2019 年 10 月 25 日，以载人亚轨道太空旅行为主营业务的维珍银河公司在纽约证券交易所宣布上市。与任何其他公司上市的新闻都不同，维珍银河公司是世界上第一家公开上市的航天企业。虽然维珍银河公司还没有正式公布首次太空航班的具体时间，但已经有 600 名乘客预订了他们的机票，排队等待着他们的太空之旅。
我是一名重度的航天爱好者，所以也会特别关注这类新闻。我当然也很期待，能在我的有生之年里，有机会飞向太空。哪怕不能飞向星辰大海，在地球的家门口转一转，俯下身看一眼我们的蓝色家园，也是十分过瘾的。很多人都觉得，太空旅游这种事儿，跟我们普通人没有任何关系。那些漂亮的宇宙飞船，与私人飞机和豪华游艇一样，只不过是富豪们用来炫富的高级玩具而已。不过，如果你也这么想，那就把问题看得太简单了。今天这期节目，我想探讨一下太空旅游是否就是那把开启太空时代的金钥匙。
人类进入太空并不是什么新鲜事儿，维基百科上有一份太空俱乐部的全名单，根据名单的记录，截至到 2019 年 9 月 26 日，已经有来自 38 个国家的 565 人进入过太空了[1]。如果不考虑资金问题，想要在地球环绕轨道上建立一座大型太空城，或者在月球上建立一座月球基地，凭借我们现有的技术也是完全可以做到的。但是，显然不可能不考虑资金问题，人类的一切行为都离不开经济。按照 NASA 的数据，2008 年时，要把 1 公斤的物品送上太空，大约要花费 2 万美元[2]。2018 年，这个价格降到了 7500 美元/公斤，但是毫无疑问，这依然是个天价。运输成本就是航天产业的瓶颈，谁能突破这个瓶颈，谁就能在未来的太空开发中抢占先机。国庆大阅兵的时候，东风火箭的口号：“东风快递，使命必达”一下子火了。其实这句口号非常贴切，从本质上来看，火箭公司和每天给你派送包裹的物流公司真的没有什么不同。他们之间唯一的差别，就是前者负责把东西运到天上，而后者负责把东西交到你手里。网购是推动物流业发展和降价的重要动力。如果在航天产业中也能出现一股与网购类似的力量，让我们有几乎无限的东西需要运到太空去，那么，发射火箭的成本肯定必然会大幅下降。之所以总有人认为太空旅游是伪需求，那只是因为我们的想象力被贫穷限制住了而已。想想看，如果去太空飞一圈儿与坐飞机的花费差不多的话，只凭着“太空婚礼”这四个字，就足以支撑起一个几千亿的大市场了。那么，进入太空为什么会这么贵呢？贵就贵在火箭上了。传统的火箭都是一次性使用的，我们称之为消费型火箭。消费两个字听起来又浪漫又轻松，但实际上却是相当沉重的代价。SpaceX 公司的创始人埃隆·马斯克曾经开玩笑的说：“使用消费型火箭，就好像把一架波音 747 飞机在着陆之后立即销毁，如果这么干，就再也没有人能坐得起飞机了。”[3]为了降低成本，NASA 在上个世纪 50 年代，就提出了航天飞机的概念，航天飞机的设计目标，就是要能够重复使用，把发射成本降下来。然而，事与愿违，航天飞机不但没有把成本降下来，反而大大增加了成本。最终的结果是，航天飞机每一次发射，平均花费是 5 亿美元，这比传统的火箭发射还要昂贵。导致航天飞机成本过高的原因很多，其中有三点最为突出[4]。第一个原因是，航天飞机最终的重量比设计重量多出了 20%。
第二个原因是，航天飞机的结构过于复杂。每次飞行后的检修和更换零件的工作，都是一个既费时间又费大钱的过程。
第三个原因是，航天飞机系统对运载火箭的回收不够重视，这是航天飞机设计之初，方案中就自带的缺陷。
综合上面的三个原因就不难发现，原来可以直接发射的卫星和飞船，现在必须要先装进航天飞机，再把航天飞机送上天。这就不得不使用比以前大得多的火箭才能完成任务。而运载航天飞机的火箭却是不能重复利用的。这么看来，航天飞机的发射成本比传统方法更贵，就很好理解了。但是，航天飞机降低成本的设计理念本身并没有错。随着航天市场的竞争日渐激烈，越来越多的商业公司瞄准了可回收技术，想通过火箭和飞船的重复利用而获得市场优势。2015 年 11 月 23 日，距离感恩节还有 3 天。位于西雅图郊区的蓝色起源公司总部里，一群工程师正坐在一块巨型屏幕前等待着什么。几分钟后，大屏幕上呈现出一枚火箭自由落体般的向着地面坠落的画面。正在下落的是新谢泼德 2 号火箭，它从 100 公里的亚轨道空间像一枚导弹一样加速坠落下来。而蓝色起源公司要做的，正是要实现这枚火箭的回收。然而，这一纪录只保持了 28 天就被打破了。2015 年 12 月 21 日，SpaceX 公司的猎鹰 9 号也顺利返回地面，完成了一次成功的软着陆。与蓝色起源公司的新谢泼德 2 号火箭不同，猎鹰 9 号的这次发射并可不是一次演习，它的身上还携带着 11 颗卫星，是一次实战。猎鹰 9 号
