說起地球上最狂熱於太空探險的公司，那Space X肯定榜上有名。Space X執行長Elon Musk日前於第68屆國際太空聯盟(IAC)上宣布Space X的最新太空計畫，其中將預計於2022年利用載具BFR(Big Freaking Rocket)把第一批物資送上火星，並於2024年正式將人類送上火星，開始人類的火星殖民計畫。
BFR也能當高速交通工具
這次Space X的火星計畫之所以可行，過往太空計畫的弊病是費用太高，多數裝置都是一次性使用，而Space X即將開發的新型載具BFR，將可完全重複利用，且不只用於太空航行，也可以做為地球上的高速交通工具，從紐約飛往上海只要39分鐘、倫敦到杜拜只要29分鐘、東京至印度德里也只要30分鐘。透過BFR能讓地球上的任兩點的交通時間縮減至1小時以內。且搭載單引擎的Falcon 9已經連續降落成功16次，搭載多引擎的BFR據稱其安全性更高，並預計單座的費用將與客機經濟艙相當。
▲BFR不完全是用於火星計畫，衛星發射、月球計畫、國際太空站補給、火星計畫甚至是地球端點交通都是BFR的應用範圍。
▲BFR搭著第一節引擎從紐約的海上發射台起飛。
▲在軌道上拋棄第一節火箭，而這火箭的第一節結構仍可重複利用。
▲39分後BFR抵達上海的海上平台，裝上第一節火箭後，又能再度發射。
火星之旅不是單程票
BFR的第一節與第二節都可完全重複利用，並可運送150公噸的酬載進入LEO(Low Earth Orbit)近地軌道，若把BFR做為拋棄式模式火箭，則可提升酬載到250公噸。BFR第一節為助推火箭，搭配了31具Raptor引擎可提供5400頓的推力。第二節則可分為有人板與無人版，全長48公尺，並具備比A380還大的客艙，可容納80至100人前往火星，並有儲藏室、餐廳與避難所等設施。
由於BFR補充燃料後可重複發射，因此只要在地球軌道上進行推進劑補給作業，也就是俗稱的加油，就能直接前往火星。在火星完成燃料補給後，因為火星重力較低，不需要第一節助推火箭就能直接靠第二節的動力脫離火星。火星基地的燃料預計會挖掘水資源，並與火星大氣中的二氧化碳反應，可製造氧氣與甲烷。如果是前往月球，BFR則只需要在地球軌道補充燃料後，動力就足夠登陸並返回地球。
▲巨大的液態氧容器，採用碳纖維材質，可承受2.3倍大氣壓力，容納1000立方公尺、1200公噸的液態氧。
▲BFR可分為2節，左側是第一節搭載著31具Raptor引擎，推力達5400公噸。
▲Raptor引擎可使用液態氧或是甲烷作為燃料，最長噴射時間為100秒，登陸火星則需要40秒的噴射推進時間，測試引擎燃燒室壓力為200大氣壓力，預計提升到250至300大氣壓力。
▲引擎噴嘴共有6具，周圍的是用於太空推進的引擎，轉動的幅度與速度都比較小。中央2具則是用於登陸使用，噴嘴的角度與速度都比較大。
▲BFR第二節有2種設計，分別是無人版與有人版，差異在於前端的貨艙設計。全長48公尺、直徑9公尺。攜帶1100公噸的助推劑，最大發射酬載為150公噸。
▲此為有人版的第二節設計，最特別的是側面的三角翼，有分裂式襟翼設計，可應付不同密度的大氣環境。由右至左分別是，酬載艙、燃料艙、引擎。
▲加壓貨艙的空間比A380還大，共有825立方公尺。將配置40個環繞的客艙，中央則是用於餐廳、儲藏與緊急避難所。
▲藍色的是儲存240公噸甲烷的燃料槽，右邊綠色的則是860公噸的液態氧。因為降落時BFR姿態會大幅度變動，因而甲烷燃料槽中央還有個次級槽，用於降落時提供穩定的推進劑來源。
▲填充燃料是以尾部對接的方式進行，油料滿載的狀況可登陸月球不須補給，直接回到地球。
▲在地球軌道上補充燃料後，可直接前往月球不須補給，直接再回到地球。
▲在地球軌道上裝滿油料可登陸火星，由於火星重力較低，可直接靠第二節的推力脫離重力圈，燃料則是利用火星上的水與二氧化碳，製造氧氣與甲烷。
成本低酬載高是優勢
因為BFR具備重複利用的特性，相較於多數拋棄式設計更有優勢，單次發射成本能大幅低於現在的各式載具。且無人版BFR可在第二節貨艙中收納大型人造衛星，甚至是鏡片不用折疊的新型太空望遠鏡。
目前Space X已經著手進行建造推進劑槽與火箭生產所需的廠房，預計2018年第二季開始製作首艘BFR，2020年要送2艘BFR去火星，並搭載著火星基地需要的預備物資。2024年正式開始火星殖民計畫，當年度會送上2艘無人BFR與2艘有人BFR前往火星，並建構火星推進劑補給站。
Space X的BFR應該是目前地球上最可行且具有執行力的火星方案，說久也不久沒意外的話，我們等個幾年就能看到BFR正式服役，也宣告人類的太空探險時代再度來臨。
▲BFR酬載有150公噸。
▲若使用拋棄的方式，可乘載250公噸的物資上近地軌道。
▲2022年會先送2艘BFR運送物資上火星，2024年則是分別派送2艘無人版與2艘有人版上火星。
感謝詳盡的資料來源：宇宙世紀 UC 0000
