發(fā)是宇宙中亮度最高的事件。當大質(zhì)量恒星的內(nèi)核融合為越來越重的元素以至于最后無法再融合時，恒星會崩潰成為黑洞，噴射出雙向射線，幾秒鐘放射出的能量就等同于太陽終其100億年的一生所釋放的能量，難以置信。伽馬射線爆發(fā)比超新星爆發(fā)罕見得多，每個星系每百萬年只有幾次，但是不同于超新星爆發(fā)（在我們這樣的星系中每個世紀大概會有兩次超新星爆發(fā)），伽馬射線爆發(fā)從很遠的距離就可以極大程度地毀滅我們，從我們星系中的任何位置都可以——如果射線剛好朝向我們的方向。根據(jù)假設，上圖五次大規(guī)模滅絕中的第一次可能就是由伽馬射線爆發(fā)造成的。
超級太陽耀斑。
太陽耀斑一直存在，是地球的磁場保護著我們不受其侵害（這就是北極光的產(chǎn)生），但是我們觀察到其他類日恒星會有偶爾的超級耀斑，比正常的太陽耀斑威力強大幾百萬倍。如果我們的太陽也出現(xiàn)超級耀斑就完了。提到地球的磁場——
地球磁場兩極反轉(zhuǎn)。
如果地球磁場想要吸引眼球，反轉(zhuǎn)隨時可能發(fā)生——平均約每百萬年發(fā)生兩次。兩極反轉(zhuǎn)本身并不是問題——但是轉(zhuǎn)變過程極具危險。磁場反轉(zhuǎn)的過程會持續(xù)100至1000年，期間磁場力量減弱到大約只有正常值的5%。因為我們依賴于地球磁場的保護才免受傷害，這對生命來說就是災難性的?？茖W家們已經(jīng)演示了磁場反轉(zhuǎn)和大規(guī)模滅絕事件之間的關聯(lián) 。
流氓黑洞。
時不時地，這些無賴就會不請自來地溜進太陽系，帶來一場浩劫。即使不靠近地球，哪怕在距地球10億英里處經(jīng)過，都會把地球軌道甩得更加近似橢圓，導致夏季氣溫升至150F（60C），冬季氣溫降至-50F（-45C）。這還怎么活。
混賬外星人。
讓我請已故物理學家Gerard O’Neill來總結(jié)一下：“先進的西方文明對所有與其有接觸的原始文明都是毀滅性的，盡管每次接觸都是試圖保護或護衛(wèi)這一原始文明。我有充足的理由相信同樣的事情也會發(fā)生在我們身上。”
全球性的流行病。
沒有好萊塢式結(jié)局的流行病爆發(fā)。
小行星。
額。關于子彈要說的太多了：
令人不快的小行星效應藍框太陽系中各個角落都有四處漫游的小行星和彗星，從鵝卵石大小到矮行星大小，但大多都分布在三個區(qū)域——
1）火星軌道和木星軌道之間的小行星帶（本來可以凝聚成為自有行星但由于附近木星的萬有引力沒有成功）；2）海王星軌道周邊的柯伊伯帶，這個大得多，和3）太陽系周邊的巨型球體奧爾特云，這個大得多得多。
星球大小快速入門：
如果太陽系是一便士大?。ㄖ睆?2cm），海王星這個小針孔在便士邊緣環(huán)繞（地球的整個軌道小似中心的一個小點），小行星帶就是用削尖了的鉛筆在便士中心畫的直徑大約2毫米的小小的圈。彗星帶則是便士外圍的一個扁平的圓圈（就像土星的環(huán)），厚度就如你用指尖畫出的。不像小行星帶和彗星帶都是光盤形，奧爾特云是一個球體，從距便士大約30厘米（1英尺）的位置向四周各個方向延伸，外延30米（100英尺），比地球二號太空船（Spaceship Earth.2）還要大一些。以便士為起點，最近的恒星在90米（295英尺）遠——將近三倍便士到奧爾特云外圍的距離。假設太陽系便士在足球場的一邊端區(qū)，最近的恒星就是在另一端區(qū)的一個針孔，而旅行者1號，運動速度最快的人造物體，如今已經(jīng)連續(xù)38年嗖嗖地駛離地球，現(xiàn)在離便士也只有4厘米遠——它已經(jīng)成為史上最遠的人造物體了。我得讓自己停下來再回到文章上面去，但這有點難度因為天馬行空寫出這段太享受了。
