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編按：
一家搖搖欲墜、瀕臨破產的新創公司，卻在一次次被斷言不可能後，陸續送獵鷹1號、9號升空，讓飛龍號入軌，甚至回收火箭、讓它再次飛行。今日，SpaceX承擔全球多數入軌載荷，獵鷹9號更是史上發射頻率最高、最可靠的火箭。
《重返大氣層》一書記錄的，正是2008–2020SpaceX的血淚轉折，從險些夭折到登頂全球太空霸主。作者艾瑞克‧伯格是「Ars Technica」資深太空編輯，獲普立茲獎提名，以第一手採訪收錄數十位工程師、高層與NASA官員的口述，Space X如何在破產邊緣，成功發射可回收式火箭，解決業界過往「拋棄式火箭」的經濟與環保問題、撐過兩次致命爆炸又讓 Demo-2在疫情陰霾中點火升空。本書收錄前所未聞的內部訪談與未曾公開的技術失誤，並榮獲經濟學人年度最佳圖書；一部讀懂馬斯克SpaceX 最瘋狂的工程血淚史！
SpaceX短期在航太領域沒有對手：它完成了過去只有國家級太空計畫才能做到的事。也因為SpaceX，國際太空站終於能進行真正具突破性的太空研究。馬斯克「對目標的絕對專注＋快速試錯改變戰略」的領導方式，帶領SpaceX團隊撐過一場場考驗，最終改寫了人類進入太空的方式，成功開啟了「第二次太空時代」，也開創了無盡的太空商機。
文／《重返大氣層》艾瑞克．伯格 著
從SpaceX創立初期開始，馬斯克就不斷談論火星。二○○二年，葛文．蕭特威爾第一次與馬斯克見面時，他便熱情洋溢地描繪自己在紅色星球建立人類聚落的願景。「他當時一直在談火星，談他的『火星綠洲計畫』（Mars Oasis），」蕭特威爾回憶道。「他之所以想推動火星綠洲計畫，是為了向世人證明：在火星孕育生命是可行的，而我們應該前往那裡。」當時SpaceX甚至還沒為第一枚獵鷹一號火箭切下第一塊金屬板。眼見馬斯克如此熱衷於火星，蕭特威爾覺得有些古怪，但她從未懷疑過馬斯克投身火箭產業的真正原因。
創業後的前十年裡，SpaceX專注於較小型的火箭。然而到了二○一○年代中期，馬斯克開始認真規畫前往火星的技術路線。他找上當時擔任推進技術長顧問的湯姆．穆勒，問了一個問題：要把一百噸貨物送上火星表面，需要什麼條件？在此之前，人類送上火星的最大載重紀錄僅有一噸，那是NASA於二○一二年讓價值三十億美元的「好奇號」火星探測車成功著陸時所創下的成果。那次任務採用了創新的「空中吊車」著陸技術，其程序危險到連設計團隊都將其稱為「恐怖七分鐘」（seven minutes of terror）。
而如今，馬斯克想降落的是其一百倍的重量。
最初，穆勒與馬斯克設想使用液態氫作為火星飛船引擎的燃料。液態氫是目前火箭引擎效率最高的燃料，尤其適合太空航行。相較於其他推進劑，以氫作為燃料的太空船能以較少燃料飛得更遠。然而，隨著穆勒深入計算，他發現天然氣的主要成分甲烷或許是更好的選擇。雖然甲烷的燃料效率不如氫，但液態甲烷更容易處理，也能以較低成本為火箭加注燃料。此外，甲烷的密度高於氫，因此燃料槽可以設計得小得多。更重要的是，和氫一樣，甲烷也能在火星表面製造，讓火箭得以補充燃料後返回地球。
馬斯克找來後來擔任SpaceX「火星開發首席工程師」的保羅．伍斯特，重新驗證穆勒的計算結果。結果證明數據無誤，馬斯克也同意將甲烷改列為火星火箭的主要燃料。「那是一個非常重大的決定，」穆勒說。「接下來的問題是：如何把火箭送回來？而事實上，回程比去程更困難。」
原因在於，返回地球需要大量甲烷與液態氧。即使只是把少量貨物以及太空人從火星送回地球，也需要為火箭補充超過一千噸的燃料與氧化劑。這可不是個小數字。在地球上，運送這麼多燃料大約需要五十輛大型油罐車。而火星上既沒有油罐車，也沒有加油站。
