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1 # 吾大俠剪輯
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2 # 科學信仰
殖民地外行星一直都是人類的一個太空夢,而受制於現有科學水平的限制,我們能夠覬覦的不過也就是太陽系內的行星,而且還只能考慮我們身邊的兄弟行星。而幸運的是,在我們身邊就有這麼一顆和地球較為類似的行星,火星。然而不幸的是,人類要想讓火星成為一顆能夠居住的行星,要做的事情還很多。
火星雖然擁有著很多和地球類似的條件,但是沒有防護的在火星上是絕對無法生存的,要將火星進行改造從本質上來講就必須要恢復火星的大氣,而恢復火星的大氣又要從恢復火星的磁場開始。對於重造火星磁場,科學家們有很多的設想,但也不過都只是停留在設想的層面之上,以人類目前的科學技術還遠遠做不到。
但是如果只是單純的在火星上建立基地,那麼還是可以做到的。我們都知道不久的將來,人類便要登陸火星,也許從此就會開始漫長的火星開拓歷程,但這絕對是一個漫長的歷程。人類要想將火星變為旅居地,就必須要讓火星具備自行供給必要生存條件的能力,從地球進行漫長的資源運輸顯然是一件極為不靠譜的事情。所以,人類殖民火星還是一個漫長的夢。
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3 # 使用者73167146589
地球最合適人類生存的原因是進化,地球幾百萬年前開始有了生命,生命進化過程中適應了地球的環境(地球的質量,太陽之間的距離和生態環境)。人類想把火星作為殖民地的原因是因為它和地球不遠,質量和地球差不多但生態環境不合適人類生存(空氣主要成分是二氧化碳)。現在的科學根本沒得辦法實現這個夢,以後科學更發達,應該可以的。
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4 # 諸葛小村姑
移民火星首批勇敢開拓團飛船票熱賣!創造人類歷史,把你的名字刻在第一座火星豐碑上!
這是一個系統工程,可不是500年前大航海時代,憑几條破帆船,三五個紅毛鬼就可以踏上征程的,那樣做在茫茫宇宙中就是送死。火星這個名字聽上去熱情如火,實際上冰冷荒涼,在火星生活,沒有高度密封的環境,是不可能的。總不至於大家每天穿著笨重的宇航服吧?如何啪啪呢?
火星基本情況:火星直徑只有地球的一半多一點,質量只是地球的14%,自轉24小時多一點,公轉687天,平均溫度,白天:-5℃,夜晚:-87℃,大氣的主要成分是二氧化碳,對人類是有毒的,由於體積小、質量小,其大氣層厚度只有幾十公里,表面大氣壓只有地球的百分之一,根本沒有保溫,穩壓可言,儘管大氣稀薄,可上面的風暴速度可以達到400公里/小時,目前探測結果表明,火星沒有微生物。
基地建設根據上述資料,火星是不會讓人們輕易佔領的,因此,首先要解決的是基地建設,這個基地建設不是三兩個帳篷,而是預備要50人以上的前哨站,還要有一到兩個備份。建設這樣的基地,難度要超過建造太空站數倍,因為無法將預製件從地球直接傳送到火星,最有可能的是在月球,利用上面的物資展開建設,比如建造大量的抗壓管道,耐壓艙,地面樁基,發動機總成,發電裝置等等,50人的生存,需要至少1000噸的水(迴圈利用/水冷)和食物,空氣也要合乎地球大氣組成,至少氧氣含量21%,氮氣含量78%是要保證的,這樣的壓縮空氣,體積和重量也是不容忽視的,這就完成了麼?早著呢,火星移民不可能等著順豐快遞送糧食吧,需要建立有效的食物供給機制,也就是模擬生態圈,這樣的裝置幾乎和上面的50人生活設施同樣巨大。
這樣算下來,整套系統該有15萬噸了,這裡面只是一個基地的用料並且是單程,沒有計算失敗返回裝置,算起來還真的無法實現。火星移民在上面總不能吃喝等死吧,他們要工作,拓展基地,就需要大量的機器裝置,內燃機啥的一定用不成,消耗空氣太厲害,只能採用電動機器,好在上面預備的時候,有發動機總成,建設一箇中等電站沒有問題。算算看,把將近25萬噸的物資運送到5500萬公里之外,只能一次性發射,因為火星和地球的公轉是不一樣的週期,控制飛行的火箭和化學工質幾乎等於所需物資,這就得是50萬噸,這一切幾乎都得在月球軌道完成,按照目前人類的科技水平,這樣做,大概需要200年!