这两家火箭公司的老板在事后都说了同样的一句话：“这是我生命中最美妙的时刻。”现在，最新版本的猎鹰 9 号火箭已经能够支撑 10 次以上的重复发射[5]。第三代的新谢泼德火箭也实现了 9 次连续发射。不过，回收后的火箭并不是加满燃料就可以再次发射。火箭发动机在高温环境里持续工作，不可避免的会出现零件老化的问题，如果不仔细检修，并替换必须替换的零件，就很可能会为下一次发射埋下重大隐患。火箭推进剂的价格只有发射成本的 1%，如果发射火箭就像为飞机加油那么简单，那么发射成本还有大幅度降低的空间[6]。而 SpaceX 的执行官肖特韦尔则向记者透露说，火箭回收的策略已经让发射成本降低到原来的一半。如果只是简单的检修，那应该可以把发射成本降低更多才对，现在的情况，意味着火箭虽然可以飞回来，但很多零件都无法真正做到重用。那么，火箭回收技术是否能得到快速地发展呢？你们都应该熟悉我的套路了，就是拿起我们的技术飞轮工具，对其进行一番检验。先说科学原理，可回收火箭的技术目标，就是不断的改善火箭的制造工艺，让火箭发动机效率更高，也让火箭整体变得更耐用，最终实现马斯克所说的，只需要给火箭加入燃料就可以再次起飞的目标。这项目标在科学原理上没有瓶颈。再来看第二条，火箭回收技术有没有旺盛的市场需求呢？支撑火箭发射市场的最大需求就是发射卫星，虽然我们对卫星的需求依然很大，但现在卫星的体型可以越做越小，一枚火箭发射个几十颗小卫星上去已经很常见，这就意味着需要的火箭发射次数反而会减少，如果仅仅依靠卫星发射这个需求，难以推动火箭回收技术的飞轮。想要推动飞轮，必须要寻找到新的需求。而这个需求很可能就被本节目一开始提到的维珍银河公司所找到。与蓝色起源和 SpaceX 主攻的火箭回收技术不同，维珍银河走的则是完全不同的另一条技术路线。维珍银河经营的业务，就是我们在节目开始的时候提到的太空旅游了。维珍银河的太空旅游完全没有用到火箭，他们的策略，是用一架名叫白骑士的双体飞机载着太空船 2 号宇宙飞船从机场起飞。
这个起飞过程，与我们平常乘坐飞机完全没有差别。等到白骑士爬升到 15 公里左右的高度后，太空船 2 号就会与白骑士分离开。几秒种后，太空船 2 号自带的火箭发动机会自动点火，推动着飞船飞往太空。起飞
在空中发射太空船的概念其实一点都不新鲜。你在电影中肯定看见过战斗机发射导弹的镜头，没错，白骑士就像扔导弹一样把太空船 2 号放下去，随后太空船 2 号就会点火飞走。乘坐太空船 2 号时，乘客的体验更像是在乘坐熟悉的飞机。太空船 2 号配备了更大的舷窗，更宽敞的机舱环境以及更舒适的乘客座椅。他们所做的一切，都是为了提升乘客的旅行体验。在提高乘客体验方面，太空船 2 号的空中发射方案，显然比所有依赖火箭进入太空的方案都更有优势。为了确保太空船 2 号能够不受损伤的返回地面，维珍银河还在太空船 2 号上做了两项重大创新。维珍银河现在面临的挑战是让他们的太空船 2 号能够飞得更高、更远。目前，太空船 2 号的最高速度是每秒 1.2 千米，这与每秒钟 7.8 千米的第一宇宙速度还差距很远。换句话说，太空船 2 号无法成为环绕地球的人造卫星，它就像是一架能飞得很高的飞机，飞到亚轨道空间后再立即返回地球。虽然每秒 1.2 公里与每秒 7.8 公里的差距看起来很遥远，但这中间其实并不存在不可逾越的障碍。因为只需要多携带一些燃料，就能够让太空船 2 号持续加速。这些进步都可以通过反复的迭代而逐步实现。所以，从科学原理上来讲，这项技术并不存在瓶颈。但是，维珍银河真正值得我们关注的是，它很可能会创造出巨大的市场需求，太空旅游的市场前景不可估量。要证明这一点很容易，你只要问问自己，你想不想到太空中去看看美丽的蓝色地球。一个人人都想要的东西，就是巨大的市场需求，价格每下降一分就会释放出一分的市场需求，而且这种需求的增长空间和成本的下降空间几乎是等同的。