從理論上來說，在火星製造推進劑其實並不複雜。NASA目前就在國際太空站利用一種名為「薩巴捷反應」（Sabatier process）的化學反應，將二氧化碳與氫轉換成水。在這個過程中產生的甲烷通常被視為副產品，直接排放到太空中。然而在火星上，這套反應可以反過來利用，保留產生的甲烷作為燃料。潛在的原料供應幾乎取之不盡。火星擁有大量的水冰（water ice）可用來製造氫，而其稀薄大氣中超過九五％都是二氧化碳。真正的問題並非原料，而是製造推進劑所需的能源。
在瓜達拉哈拉的那場演講中，馬斯克也談到了火箭燃料問題。SpaceX排除了獵鷹火箭使用的煤油，因為那種燃料無法在火星製造。至於液態氫，則需要更大的儲存槽，且極難處理；它必須維持在接近絕對零度的低溫，否則就會迅速沸騰蒸發。「甲烷幾乎在各方面都更具優勢，」馬斯克說。「真正棘手的是能源來源，而我們認為可透過大規模太陽能板陣列解決。」
所謂「大規模」，其實一點也不誇張。穆勒與伍斯特估算，要製造一千噸液態氧與甲烷，需要持續兩年供應約七五○千瓦的電力。由於火星距離太陽較遠，接收到的太陽能不到地球的一半，因此可能需要約一英畝的太陽能板連續運作兩年，才能生產足夠的回程燃料。理論上可行，但難度極高。因此，未來搭乘星艦前往火星的人，多半將是一趟單程旅程。
然而，這類工程難題從來嚇不倒馬斯克。只要物理定律沒有禁止，那就代表可以做到。二○二○年初，我前往德州南部快速擴張中的星艦製造基地。巨大的白色帳棚下，SpaceX正在打造世界上最大的火箭。工廠裡充滿震耳欲聾的運轉聲與驚人的活力。馬斯克熱切地談論著火星殖民的未來。
「我們必須在火星建立一座能夠自給自足的城市，」他說。「如果來自地球的補給船因任何原因停止抵達，那座城市仍然必須存活下來，不管原因是什麼。問題在於，當補給停止後，這座城市會不會滅亡？想要真正做到自給自足，就不能缺少任何東西。所有要素都必須具備。不能說：『除了這一項小東西之外，我們已經完全自給自足了。』那就像說：『我們進行了一趟漫長的遠洋航行，除了維生素C之外什麼都有。』很好，接下來你就會得壞血病，而且痛苦地死去。所以，我們必須確保火星上也有那份『維生素C』。接著，開始大致估算一下規模。要讓火星城市真正自給自足，究竟需要多少物資？答案恐怕不會少於一百萬噸。」
距離穆勒最初完成那些計算已過了五年多，但馬斯克仍規畫讓每艘星艦一次運送一百噸貨物前往火星。這項載運能力已被納入星艦火箭的基本設計之中。然而，即使每次都能運送如此驚人的載重量，要累積到一百萬噸，仍需要令人瞠目結舌的一萬次星艦著陸。更不用說，在人類半個世紀的火星探索歷史中，成功著陸的任務總共也只有約十次，運送到火星表面的有效載荷加總起來不過區區幾噸。
當然，星艦的設計理念是可重複使用。但由於在火星補充燃料極其困難，其中大多數恐怕都無法返回地球。因此，馬斯克必須讓星艦變得足夠便宜。他表示，希望每艘星艦的建造成本能控制在五百萬美元。這聽起來或許已是一筆不小的金額，但與星艦相比，即使是再普通不過的太空船，造價往往也動輒數十億美元。而星艦絕非普通的太空船。它是人類有史以來打造過最大、推力最強的第二節火箭。而馬斯克想用五百萬美元將它製造出來。
我忍不住脫口而出：「這他媽也太瘋狂了。」
「沒錯，是很瘋狂。」馬斯克回答。
「我是說，真的太誇張了。」
「是啊，確實瘋得可以。」
我說：「放眼整個航太產業，根本沒有人在做任何接近這種規模的事。」
「沒錯，我同意，這完全瘋了，」馬斯克說。「傳統的太空思維模式不適用於我們正在做的事。我們想打造一支龐大的艦隊，讓火星變得適合居住，讓生命成為跨行星文明。而且每一艘飛船的載運能力都將超過土星5號火箭，還能夠重複使用。」
建造數千艘星艦的挑戰，以及在火星為它們補充燃料的困難，揭示了馬斯克與SpaceX看待通往星辰之路的根本思維。NASA的目標是探索。在阿波羅計畫期間，它曾將兩名太空人送往月球表面，執行短暫的探測任務。對於火星，NASA的構想同樣是讓少數太空人執行往返任務，並在他們返回地球時，以盛大的凱旋遊行迎接英雄歸來。但馬斯克並不想探索火星，他想定居火星。而這與人類過去六十年來在太空中的作為相比，存在著極其巨大的差異。
這是一項龐大到近乎荒誕的工程。而撇開所有工程技術上的挑戰不談，我心裡仍然留下了一個最大的疑問。
到底是誰要為這一切埋單？
