科幻的火星殖民计划如何实现？
不到一个月前，埃隆·马斯克在国际宇航大会上发表了题为“让人类成为明星公民”的演讲。这也是因为他一直有一个夙愿:殖民火星。
在他的演讲中，他还详细描述了火星计划的细节——“星际运输系统”:一个比现有火箭大一整圈的BFR火箭，有42个火箭发动机，可以循环使用1000次；MCT号宇宙飞船能够自行着陆和起飞，并在一次中途补给中将450吨货物运送到火星；采用全新燃料的星际引擎等。
除了系统的组成部分，埃隆马斯克还详细解释了整个系统的关键点和规划进度。
昨天(美国时间前天下午3: 00)，埃隆·马斯克亲自登录著名的社交新闻网站红迪AMA(问我任何事情)页面，回答了网友们关于“如何成为明星公民”的一系列问题。网民们也非常热情，总共留下了5301条信息(包括埃隆·马斯克自己的)。
以下是埃隆·马斯克的回答和相应的问题(共15个):
国际宇航大会上宣布的时间表
1、火星燃料补给需要什么样的设备和程序？在最初的无人驾驶测试飞行中，他们有“自主操作”的能力吗？有没有计划在“星际运输系统”中增加第三个变体，并保留一个大的装载舱，以便运输更多的货物？
埃隆·马斯克:我们离制定计划的时间还很远，但我们目前的计划是:
1)执行龙(龙航天器)探测任务，初步确定如何在火星上安全着陆，然后寻找水在火星表面制造液态甲烷和液氧火箭燃料(液氧/液态甲烷)；
2)发射“黄金之心”宇宙飞船，只携带火箭燃料工厂所需的设备；
3)执行第一次载人任务，携带必要的设备完成最基本的基地和燃料厂的建设。
4)每26个月尝试将火星发射窗口期间发射的宇宙飞船数量增加一倍，直到火星表面能够自我维持。
2.作为一个重要的后续问题，同时考虑到“星际运输系统”的航天器结构的再利用，火星上的永久生活设施将采用什么样的结构？
埃隆·马斯克:首先，我们将使用碳纤维骨架在火星表面建造一个网格拱顶。同时，我们还将增加许多矿石轨道和隧道。通过后者，我们可以在加压环境下进行工业操作，而将玻璃穹顶留给绿色植物。
今年9月底SpaceX测试的猛禽火箭发动机的照片来自马斯克推特。
3.“星际运输系统”中最关键和最必要的技术是什么？
埃隆·马斯克:我们开发了一种全新的金属合金，它在高温富氧火箭发动机中仍具有良好的抗氧化性。它还使主燃烧室达到300巴的高压(1巴= 100，000帕= 100千帕千帕)，在这种环境下，一切都会燃烧。然而，我们的“猛禽”发动机在试车期间没有出现腐蚀现象，仍有优化的空间。
目前，最大的问题是如何密封碳纤维储罐，因为它将燃料保持在低温状态，并在吸收热量后增加内部压力。同时，氧气罐也应采取预防措施，因为要给纯氧加压，必须在罐外施加一层惰性气体。希望这可以通过喷涂一些材料来实现。如果真的没有出路，我们将使用几层“因瓦钢(含镍36%，膨胀系数极小的特殊钢，也适用于液化天然气运输舱)”在里面焊接在一起。
4.你认为到目前为止你做了什么？
埃隆·马斯克:我不能确定哪项技术现在已经完全解决了，也许启动引擎(SpaceX在9月底进行了新猛禽引擎的点火测试)...
MCT宇宙飞船
5.“星际运输系统”中可居住区域的当前布局是什么？我们什么时候能看到效果图？
埃隆·马斯克:我想我们需要一个新名字。智能交通系统不是一个很好的名字。对于火箭和宇宙飞船，我也称它们为BFR(大火箭)和BFS(大飞船)。结果并不坏，但是...
当我们建立了实际的模型，我们应该发布更多的居住区的细节，这可能还需要2年的时间。
6.另外一个问题是，当宇航员的数量不同时(例如，一个人对100人)，星际运输系统的配置有多大的不同？
埃隆·马斯克:可能只是和货物分享加压空间。早期的任务主要集中在货物上。第一次载人任务应该包括12名机组人员。他们的目标是在火星基地建造并解决燃料工厂和第一代能源系统。
7.你能揭示猛禽发动机在海平面上的真空推力和比冲数据吗？星际运输系统火箭可以盘旋。它会使用这种能力来确保成功着陆吗？星际运输系统推进器在发射/着陆期间能承受的最大加速度是多少？
埃隆·马斯克:发动机的比冲约为360秒，推力为290吨。高加速着陆效率更高。除非出现问题或意外的风况，否则不会有悬停。缓慢着陆的火箭浪费了大量燃料；我们希望最终结果能达到20克(地球表面重力加速度的20倍)。
“星际运输系统”执行整个过程
8.如果我没记错的话(网友原话)，演示文件提到飞船返回时实际加速度将达到5g。以这种速度飞行的宇宙飞船不会在空气中燃烧和解体吗？
埃隆·马斯克:航天器的加速度通常被限制在5克左右，但它也有3倍于先前数值极限的能力，当然前提是它不会在空气中分解。推进器稍微强大一点，一般可以抵抗超过20g的加速度，只考虑不解体，加速度可以放宽到30-40g..
