美国国家宇宙委员会曾经提交一份题为《2010~2060 年开拓宇宙新边疆》的报告,全文超过两百页,罗列一份按时间排布的太空推进方案。报告里面的节点,把往返太空、在地月之间落脚,一直延伸到长期的火星航行,拆成一段段可以落地的项目。
方案最先标出的节点落在 2020 年,目标建成太空公路。这套通道不等于太空梯,属于另一套低成本进出轨道的运输方案。早年通往太空的发射出口集中在卡纳维拉尔角、拜科努尔少数地点,单次发射开销很高。按照设想,Zeus 航空航天飞机可以从普通机场起飞,飞行途中切换动力系统。速度到达 4 马赫之前,依靠吸入外界气体压缩的涡轮喷气引擎;速度处在 4 马赫到 12 马赫,切换成超燃冲压引擎;冲出大气层之后,再启动火箭引擎。这种客运机型之外,配套还有无人两级货运火箭,货运的上面级轨道器,改造之后也可以承载乘客。火箭客机的技术门槛更低,只是能耗和成本比不上这款航空航天飞机。

等到太空公路、太空梯投入运转,2025 年前后,地球太空港会开始运行,作为整条线路上的第一个驿站。乘客搭乘 Zeus 抵达港口之后,换乘专门的宇宙联络船。这里同时存放推进剂,用作补给站。港口向外延伸两条长索道,潮汐力会拉动索道两端。朝向地球一端释放物体,物体会向着地表坠落;朝向深空一端释放物体,物体顺着轨道向外抬升。沿着两条索道投放飞行器和联络船,不需要额外消耗推进燃料,就能转移到预定轨道。
联络船会沿着航线去往月球,对应的规划放在 2030 年。月球轨道上会搭建月球太空港,从地球出发的联络船耗时两到三天抵达此处,再换乘登月船。联络船使用液氢、液氧作为推进剂,加装着陆结构就可以直接落到月面。船底配备陶瓷材质的空气制动装置,依靠大气阻力完成减速,省去大量燃料。月面物资供给会慢慢转向就地取材,氧气、水、食物逐步依靠月球本地资源产出。实验工厂的动工时间定在 2026 至 2027 年,正式工厂在 2030 年开工。月岩里面含有硅酸盐,可以提取氧气,铁、镍、镁、钛这类金属同样藏在岩层之中。开采之后,既可以在月球就地加工成品,也可以直接把月岩送往轨道工厂。

月面配套设施还包含地下宾馆。选址锁定熔岩隧道,地表往下 93 厘米之后,温度波动幅度明显收窄。整套生命维持系统,把舱内气压维持在一个标准大气压,室温稳定在 18℃到 24℃。首座宾馆设置两百间客房,附带餐厅、休息区域。墙面布设屏幕,向外投射周边地貌与太空景象。每一间客房配备卫浴、电视、可视通讯设备和健身器材。月球重力只有地球的六分之一,场地里面的乒乓球、网球需要增加配重,球台和场地铺设吸附地毯,鞋底加装吸附装置。宾馆附近配套封闭农场,农场内二氧化碳浓度达到地表大气的八倍,小麦、水稻、土豆、番茄生长周期缩短一半,收成可以提升至原来的 3.8 倍。农场旁边的牧场饲养微型猪、微型鸡、罗非鱼和蜗牛,供给驻留人员。
离开月球,下一站是火星。报告计划在 2030 至 2040 年搭建火星基地雏形,正式基地在 2050 年代初完工。火星拥有相当于地球百分之一的大气,地表留存水体,自转周期 24 小时 37 分,存在四季变化,地表重力达到地球的百分之三十八。但它和地球距离更远,早期基地必须做到自给自足。救援队伍从地球出发,抵达火星需要一年以上,规划要求同时建造两处地表基地,互为支援。火卫一福波斯、火卫二德莫斯上面,同样布置站点,两颗卫星和小行星类似,储存不少可用矿物,轨道上还要建造火星门户太空港。

跨越地球和火星之间漫长航程的载体,是预计在 2050 年完成的宇宙巡回航母。普通火星飞船每一次航行,都要在地球附近加速,抵达火星之后减速,来回消耗大量燃料。这艘巡回航母沿着环绕太阳的轨道持续航行,只在地球、火星两条轨道之间往返,不用反复加减速。单次航行耗时五到七个月,舱内搭建人造生态循环系统,氧气和水资源可以再生,种植作物,产出一部分粮食。船体设计预留长期独立航行能力,如果抵达火星之后换乘、补给环节出现故障,它能够独自航行,等到下一次行星交汇窗口。
整套方案把往返太空从专属航天任务,慢慢推向常态化出行。按照这份报告的推演,半个世纪之内,去往月球可以接近现在跨国航班的出行节奏,而火星旅行,则依靠这艘循环航行的航母,把远距离星际航行的能耗降到可控范围。