“维珍银河计划在 2021 年为至少 700 名乘客提供太空旅游服务。[7]”如果维珍银河吹下的牛皮真能实现，我认为维珍银河公司的未来市场价值不可估量。维珍银河的另外一个目标是为乘客提供高速交通服务。太空船 2 号在返回大气层时可以达到每秒钟 8 公里的超高速度，这让它有希望在 2 小时内把乘客送到地球上的任何一个角落。不过，在我看来，这个需求是不是一个伪需求还有待检验。所以，虽然当前市场对于太空船 2 号的需求并不算大，但这个市场显然是一直都在持续增长中的。只要价格下降一分，市场的需求就会多一分。当价格的下降可以释放大量的市场需求时，我们就可以说，维珍银河公司的太空旅行技术可以通过技术飞轮的第二条。目前看来，太空旅游项目，也并没有什么靠钱解决不了的问题。所以，太空旅游的技术飞轮即将开始转动，一旦它转动起来，就会越转越快，再也停不下来。
太空旅游除了坐上太空船 2 号在亚轨道上兜一圈外，还有一个延伸项目，这就是太空旅馆。太空旅馆其实就是一个能够给游客们提供居住功能的民用空间站。虽然太空旅馆的初期造价可能十分昂贵，但一旦投入运营，维护的成本很可能要比太空船更便宜。
太空旅馆所需要的技术已经在稳步发展。美国有一家叫毕格罗航天公司的私人公司，他的创始人毕格罗也是美国一家成功的连锁酒店企业的创始人，毕格罗的愿景就是把酒店开到太空中。这家公司设计制造的一种充气式太空舱目前正在国际空间站中测试，到目前为止表现良好。如果通过测试，这种可充气式的太空舱就会正式成为国际空间站的一部分，成为宇航员的行宫。美国有一家名叫 Gateway 的组织就打算通过售卖彩票的方式来筹建一个太空旅馆。Gateway 就是大门的意思，从这家组织的名字就可以看得出来，他们想要在太空中给我们的地球村建立一座通向宇宙的大门。太空旅馆的外形被设计成一座直径 190 米的巨型摩天轮。在这座摩天轮上，安装着 24 个标准化的胶囊式太空舱。摩天轮上的大部分零件都是高度模块化的，以便能在太空中方便的完成组装。缓缓转动的摩天轮可以给太空舱提供大约 1/6 G 的人造重力。这让居住在这里的游客可以方便的行动，但又能充分享受太空中低重力带来的惬意。按照 Gateway 官网上提供的时间表，他们将会在 2027 年造好这座太空旅馆。对此，空间科学家格伦·莱齐评价说：太空旅馆的本质，就是一个高度模块化的太空站。由于它是民用产品，在建造上必然比国际空间站更加简单。所以，建造太空旅馆，并不存在科学瓶颈。但是，太空旅馆在太空旅游发展起来之前，即便提前造好，也没有足够客源。从这一点上看，太空旅馆的发展，是严重依赖维珍银河这样的太空旅游公司的。所以，太空旅馆的技术飞轮还没办法推动，需要先等待太空旅游业务进入环绕轨道后才会迎来发展的契机。首先，已经上市的维珍银河公司，他的商业首飞一旦成行，就会立即成为世人瞩目的独角兽。按照维珍银河的计划，明年，也就是 2020 年，会有 11 班太空航班发出。在网上广为流传的乘客名单中，著名演员安吉丽娜·朱莉、布拉德·皮特，名模帕里斯·希尔顿，著名导演布莱恩·辛格都赫然在列。他们必然会带动更多知名人物，加入到太空旅游的热潮中来。波音、洛克希德马丁这样的老牌航空航天巨头必然不会眼看着维珍银河垄断所有的太空旅游市场。他们必定会奋起直追，顺势推出自己的太空线路。无论是宇宙飞船还是运载宇宙飞船的运载机都会向着大体型方向发展。只有体型更大，才能装载更多燃料，装载更多燃料，才能飞得更快更高。在不远的将来的某一次巴黎航展上，波音公司的双体式客机闪亮登场。不用说，这是波音公司太空飞船的运载机。很快，一些机场声称可以为这类大型运载机的起降提供便利，太空交通航线的概念呼之欲出。已经有洛杉矶、巴黎、北京、伦敦、东京等多家超级机场支持了太空船的起降。出门坐火箭，已经从科幻小说中走到了现实。此时的太空一日游票价已经下降到 10 万美元左右。而且，在激烈的太空旅游价格战中，这个价格显然还会持续走低，变得越来越平易近人。维珍银河将最新的太空船 4 号送入了地球环绕轨道，太空船在环绕地球飞行一个星期后安全返回地面。这次试验飞行搭载了 2 名宇航员和 1 名乘客，维珍银河通过互联网向全球直播了这次试验飞行的全过程。