9.我非常熟悉火星的“进入、下降和着陆系统(EDL)”，它应用于火星外探索卫星。在上一次太空会议上，你介绍了新的强大的螺旋桨猛禽，它可以很好地控制火箭的垂直状态。相对于特制的火星环境，星际运输系统在地球环境中表现如何？原来火箭上也没有格栅尾翼。你会用什么方法来控制火箭的姿态？
埃隆·马斯克:事实上，飞船有特殊的襟翼，可以俯仰和翻滚。同时，我们将尝试使用推进器来控制火箭的姿态。
10.“星际运输系统”演示中最令人震惊的事情之一是SpaceX准备制造碳纤维大小的宇宙飞船。你能告诉我们更多关于设计、建造和具体测试的情况吗？
埃隆·马斯克:是的，对于那些真正理解其含义的人来说，这是一个非常大的新闻。宇宙飞船的太空舱实际上比已经在开发中的太空舱稍长一点，但是直径完全一样。
它们都是由世界上最新最大的碳纤维预浸料制成的。理论上，它可以在低温状态下保存火箭燃料，同时它也可以在没有密封圈的情况下保持密封。从早期的测试结果来看，有可能达到预期的目标。在接下来的几周内，它将在驳船上经受2/3的爆炸压力测试。
来自RTBFR的图片
11.猎鹰9号(1.3版)火箭的最终版本有什么不同？除了火箭的推力从17万磅增加到19万磅，还有什么？格温两周前提到，目前的猎鹰9号火箭只使用了一两次，而版本1.3可以增加到10倍。你能告诉我们是什么因素限制了猎鹰9号火箭的重复使用吗？
埃隆·马斯克:“星际运输系统”的BFR火箭肯定比猎鹰好得多，因为它的质量和密度更低。最终结果是，它不会像猎鹰一样又热又快。因此，猎鹰应该是BFR火箭的补充。
猎鹰9号火箭的最终版本经历了许多小的改进，所有这些都很重要，但是更高的推力和着陆段是最优先考虑的。
事实上，我认为只要定期维护和仔细检查，猎鹰9号火箭几乎可以无限期使用。Falcon系列的最终版本将是Block 5，它具有最强的性能并且最容易重用，因此用它来替换早期的型号肯定是有意义的。区块5将在未来3个月左右开始生产，并将在未来8个月进行首次试飞，因此除了几次重复飞行外，区块3和区块4之外不会有地面试验。
12.在“星际运输系统”中有两个神秘的球形舱，在编辑后的图片中标记为绿色。它们是用来储存燃料的吗？或者他们储存加热的气体火箭燃料作为自动燃料增压系统的一部分？还是用来防止轨道推进剂再次液化？
埃隆·马斯克:这些是储存着陆燃料的船舱。它们是分开的，以便更好地隔热和避免蒸发。同时，它还能减少振动，防止整个燃料主容器在螺旋桨的反作用力下向上移动。
13.为什么螺旋桨只有一个油箱？
埃隆·马斯克:推进器中的氧气转换管道也是头部的液氧储存位置。
BFR火箭底部的火箭发动机布局
14.“星际运输系统”的BFR火箭有42个发动机，因此它将使用“虚拟喷管”或“虚拟空气动力标枪效应”，因此它们可以在内部发动机方向仍然是轴向的情况下使用较短的喷管。-这种推测的原因是什么？
埃隆·马斯克:一定要选择42。科学和科幻小说有重要的原因(对生命、宇宙和科幻小说《银河系漫游指南》中任何东西的终极答案)。
密集喷管的布置只是为了充分发挥火箭发动机的推理能力，但如果有一个虚拟的喷管功能，它会更酷。
15.根据宇航大会上的演示，“星际运输系统”将在承载150吨货物时以大约7.5公里/秒的速度返回地球。如果负载进一步降低，其飞行速度将超过9公里/秒。
可以理解“星际运输系统”可以在发射窗口之外发射，因为它使用前所未有的速度在火星和地球之间飞行，即使负载不是关键材料(目前火星探测有定期发射窗口，间隔大约26个月)？可以运送一些紧急物资吗:医疗设备、专家或其他重要的替代品，它们是优先的，但并不重。
埃隆·马斯克:是的。
如果“硅谷钢铁侠”是在吹牛，这也是一头优质的牛。
这张照片来自《商业内幕》。
读完这些答案后，你可能会想:埃隆·马斯克在说什么？为什么我不能理解？
这15份回复不仅包含了大量的航空术语，还包含了许多非常具体的项目内容，这也与伊隆·马斯克在当时的航天会议上详细的航天器设计结构图相对应。如果，注意如果，这一次的答案真的是埃隆·马斯克本人，他对整个“星际运输系统”的理解完全可以和设计者相提并论。
《商业内幕》在今年7月底收集的马斯克推荐表中也可以看到这一点，因为不仅有著名的科幻小说《银河系漫游指南》，还有两本专门关于火箭的书:
"结构:你为什么不摔倒？"
点火！:液体火箭推进剂的非正式历史(点火！液体火箭推进剂的非正式历史)
毫无疑问，埃隆·马斯克在去火星殖民的路上还有许多障碍，包括一系列需要星际运输系统自己解决的技术问题。他最终是否会成功还不知道。
然而，至少，他的“牛”仍然符合科学原理，即使它不能实现，它也将成为人类宇宙探索的下一个目标。
“硅谷铁人”火星殖民计划几乎是科幻小说。你怎么想呢?