一個悲觀的前提還沒有說,在此之前,咱們還得先在月球建造一個2000人居住的月球基地,才能夠滿足火星基地建設任務……這個大概要100年,傻眼了吧?
火星基地擴建完成了首個開拓站的建設,那些宇航員就算紮根了,頂多每10年輪流到地球度假一次,他們要非常辛苦地勞作,建設其他基地,資源當然儘量使用火星物質,並形成規模,迎接下一批100人的開拓團,就這樣,經過幾代人的努力才能夠建設成功5-10個大型基地,那時候才能夠規模化移民3000-10000人,成為火星城市,時間應該不會少於200年。
這樣算下來,500年就過去了,咱們還沒算經濟賬,要是報個價出來,估計人類不吃不喝500年,也幹不了。
洗洗睡吧!
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5 # 鍾銘聊科學
咱們人類是一種缺乏安全感的生物,明明地球還很適宜生存,但卻早已開始幻想在廣闊的宇宙中,找一顆星球做備胎,以便萬一有一天,人類把地球霍霍的差不多時,還可以有另一個星球生存。
但是,想要星際移民並不是隨便說說而已,據科學家觀察,一顆合適的宜居星球,需要滿足宜居帶的模型。
1,離星系中心不能太遠,也不能太近首先,要離星系中心不能太近,因為星系中間都是大質量天體,高能射線較多,無法生存。也不能離星系中心太遠,否則產生不了重元素。而太陽系就在宜居帶之中。
除了星系中心外,天體本身離所在的恆星距離也不能太近,太近溫度過高,人類無法生存;也不能太遠,太遠星球寒冷,且多為氣態星球以及沒有重元素。
在太陽系中,地球和火星就處於太陽系的宜居帶之中。
2,穩定的恆星有一顆穩定的恆星會不至於人類剛移民沒多久,就被迫要再次搬離。在這一點上,火星與地球也相似,太陽目前正處於穩定的時期。
3:有一顆較大的行星其實太陽系內有許多小行星以及彗星,據科學家估計,在奧爾特雲處有上萬億顆彗星,在柯伊伯小行星帶,還有大約10萬顆直徑超過100公里的天體。這些天體之所以沒有撞向地球,是因為木星利用強大的引力,把他們束縛在外圍,從這個角度上來說,木星也是地球的守護者。
木星也曾有防護失敗的時刻,那一次,撞向地球的行星造成了恐龍的滅絕。
因為以上火星與地球都類似,因此太空移民計劃,首先納入人類考慮範圍的便是火星。
4:有一顆相對於自身不小的衛星地球早期自轉速度非常快,甚至一天只有八個小時,但月亮的引力給地球起到了剎車作用,讓地球自轉速度慢了下來,達到一天24個小時。月亮的誕生,還撞歪了地球的自轉軸,讓地球從此自傳穩定了下來,並且有了四季。
不過,好在火星的自轉軸和地球差不多有個20多度的偏角,有分明的四季。而且轉速和地球 差得也不是很多。因此,人類如果在火星上生活,在這方面感受到的差異並不太大。
5:有大氣火星上雖然有大氣,但火星上的大氣密度不到地球的百分之一,而且,火星中的大氣成分和地球的也略微有些不同,火星大氣層主要成分是二氧化碳,其次是氮、氬以及少量的氧氣。沒有隔離紫外線所用的臭氧,這意味著紫外線能直接進入到火星表面,能夠破壞火星表面生命的蛋白質分子,和DNA,因此生物不能在火星表面生存。
6,有磁場地球之所以有生命,是因為地球的磁場時刻在保護地球生命免遭宇宙線的傷害。地球的磁力線以能量波的形式,從地心經過南極,然後進入高空,再從北極返回地心。因為恆星向行星吹來的物質是帶電的,而磁場的存在,就可以把這些帶電物質導去兩極。(因為兩極附近的磁力線垂直於地面,所以兩極地區輻射極大)
當一個星球的磁場很弱或者沒有磁場時,宇宙線就可以透過大氣進入星球表面,對生物造成嚴重的傷害。而據NASA好奇號探究表明,火星沒有磁場,這意味著火星並不適宜人類生存。
如果人類想把火星作為殖民地,需要做哪些準備?事實上,雖然科學家們探索到了火星上曾經存在過生命,但火星卻不適合人類生存。
天體物理學家迪米特里·艾特利(Dimitra Atri)曾思考過一個問題:為什麼火星和地球距離那麼近,但地球上生機勃勃,而火星卻一片荒蕪呢?
