顛覆火箭產業不夠，SpaceX 要殖民火星

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明天中秋節，科技島讀休刊。大家可以專心地烤肉，同時讚嘆月亮的皎潔。

而有一個人心情應該格外不錯，那就是 SpaceX 的創辦人馬斯克。SpaceX 進展穩定，其合作公司星鏈（Starlink）甚至已經在考慮公開上市。而且 SpaceX 真的有機會帶人類再次踏上月球，「零距離」地賞月。

三週前我討論了馬斯克帶領 Tesla 挑戰汽車業的瘋狂。但要說瘋狂，普及電動車至少還是一個人有生之年能完成的事情。馬斯克在 SpaceX 的「正職」工作更瘋狂，也更加壯闊：殖民火星。

從太空熱到沉寂

探索太空也不是新點子。1969 年，美國阿波羅 11 號將人類送上月球，留下阿姆斯壯的名言：「這是我的一小步，卻是人類的一大步」。人類從此成為跨星際生物，「太空熱」達到高峰。

在阿波羅計畫的 10 年之間，美國持續發展火箭，前後共送了 12 位太空人登陸月球。探索太空成為人類共同的志業。小朋友夢想長大要做太空人，大人則熱烈討論太空的無限可能。如果請當時的人預測未來，他們大概會說「10 年內建立月球基地。20 年內登陸火星。50 年內建立火星基地」之類的。

然而奇怪的是，太空熱卻逐漸冷卻。人們對太空失去興趣了。如果把一個 1970 年代的人送到 2020 年，他應該會很疑惑：「手機、YouTube 跟 24 小時送貨是很厲害啦。但你們怎麼不上太空了？」

這種失落在美國格外突兀。美國是美蘇太空競賽的最終勝利者，卻逐步捨棄了領先地位。阿波羅計畫於 1972 年終止。1981 年，美國開始太空梭（Space Shuttle）計畫，主要是載送貨物或人員到近地軌道（Low Earth Orbit, LEO），如國際太空站（International Space Station, ISS）。30 年後，太空梭計畫於 2011 年終止。

從此之後，全球只剩下俄羅斯與中國有能力送人類至太空。美國仍能送貨上太空；但如果要送人，就必須搭乘俄羅斯的火箭。若說太空是一片「藍海」，那麼全球只剩下兩家船運公司了。

為何美國不再探索太空？

或許問題是反過來：為何當初美國願意探索太空？或許是因為冷戰的緊張情勢，使得美國願意花鉅資研究太空。然而隨著美國成為世界唯一強權，外部急迫性消失，其視線也從星空轉回地面。民眾質疑太空研究的成效，政治人物看不到太空帶來的選票。大家說：「先解決眼前的問題吧。」於是 NASA 預算連年降低，錢移到更眼前、更有選票的議題上。

《小王子》」作者聖修伯里（Antoine de Saint-Exupery）說：「如果你想要造一艘船，不要鼓勵大家找木頭、分配工作或是下命令。你要勾起他們對浩瀚無垠的大海的渴望。」馬斯克決心帶領人類再次出海，因為他比誰都渴望太空。

為何要殖民火星

為何馬斯克要殖民火星？每次聽到這主意，總是覺得有一些瘋狂。但馬斯克認為不殖民火星才是瘋狂。他認為人類的當務之急是建立「星球冗餘」（planetary redundancy）。也就是萬一地球出現生態浩劫，人類仍可以在其他地方延續下去。

當然你會問：地球人類滅絕的機率有多大？答案是近期內的機率非常小，長期的機率相當大。在地球 50 億年歷史中，已知發生過 5 次的大規模生物滅絕事件。最近的一次是白堊紀的恐龍滅絕（隕石）。其中 3 次的原因尚未有定論。

除了隕石之外，太陽閃焰（super flare）、地球磁極倒轉、黑洞、伽瑪射線爆炸、外星人攻擊等，都足以毀掉地球上的生態。（我知道這是老高與小茉的研究範圍）人類的科技發展也不斷提高自我毀滅的機率與效率。不論是核子武器、基因改造病毒、地球暖化、生態單一化，都有可能消滅人類。

說到底，人類是複雜、脆弱的物種。歷經百萬年演化後，人類已針對地球的環境高度優化，就像魚活在水中一樣。只要地球的環境稍微改變，人類就有可能無法生存。

若把地球的 50 億年歲月縮為 24 小時尺度，正好佔滿一個時鐘的鐘面，那麼人類的出現點「夾」在 11:59:59 與 12:00:00 之間，薄到幾乎看不見。農業革命、工業革命、電腦革命等，更是在最後的零點零零秒發生。