随后的几年里，其他竞争企业也先后完成了轨道飞行，还有 1 家商业公司的宇航员完成了时间长达 7 分钟的太空行走，并释放了一颗具有象征意义的人造卫星。这家公司的新闻发言人向记者透露，他们会很快开放游客的太空行走业务，而这个项目的票价将会低于 5 万美元。一家中国火箭公司将 10 个一模一样的金属仓体发射上天，并用很有创意的方式把这些金属仓体对接在一起。这家公司称这种金属仓体为太空集装箱。这些高度模块化的太空集装箱可以非常灵活的相互对接，形成复杂的太空建筑群。发射火箭的太空物流公司的运力终于被彻底激发出来。无数的太空集装箱被发射上天，太空运输价格战也从此打响，火箭发射价格一降再降的同时，化学火箭的潜能也被彻底的激发出来。这个时代催生了一种新的行业，名叫太空房地产。很快，仅供太空船短暂停泊的小型太空站逐渐淘汰。取而代之的则是规模越来越大的环形太空旅馆。这些巨大的太空建筑物，即便是在白天，也可以用肉眼在地面上观察到。对于地面上的人们来说，那些太空建筑，就是真正的天空之城。对于那个时代的人来说，没有进入太空，没有俯瞰过大地，应该是人生最大的遗憾了吧。太空旅馆中的环境安静而且舒适，人们在太空旅馆中居住的时间也变得越来越长。终于有一天，人类的第一位太空公民在太空旅馆中降生了，从此以后，在形容某个年龄段的人群时，我们又多了一个新词汇：太空一代。随着太空旅馆的诞生，人们在太空中生活的时间也会越来越长，各种生活、娱乐配套措施也会逐渐丰富起来。显然，银行也一定会开到太空中去，作为始终对新科技保持灵敏嗅觉的浦发银行，我相信他们肯定会把银行开到太空中去。可能大家听出来了，本期的预测似乎比我以往一些节目的预测都显得更为乐观。我承认在我做预测的时候，我挣扎着把时间缩短了好几次，理由很简单，因为我也有进入太空的梦想啊，我不想把普通人进行太空旅游的时代放到自己已经老得走不动的时候。我多希望人类进入太空的时代能够早一天到来。熟悉航天史的听众都知道，如果不熟悉推荐你收听科学史评话正在连载播出的《航天史》节目，段子手吴京平老师讲航天史非常精彩。50 多年前的人类对于太空时代的到来，要比现在的人类乐观的多。科幻小说大师阿瑟·克拉克著名的科幻小说《2001 太空漫游》就是最好的佐证，那个年代，即便是最保守的科学家也不曾想到这都 2019 年了，人类进入太空依然会如此艰难。但是，我乐观也有我乐观的理由，因为太空旅游项目的技术飞轮开始转动，而这个转动的小飞轮还将带动更大的飞轮转动，一环扣一环，未来已来。这就是本期的未来科技体验馆，下周我将再次带你深度了解不远的将来，虚拟现实技术到底能达到什么程度，电影《头号玩家》中的哪些体验有可能成为现实呢？咱们下期再见。
参考资料：
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_space_travelers_by_name
[2]https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/background/facts/astp.html
[3]https://www.nytimes.com/2017/03/30/science/space-x-reuseable-rockets-launch.html
[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Criticism_of_the_Space_Shuttle_program
[5]https://www.space.com/40545-spacex-new-falcon-9-rocket-launch-landing-success.html
[6]https://www.nytimes.com/2017/03/30/science/space-x-reuseable-rockets-launch.html
[7]https://www.washingtonpost.com/technology/2019/10/02/how-much-does-ticket-space-cost-meet-people-ready-fly/
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