他解釋到:“這主要的原因就在於,相比地球,火星的大氣層幾乎可以忽忽略不計,因此火星的環境輻射量很高很高。其次火星也沒有全球性磁場,缺乏應對宇宙射線的保護層,因此我認為是這樣的差異,才導致了原本應該相似的星球,命運截然不同。”
而我們人類,雖然現在科技已經發到到能探測宇宙,或者發射好奇號去研究火星,但對這些改變天體大氣成分以及磁場的事情,還是無能為力。因此我們無法把火星當成殖民地,只能好好保護地球,畢竟我們能賴以生存的家園,只有地球一個。
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6 # 科學美少男
人類出現在火星上並不會太遙遠,只要資金充足,或許只需要10年,甚至更少。
自從我們第一次成功發射發射火箭以來,進入太空,殖民其他星球一直是人類長期以來的夢想。雖然從我們的角度來看,水星、金星和所有的氣態行星的環境都極其惡劣。不過,火星與地球有很多相似之處,科學家認為是比較“耐看”的,也是火星達人馬克思的心心念唸的殖民地。
最像地球的行星圖:地球和小不點火星
火星相比於地球更小,所以重力更小,大氣也更稀薄。它的表面沒有液態水,據我們所知,似乎沒有生命。我們火星上的空氣並不適合地球上的生物。宇宙射線和太陽不斷地轟炸著整個星際空間,而它也沒有磁場來保護我們免受致癌輻射的傷害,但它與我們的世界也有許多共同之處,包括我們在它的極地附近發現了一個和我們差不多的溫度範圍;也是差不多是24小時一天;也存在極地冰蓋;以及幾乎與地球相同的軸向傾斜。
圖:火星表面
從我們發射的著陸器和漫遊者中,我們發現了這個全新的世界,它的地形與我們在地球上看到的那些大沙漠並沒有太大的不同。
圖:或許遙遠的地方有一顆和地球幾乎一模一樣的星球,帶遙不可及
不過,它只是在太陽系中被譽為“最像地球的行星”,並非是適合人類宜居的行星,有種“看了一圈都不行,只能死馬當活馬,就你吧”的感覺。
人類居住條件如果我們的目標是讓人類這顆紅色星球,我們需要先邁出第一步,克服一些主要的障礙。不過,這僅僅只能讓人類登陸火星,爭取生存的機會,並且先遣部隊登陸的準備工作都需要至少長達幾個世紀。目前,我們還沒有找到經過測試的、可行的解決方案,以下是我們需要解決的幾個問題:
讓我們看看每一個,看看我們現在準備到了什麼程度,為了解決這些難題我們還需要做什麼。
殖民程序物資運送向太空發射重型物體似乎並不難,但發射一輛吉普大小的探測車(如火星上的“好奇號”)和運送人類以及他們生存所需的所有裝置是有很大區別的。將阿波羅宇航員送上月球的土星五號火箭,能夠發射大約30萬磅的重量。進入近地軌道(略低於月球的一半),但它需要一個650萬磅的火箭。(以今天的美元計算,每次發射的成本為32億美元)。送人登月並不難,只要錢到位。眼前最需要解決的問題是如果想飛往火星,那麼最大的載重量要比土星5號還少10%。
輻射也是個大問題,危及生命。大多數太空機構對於輻射對宇航員危害生命的最大限制約為1西弗( 1Sv=1000mSv, 1mSv=1000μSv),這數字看起來好像還挺寬裕,但要知道我們正常的輻射劑量是以微西弗為單位測量的(胸部X射線檢查為每次大約23微西弗)。
如果超出了地球範艾倫輻射帶的安全範圍,每天受到的輻射劑量約為2毫西弗。到火星的旅程通常需要7個月。還需要花點時間在沒有輻射保護的火星表面;每年會受到大約140毫西弗的輻射兩。如果想將輻射劑量降低到地球上的水平,可行性辦法是在身上覆蓋一層大約5米厚的防護層,這並不容易做到。