好了，回到小行星。因為碰撞或者一些重力干擾（可能來自木星或者某個路過的恒星），小行星或彗星（后面行文我就僅用“小行星”來指代這二者了）會被推移出正常軌道，我們就有可能被這類小行星撞擊。
小行星并不需要多大體積就足以摧毀一切。1908年，一個很小的，60米的小行星在西伯利亞3-6英里（5-10千米）的上空發(fā)生爆炸。即便從那么高的地方，它還夷平了8000萬棵樹。如果它在地球表面爆炸，那威力可相當于超過1000個廣島原子彈。一個直徑只有半英里（0.8千米）的小行星爆炸在空氣中揚起的塵霧足以讓地球的氣溫持續(xù)幾年降低幾度，進而引發(fā)各種意想不到的后果。1989年，一個這樣大小的小行星就在地球六個小時前所在的位置，穿過了地球的軌道。更大的小行星撞擊結(jié)果會怎樣呢？來看一下，注意在木星身上留下這些撞擊痕跡的小行星約和地球差不多大小：
(圖據(jù)：維基百科：Comet Shoemaker-Levy 9)
那顆讓恐龍傷心欲絕而遺臭萬年的小行星直徑大約6英里（10千米）。如果被上述任一小行星撞擊，后果首先將是撞擊區(qū)域附近比太陽表面溫度還要高10倍的滾滾灼熱，小行星則以100倍子彈的速度自天而降，空氣都將來不及躲閃被壓在下面。緊接著幾乎瞬時地，沖擊波會向四周各個方向擴張，將方圓數(shù)百英里夷為平地。到此時，爆炸威力將超過十億個廣島原子彈，成百上千的立方千米大的石塊已經(jīng)從小行星和爆炸地飛升出去，形成一座高聳入云的黑墻，不可逾越。當所有這些石塊雨再由空中落下時，又會變成數(shù)以千計的巨大火球，將整個地球的城市和森林變成一片火海。很快，整個地球都會變得灼熱炙手，接下來是一連串的地震，火山爆發(fā)，前所未有的颶風海嘯猛烈地沖擊每個海岸。再然后，塵土煙霧將籠罩全球，讓人經(jīng)年累月不得重見天日，地球急劇降溫——千年之后地球的氣候都無法回復如初。
假設地球是一棟三樓小別墅大小，所有這一切的罪魁禍首就是一粒豆子大小東西的撞擊。
地球本身并不會因撞擊而受多大影響——但地球表面脆弱的生存條件將會天翻地覆。這里有一個視頻描繪的就是我剛剛講述的這些事情，很壓抑。
更加恐怖的是，小行星在太空中幾乎是不可見的，很難發(fā)現(xiàn)。太空研究機構和業(yè)余天文學愛好者確實在追蹤一些有潛在威脅的小行星，但多數(shù)情況下，在小行星從天空翻滾而下之前，我們根本沒辦法知道它要造訪地球。
所以，盡管我們生活的宇宙和地球看似安穩(wěn)寧靜，實際上更像一個暫時平靜的森林——冷不丁地，就會從樹叢中躥出一個猙獰的嗜血食肉獸，然后絕大部分生命都將遭到荼毒蹂躪，甚至絕跡。上面的大規(guī)模滅絕事件圖講述的是發(fā)生在過去的五個恐怖故事，都是安安靜靜的地球突然變成了當時所有生物難以言喻的噩夢。這是會再次發(fā)生的——就在這里，在你坐的地方。唯一不確定的問題是什么時候會再次發(fā)生。
我們來看一下6億年的動物史以及期間的大規(guī)模滅絕事件：
這條時間線上，我們看到雖然未來在劫難逃，但是這里的時間尺度是極其大的，所以在近期發(fā)生毀滅性的自然災難危及人類存亡，這種可能性還是很低的。多低呢？
來梳理一下頭緒，我們先假設未來5000萬年中有很大可能發(fā)生大規(guī)模滅絕事件，也就是說，有50000分之一的可能性在未來1000年內(nèi)發(fā)生。按發(fā)生概率計算，這就相當于有人在地上畫個X告訴你未來一個月內(nèi)會有閃電剛好擊中這一位置。一個月的50000分之一大約是一分鐘，那么接下來一分鐘內(nèi)閃電擊中X位置的概率就和地球在下一個千年遭遇大規(guī)模滅絕事件的可能性一樣。換句話說，確知閃電會在這個月內(nèi)某個時間點擊中X位置的情況下，下一個千年繼續(xù)生活在地球上的安全感，應該就像下一分鐘站在X位置一樣。