人類累積的成果如此珍貴；同時，你知道地球每數小時就會「當機」一次，刪除所有的硬碟記憶。而且過去 24 小時之內已經發生了 5 次。身為人類，你該怎麼做？

馬斯克認為人類應該盡快備份到另一個硬碟上，因此他要殖民火星。對他來說，殖民火星是重要的工作，一般人關心的「眼前的問題」是立即的工作。為了立即的事而忘記重要的事，才是輕重不分。

馬斯克的目標是送 1 百萬人到火星上。讓火星有足夠的人口，能自給自足，不再仰賴地球的支援，成為真正的「備份」。

SpaceX 升空

在 SpaceX 成立的前 10 年，其努力成為一家合格的太空公司，能安全、穩定的送東西上太空。此處我省略不討論 SpaceX 多次度過危急存亡關頭的故事（同時馬斯克還要拯救特斯拉）。我們只要知道光是會發射火箭不夠。要送 1 百萬人去火星 — 或者說要讓 1 百萬人自願去火星 — 關鍵是必須讓前往火星的車票夠便宜。

馬斯克認為前往火星的單程票必須降到 50 萬美金一個座位，才會有 1 百萬人願意搭歷時 3 個月的太空船，到火星上搏一份新生活。有點像美國立國之初，人們前仆後繼開拓西部一般。但 SpaceX 要如何降低成本？

馬斯克歸納出有三個原因導致既有的火箭發射成本高昂：

第一，害怕風險。既有的太空公司主要生意來自政府，具有半官方的特質，往往官僚、害怕失敗。這些企業與政府形成共生，沒有競爭，因此保守、緩慢，缺乏創新與效率。

第二，過分仰賴水平分工。既有公司如同傳統車廠，習慣層層外包各個部件。每一次外包就墊高生產成本，也增加溝通成本。

第三，「用過即丟」。過去的火箭只能用一次，「票價」自然昂貴。也讓人覺得太空旅行高不可攀。

相反的，其他交通工具都可以重複使用，也促成今天的大眾旅遊市場。如果飛機只能單次使用，大部分人一輩子都搭不起飛機，也一定會覺得飛機是奢侈品。

針對上述的問題，SpaceX 從零開始，重新打造現代化的火箭。馬斯克計算火箭所用的原料，包括鋁、鈦、銅、碳纖維等，發現在原物料市場的成本價只佔最終火箭價格的 2%。比率遠低於其他機械裝置，顯現火箭有許多可以節省成本之處。SpaceX 也採用高度垂直整合的開發方法，打造自家的 Merlin 推進器，快速創新。

而 SpaceX 最劃時代的貢獻是讓火箭可以重複使用。這大大降低成本，也大大提高火箭的服務頻率。發射火箭變得更像飛機起降：火箭升空，釋放貨物（如衛星），降落，整理後，就可以再次發射。發射火箭的價格開始下降。

SpaceX 破壞太空產業

今天 SpaceX 的主業是為企業與政府組織送東西上太空。SpaceX 的載運成本已經毫無疑問是市場的領導者，也大幅提高火箭發射的供給量。這引發了一系列變化。例如既有企業，包括歐洲的 Arianespace、中國長征系列火箭、美國波音以及 United Launch Alliance 等太空企業紛紛積極消減成本，以跟 SpaceX 競爭。

其中，俄羅斯已經宣布退出商業火箭運送市場。歐盟則宣布補助 Arianespace 研發「類似 SpaceX 的回收系統」。波音則宣布開發針對 SpaceX 旗下 Falcon 9 火箭的新衛星設計。如果太空是藍海，SpaceX 已經成為最便宜、班次最頻繁的接駁船。拖著整個產業進入激烈的競爭。

商業火箭的蓬勃發展也帶動其他太空服務的成長。其中成長最快的是人造衛星。例如馬斯克另外創立的星鏈（Starlink）公司，已經申請在 2027 年之前部署 12,000 顆人造衛星。

12,000 顆衛星是什麼概念？目前地球軌道上僅有約 2,000 顆人造衛星。星鏈計畫把大量通訊衛星放在近地軌道（LEO，約離地表 500 公里），提供全球衛星網路。相較於傳統上通訊衛星會放在更高的地球同步軌道（Geosynchronous orbit, GSO，約離地表 35,786 公里），放在近地軌道的好處是地面不需要龐大的接收裝置；但缺點是衛星數量必須很多，以及衛星接觸較高的大氣摩擦力，損耗較快。

但星鏈不怕。因為 SpaceX 可以頻繁發射，所以可以持續的維護、更換衛星 — 更便宜的火箭供給創造了新的服務模式。未來受衝擊的卻是地面的電信商，如 Comcast 與中華電信。

目前 SpaceX 已經獲利，與競爭者的成本差距也持續拉大。今年估值達 460 億美金，並成功地將太空人送上國際太空站，讓美國再次進入載人太空強權之列。