著陸在火星大氣中航行是很困難的,將沉重的負載輕輕降落在火星上是一項艱鉅的任務。這兩點實際上是互相矛盾的。你越用降落傘之類的東西來阻擋高速飛行,火星上的風就會帶你越快越偏離預定航線!人類曾經在火星著陸的每一艘宇宙飛船,其實都伴隨著巨大的風險。目前,資料顯示有超過一半的飛船沒有成功著陸和部署,就是因為以上兩個因素。
圖:火星著陸模擬
雖然“好奇號”探測器成功著陸,但是它只有900磅重(也就是8個瘦子)。如果想要將10倍“好奇號”的重量降落火星,目前來看幾乎是不可能的,需要前所未有的技術發展。如果有一個人在火星上發射推進器與飛船對接,幫助飛船降落,那麼成功的機率就會大很多,但火星表面的風速非常快,超過每小時100公里將使這成為更具挑戰性的任務之一。
維持生命圖:火星生物圈模擬
我們如何在火星上建立一個封閉的、能持續發展的“生物圈”?上世紀90年代末,科學家試圖模擬在地球上建造類似的“生物圈”,但以巨大的失敗告終。裡面的人不僅不能種植足夠的食物來養活自己,需要從外面補充食物來滿足基本的生存需要,而且實驗表明該實驗根本沒有與外部環境隔離!
一開始有8種不同的螞蟻在裡面,但幾個月後,它們都消失了,因為所在地“亞利桑那沙漠”的本地螞蟻入侵了進去,並且在競爭中擊敗了所有其他螞蟻,在裡面生存了下來,這相當於把殖民者趕了出來。如果螞蟻能進去,說明其他動植物也能有辦法出去。實驗需要創造一個絕對穩定的、絕對不透氣的空間,但是人類目前真的不知道要如何做到。
圖:火星偵察器軌道
除非我們能找到如何在火星上創造一個自給自足的環境,否則需要經常運送食物、水和其他人類生存所需的資源。實際上,這樣的機會並不多,因為每隔780天才會出現一個使飛船能從地球降到火星上的有利的軌道位置,這意味著每隔780天只能進行一次補給,我們將需要更大載重量的飛船,並且需要安全、平穩地降落在火星上。
總結用當前的技術沒有什麼是我們做不到的,但是它需要研究、人力、時間和持續的投入才能實現。科學家估計,需要10年時間,並且需要500億到1500億美元的資金。如果可以投入這筆資金,人類或許可以在10年內出現在火星上,就是像電影中《火星救援》的情節,在我們以後的生活中可能會出現。
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7 # 環球科幻
自從我們具備將裝置和宇航員發射到太空的能力以來,殖民其他世界一直是人類的長期夢想。從我們的角度來看,火星與地球似乎並沒有太大不同。當然,它稍微小一點,重力更小,大氣更稀薄更脆弱。它的表面沒有液態水,並且據我們所知,似乎沒有生命。我們無法呼吸其空氣,並且它沒有磁場來保護我們免受宇宙射線和太陽致癌輻射的影響。當然它與我們的世界有很多共同點,包括我們在其極地附近發現的溫度範圍,極地冰蓋以及與我們地球幾乎相同的軸向傾斜。
從我們送來的著陸器和漫遊車中,我們發現其地形似乎與我們在地球上看到的大沙漠的地形沒有太大不同。如果我們的目標是讓人類殖民紅色星球,那麼我們將需要克服一些主要障礙。我們還沒有準備好要對火星進行地形改造,因為這至少是一個長達數個世紀的專案,而目前的目標僅僅是讓人類有生存的機會。在沒有特定順序的情況下,我們需要清除很多障礙。
首先需要找到成功將重型有效載荷從地球發射到火星的方法,設計足夠的遮蔽層可防止宇宙和太陽輻射的影響,設計一個封閉的可居住的環境,與致命的火星外部環境充分隔離,並且是方便擴充套件的,並且需要有足夠的資源來自我維持(或不斷補充)。
將重物發射到太空中我們並不陌生,但是發射巨大的貨運和補寄飛船用以運送人類以及他們生存所需的所有裝置之間有很大的區別。在土星五號火箭,其發射了阿波羅宇航員送上月球,按今天的美元計算,每次釋出的費用約為32億美元才能實現這一目標。而火星的探險所需要的飛船更強大才行,所需耗費的資金更為龐大,所以需要找到更經濟的發射方法和技術。