如果在閃電的例子中，一千年是一分鐘，那么人的一生大約就是五秒鐘。所以問題就變成，如果你站到X點上五秒鐘會感覺如何？反正我無論在X點站多長時間都不會心潮澎湃，那五秒鐘可能確實有少許壓力——但我也明白自己幾乎是絕對安全的。這就是我們有生之年活在地球上應有的感覺——至少在涉及生死存亡的自然災難方面是。
如果你只在乎自己的生命，或者只是自己后裔的十代生命，那存活于地球絕非難事。
但如果你關心的是人類這個物種，就要換種方式思考了。如果人類作為一個物種永遠滯留于地球上，那就像一個人打算在X點直挺挺地站上好幾個月。上面的滅絕圖告訴我們，閃電大概每兩個月會擊中X點，所以這絕不是一個很好的長期計劃——不對嗎？或許先進的科技可以幫助我們在幾次迎面而來的閃電中幸免于難，但這可不是什么讓人愉快的經(jīng)歷，而且每次閃電都可能將我們一擊斃命。
我們再換種方式來看。想象地球是一個硬盤，地球上的每個物種，包括我們，都是硬盤上面的一個Microsoft Excel文件，充斥著數(shù)萬億行的數(shù)據(jù)。用我們縮短了的時間尺度，5000萬年=1個月，那么：
現(xiàn)在，是2015年8月
硬盤（也就是地球）形成于7.5年前，在2008年初；
一年前，2014年8月，硬盤存儲了Excel文件（即動物的起源）。從那時起，新的Excel文件就在不斷地生成，有的文件出現(xiàn)了錯誤信息已經(jīng)無法再打開（即滅亡）；
自從2014年8月，硬盤已經(jīng)崩潰了五次——即滅絕事件——分別是在2014年11月，2014年12月，2015年3月，2015年4月和2015年7月。每次硬盤崩潰后，都會在幾小時后重啟，但重啟后都會有大約70%的Excel文件消失。除了2015年3月那次崩潰，那次有95% 的文件損毀；
現(xiàn)在是2015年8月中旬，智慧人類的Excel文件剛剛生成約兩個小時。
問題來了——假設你有一個硬盤上面儲存著極其重要的Excel文件，而且你知道這個硬盤特別靠譜地每隔一兩個月就會崩潰一次，最近一次發(fā)生在五個星期之前——顯而易見你應該做什么？
你肯定會把文件復制到第二塊硬盤上。
這就是為什么馬斯克想送一百萬人到火星上去。
為什么是一百萬人？一百萬是馬斯克粗略估計出的人類要做到完全自給自足所需的最小人數(shù)。這里對自給自足的定義很簡單——就是指如果地球毀滅，火星上的人口可以繼續(xù)生存繁衍壯大下去。他們不能在任何方面依賴地球。需要挖礦？火星上的人口中要有人懂得如何開礦，要有礦工工作。需要建個新的醫(yī)院？要發(fā)射火箭去維修壞掉的網(wǎng)絡衛(wèi)星？要擴大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以解決食物短缺？由于戰(zhàn)爭爆發(fā)要采取緊急措施？火星上的人口需要自己解決所有這些難題。馬斯克認為一萬人或十萬人沒辦法做到——但一百萬應該夠了。
這個概念——讓人類生命自給自足地存活于多個行星——通常被稱為“行星冗余”。馬斯克把它稱作物種的生命保險。我把它叫作硬盤備份。
當然，火星硬盤并不比地球硬盤可靠。它和地球一樣，也會面臨很多同樣的災難，它也會每一兩個月崩潰一次。但通常情況下，兩個硬盤不會同時崩潰。如果其中一個硬盤真的損毀嚴重，導致我們在上面的Excel文件全部丟失，那另外一個硬盤也會繼續(xù)存在一段時間——這段時間大概足以再去做一個新的備份。
所以現(xiàn)在你把珍貴的Excel文件放在了兩個硬盤上。感覺應該好多了。但如果文檔對你來說真的萬分寶貴，那僅僅把它們放在兩塊硬盤上或許并不能讓你高枕無憂。你大概希望再多復制幾份到其他硬盤上。但是我們有其他選擇嗎？
下一篇，我們來談談，哪些行星適合生存，馬斯克是如何選擇的？
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