飞到火星需要几年
#2023.4.26
一） 物理学家
前二天录视频，无意说了一段话，传到了网上，就变成了物理学家批评马斯克。
这二天看知乎，知乎上已经起了“如何看待…… ” 之类的问题。
哥哥再继续往下刷了一下评论，评论惨不忍睹。
中国 物理学生 的水平，已经差到这么惨绝人寰了么。
还是说，互联网进步了，阿猫阿狗都成了网民。
哥哥的物理，荒废已久。就只剩下一些硬核的物理学教养。
让我这个老一辈的学长，教教你们吧。
二） 碳基生物
第一个问题，飞到火星需要多久，九个月还是九年。
目前，“火星探测器 ” 飞到火星边缘，需要九个月的时间。
光速通讯，大约250秒。
这也是知乎一群小孩子，嚷着“九个月”的原因。
问题是，你飞到“火星”，这次运载的是人，不是机器。
在千禧年的评比， “21世纪会淘汰的十项重大技术” ， 载人航空名列第六。
各国普遍表示，这玩意不靠谱，没价值。
类似于手机电脑的电磁产品，最高可以承受10000G的加速度。
而碳基生物，顶天不超过10G。
还要额外造“救生舱”。
航天器难度，数以倍计。
人类需要“吃、喝、拉、撒”，而且很容易得心理疾病。
你让一个人，睡在“棺材里”，睡眠仓九个月，这是不现实的。
众所周知，所有地球兵种中，待遇最丰厚的，是“潜艇兵”。
哪怕极精锐的潜艇部队，单次潜伏，也不能超过90天。
否则会导致极其严重的幽闭恐惧症。
所以，你一定需要一个“很宽敞”的尺寸，让人可以活动。
地球到火星，最少也要几个月。类似中国空天站的“三室二厅”是标配。
马斯克的Starship，也配备了健身房。
而当你一个“航天器”，达到了三室二厅的规模，就超出了 单次火箭 的运载能力。
也就是Elon musk 星舰最近漏了一下脸，单体载重100吨。
中国的主流火箭，负重基本在2.5吨。
像神宫空天站这种大家伙，需要N次发射。
一个一个模块，逐渐搭起来的。
国际航天界的共识，“载人火星”要比“载人登月”，难上N倍。
共识是，远航的飞船，至少要高达200 ~ 300吨。
理想的是1000吨。
更理想的，若能造出120米直径的旋臂，这样才能制造“人造重力”。
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巨型飞船，需要在近地轨道拼装 |
你看《流浪地球》，为什么太空电梯这么热门。
几乎所有的科幻片，太空时代一定有“太空电梯 ” 。
因为太空时代，默认的是“太空工厂”。
一切大型的飞行器，必然是在“近地轨道”拼装的。
未来人类征服银河系的大船，十万吨级，也一定是在零重力轨道拼装的。
你不可能从 “地面上” ， 发射一艘十万吨Starship。
龙骨折断了怎么办。
“太空港”至少距离地面200KM，人类再换乘电梯上下。
太空船，是不会进入大气层以内的。
所谓火星飞行，并不是一趟飞行。而是一个计划。
先要在太空中，拼接飞船，然后再可以发射。
耗时经年。
三） 引力弹弓
第二个问题，是“引力弹弓”。
太空类似于航海，一切“补给”，都需要随身携带。
补给的压力，是非常非常沉重的。
能省一点是一点。
为了节约燃料，最常见免费的办法，是“引力弹弓”。
如图，如果我们经过大质量天体时，而且你的轨道和它并不重合。
“伴你同行 ” 。
则在卫星和天体错开时，可以借助天体免费的“甩开”加速。
我们所谓的“七个月到火星”，也是要借助引力弹弓的。
这玩意类似于潮汐，掐着日子算的。
也就是你去的时候，正好赶上了洋流，事半功倍省事。
等你回程时，“潮汐 ” 没了。
你在火星苦苦等待，等啊等啊，等下一个班次。
可得很多年以后，才有顺风车了。
四） 减速
第三个问题是， “到达火星”和“降落火星”，是彻头彻尾二个概念。
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到达火星时，你的速度可以很大很大 -
降落火星，你的速度必须为零， 你需要减速。
如果你携带一个无机物，当你掠过火星上空时，你可以直接扔下去。
哪怕带一支小火箭减速，也没多少重量。
可如果你携带的，是一群“碳基生物”。
你敢把棺材们，直接扔下去？
当你减速时，你需要和加速一样多的燃料。
甚至更多，因为你加速时，借助了“引力弹弓”的力量。
减速时，你需要2倍，3倍的燃料。
当然，某些人特别敢想。他们飞到了火星后，还要“火星 — 地球”再返回。
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地球—火星，加速 -
火星到了，减速 -
火星—地球，加速 -
地球到了，减速
“有效负荷”动辄翻几倍，这是何等的雄心壮志，口号震天。
好消息是火星引力低，所以火星起飞，远不用万吨燃料
近期一条新闻，“时速1000KM真空超高速火车”，上海至杭州只需要9分钟。
而物理常识知道，这是绝对不可能的。
哪怕巅峰时速再快，你都要经历一个“加速---跑路---减速”过程。
其中加速过程，可能就需要100KM。
上海至杭州，还没有加速，就开始减速了。巅峰时速，绝不可能达到1000KM。
如果你考虑到减速的燃料，甚至回程的燃料，你就不能一味加速。绝不可能像探测仪一般飞。
它一定存在一个最经济“加速---平飞---减速”速度。
而这个速度，是远远小于好奇号的。
五） 火星开发
好了，火星上能不能有石油。
火星如果可以开发，宇宙飞船就不用携带往返燃料了。
非常抱歉，火星上没有氧气。
也就意味着，火星上无法燃烧。别说石油，连汽油都烧不起来。
这牵涉到一门学问，《火星改造学》
火星改造学的主要目的是：
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火星没有大气层，因而不能保护文明。要给火星制造大气层。 -
火星过于寒冷，需要云层包裹热量。 -
火星没有氧气，无法供养地球文明。
这几样东西联合的结果，解决方案是 “污染”。
借鉴地球 温室效应 的经验，先把火星气温拉高。
具体的做法，派遣无数无数的AI机器人。他们唯一的工作，是“扬尘”。
扬起漫天的黑灰尘，借助火星低重力，长期悬浮，遮蔽阳光。
云层厚达二公里，包裹火星，热量无法散发。
再放入植物，吸收二氧化碳。
整个过程，最乐观的估计， 需要300年。
毕竟改造一颗星球的大气，没用几万年，已经算是很客气的了。
六） 结语
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《火星改造学》的前提，是投放无数的AI机器人。 -
母舰的前提，是能在近地轨道，拼装大型飞船。 -
“太空工厂”的前提，是有太空电梯。 -
太空电梯的前提，是有高强度纳米材料。 -
纳米材料的前提，是“分子动力学”的预测计算能力。 -
歼星计算机的前提，是有高质量的并行GPU
(参考前文)
拜《刺客信条》《艾尔顿法环》之福，我们目前有了高质量的GPU。
整个清单，一步一步，似乎也在按部就班地推进。
一百年后，我们可以拼装出星舰。
五百年后，我们可以改造火星大气。
当然，有一群狂热马斯克的信徒，相信2 050 年，就可以有100万人生活在火星。
对于这群鸟人，我只有一句要提醒的：
鉴于火星的重力，只有地球的1/3 在火星待久了，人会变得尖嘴猴腮，手指延长似鸡爪。
（知名不具，泠夜辉）
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