還有輻射是一個大問題,令人感到很麻煩。大多數航天機構(包括NASA,ESA和RSA)對宇航員的壽命極限約為1西弗茲,這聽起來並不算太問題,但如果你意識到以微西弗茲為單位測量正常的輻射劑量後,那感覺就不一樣了。超出地球範艾倫輻射帶的保護範圍導致每天的輻射劑量差不多2毫西弗茲,通常大約需要七個月才能到達火星。還有在火星表面的時間,所以宇航員每年將獲得約132毫西弗的輻射。為了將輻射劑量減少到地球上的輻射劑量,需要更先進的材料防護技術用以抵禦輻射,但並不是那麼容易。材料問題是個大問題。
穿越火星大氣層很難,而且還要在火星上輕輕地降落非常重的載荷,這個確實是一項艱鉅的任務。火星風很容易會使飛船偏離航線,要使有效載荷降落而且十倍於其重量,將需要開發前所未有的技術,而且風險極高。火星的風非常快,在地表附近時速超過100公里/小時,這將使這成為極具挑戰性的任務。
登陸火星後,我們如何在火星上建立一個封閉的自我維持的“生物圈”?90年代後期,我們嘗試在地球上建立類似的東西來模擬外星生活環境,比如火星生物圈,而事實上這是一個巨大的失敗。內部的人類不僅不能種植足夠的食物來養活自己,而且不僅為了基本的生存而需要從外部補給食物,而且根本沒有辦法與外界真正隔離!如何在內部營造穩定,安全的氣密環境是絕對必要的。這是我們尚不知道如何克服的障礙。直到我們確定如何在火星上建立一個自我維持的環境之前,我們將需要經常為那裡的人類補給。這意味著要運送人類生存所需的食物,水和其他資源用品。其火箭發射視窗會異常忙碌,火星和地球每780天僅處於良好位置才能發射補給,這意味著我們需要大的有效載荷才能安全快速的抵達火星,並且我們需要補給飛船精確地降落到方便取得的位置。
要實現需要的技術,需要花費大量的研究,人力,時間和持續的投資。馬斯克 SpaceX公司的Starship星際飛船預計10年內能把人類送達火星,其超級重型火箭Super Heavy擁有 37個猛禽發動機,發射時火箭的總推力將達到7400噸,是此前人類歷史上推力最大的“土星5號”火箭3500噸推力的2倍多,關鍵在於可以快速重複使用火箭。使得發射成本降低到可承受的合理範圍。
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8 # 科學船塢
真正殖民火星,困難重重。
火星有著幾個重大的天生缺陷:
缺少行星磁場。在火星初形成的時候,火星可能是擁有磁場的,但隨著內部能量的散失,火星核心逐漸冷卻,液態金屬對流逐漸減弱,行星發電機效應趨近於停止,因此磁場減弱幾近消失。磁場消失之後的火星完全暴露在太陽風與宇宙射線的摧殘之下,大氣被剝離殆盡。
未來派,改造火星
天生缺陷之二:
火星相較於地球更遠離太陽,火星表面接收到的太Sunny輻射約等於地球的三分之一,溫度低並不適合地球生物生存。
天生缺陷之三:
火星缺少大氣,火星上的大氣壓只有地球的1/100,雖然在火星的兩極富含大量的乾冰(二氧化碳),採取加熱的辦法讓它們散發出來,但面臨的結果依然是被太陽風剝離出去。
火星兩極的乾冰
在某些設想中,意圖利用小行星撞擊、核彈爆炸、建造化工廠、加熱火星表面等等方法來給火星補充大氣,不過這些方法所需要的成本是難以估量的,而且很難在短期內奏效,不客氣的說,這些辦法還很科幻、還很未來,有限的時間之內,人類是辦不到的。
所以,人類殖民火星的初級階段不可能是建造科幻片中那些華麗的未來建築與基地,而是建造類似避難所式樣的火星堡壘,可謂是銅牆鐵壁,只有這樣才能抵擋住太空輻射。
建造這些設施顯然不能全靠人力,主要的還是靠機器人以及一系列自動化的裝置來完成,所以前期需要派遣大量的裝置、機器人上去,先鋪設太陽能電池板,由於火星上沙塵暴頻繁,需要定期的且有些頻繁地打掃太陽能電池板表面,防止被塵埃覆蓋住。
接下來就是就地取材了,在地球上有的,火星上都不缺,一些玻璃、金屬、塑膠都可以在火星上生產,經過長達幾十年的努力,一個擁有厚重混凝土防護的半地上堡壘就誕生了。在這座火星堡壘中前期可以容納幾十人在裡面做科學研究,前期的話,一些必需品還是需要地球上運輸過來的。
如果想過到實現上述的那一天,我想,不會太久,有個100年,我看完全可以的。
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埃隆·馬斯克比我們更有志氣。 為了這項寫作計劃,我跟馬斯克交談了六次,大多數時間都用在了談論怎樣讓他的火星計劃成為現實上。聽上去他只需要兩個東西就萬事俱備了:意志和辦法。 從傳統智慧的角度來看,這似乎是一個“有志者事竟成”的例子。我們在40年前登上了月球,這比個人電腦的出現還早15年,所以現在去火星似乎應該是一件完全可行的事情——唯一的限制因素就是意志的缺乏。

但馬斯克認為情況完全相反。我們擁有去火星的辦法,但是它耗資過於巨大,而這對殖民火星來說是行不通的。對馬斯克來說,缺少的是一種經濟上可以負擔得起的去火星的方法。他認為美國是一個“探索的國度”,稱這裡“凝聚了人類的探險精神”,並且相信如果去火星的花費便宜很多,就會有很多人產生意志。 如果有人告訴我曼哈頓帶陽臺的頂層公寓價格下跌了95%,我肯定有足夠的意志去租一套搬進去。但是它的價格還是那樣昂貴,所以我並沒有搬進去的強烈願望——我甚至都不會去考慮它。我之所以沒有在這樣一套公寓裡邊泡澡邊寫這篇文章,不是因為缺乏意志,而是因為缺乏辦法。 馬斯克認為去火星這件事也是一樣。與“有志者事竟成”相比,他似乎更相信“當你開始成事,有志者就來了”。

具體來說,馬斯克腦海中設想的模式是: 去火星的“航程”由乘客自己買單,就像地球上的公交系統一樣。其中的關鍵就是將票價降到足夠低,能夠有100萬人願意出資購買。他說:“想要去火星的人群和能負擔得起這趟行程的人群之間有一個交集,如果這個交集可以讓火星上的殖民地自給自足,那就是我們需要的解決方案。” 2002年,他做了進一步的探究:“我組建了一支團隊,花時間讓他們進行更加高效地建造火箭的可行性研究。情況就擺在那兒,沒有什麼能阻止我們做成這件事情。火箭技術從20世紀60年代開始就沒有實質性的進展了,甚至完全可以說是倒退了。” 我想我需要冷靜一會兒,來理理頭緒。馬斯克認定對太空旅行的花銷進行一場變革是解決這個重要問題的關鍵,並說“太好了!我開始行動了”,然後才突然想到“我還不知道該怎麼做”。我問馬斯克:“怎樣才能對太空旅行的花銷進行一場變革?” 馬斯克說:“數十年的創新,上百次實驗和失敗,幾千名聰明絕頂的人的努力。” “可是,從哪裡獲得資金來支援這些創新和實驗?沒人願意在一個規模巨大、需要耗費30多年還不能保證出結果的專案上砸上百億美元。” “我們把研究和開發的過程利用起來進行有利潤的太空遞送業務。為了測試創新的技術,需要進行許多次發射。政府和公司會付給你很多錢把衛星、貨物和人透過這些發射送進太空。一石二鳥。” “但是,怎麼才能知道如何發射東西進入太空?” “這需要花費數年時間從頭學習該怎麼做。自己建造所有的裝置,並且證明你擁有成功發射的技術,這樣才會有人願意僱你進行遞送業務。” 馬斯克的這些想法,決定了太空探索技術公司(SpaceX)的商業計劃。目前,SpaceX已經在這方面工作了13年。