李水旺新一期视频：
火箭和质量驱动器都有望將人类送入太空，但哪种方式能让我们走得更远、更快、更智能，
且成本更低？
今天，我们不仅要比较两种发射系统，还要比较两种太空旅行的基本方式 —— 火箭技术和质量驱动器。我们將探討每种方式的优缺点，因为两者都有各自鲜明的优势和劣势。大多数人已经对火箭相当熟悉，但质量驱动器是一个不太常见的术语，所以首先让我们简要介绍一下质量驱动器。质量驱动器的范畴相当广泛，包括化学动力火炮和轨道炮，但就我们今天的討论而言，我们將重点关注被称为直线电机的这一类別。这种电磁推进系统旨在沿著一条长轨道將物体或有效载荷加速到高速。它通过电能產生电磁力来推进有效载荷，將其送入轨道或送上不同的轨跡。因此，利用质量驱动器加速的有效载荷不需要消耗机载推进剂，避免了火箭方程的复杂性。这种有效载荷可能是一个货运舱，我们通常將其想像成一艘太空飞行器，它配备了推力装置和少量机载燃料供应，以帮助其达到轨道速度並在太空中机动，就像太空梭曾配备轨道机动发动机来实现这一目的，以及之后重新进入大气层著陆一样。要用於太空发射，质量驱动器需要具备四个关键特性。
第一个特性：低机械摩擦
理想情况下，其有效载荷应沿著轨道滑行，无需直接物理接触。这使得它能够实现高重复使用率，而无需因磨损而停机进行翻新。
第二个特性：低大气摩擦
理想情况下，质量驱动器应在近真空环境中运行，因为在稠密空气存在的情况下，高速会產生显著的阻力和热量。这使得它们非常適合月球等无空气的天体，但在地球或火星等有大气层的天体上，质量驱动器要么必须位於非常高的海拔处，例如火星最高的山 —— 奥林匹斯山山顶；要么如果无法实现这一点，发射轨道需要封闭在一个真空管道中，直到达到大气层足够稀薄的高度，太空飞行器才能继续向上穿过大气层进入太空。
第三个特性：加速度与轨道长度相关
出口速度等於加速度与轨道长度乘积的两倍的平方根，因此出口速度取决於加速度和轨道长度。由於存在平方根关係，要使速度翻倍，你需要將加速度提高到原来的四倍、將轨道长度延长到原来的四倍，或者同时將加速度和轨道长度都提高到原来的两倍。同样，要使速度变为原来的三倍，可以同时將两者都提高到原来的三倍，或者將加速度或轨道长度提高到原来的 9 倍（即 3 的平方）。因此，如果有效载荷能够承受极高的加速度，质量驱动器可以做得很短；但如果需要温和地加速有效载荷（例如载人质量驱动器的情况），质量驱动器就需要做得很长。质量驱动器需要在让有效载荷承受过大加速度与自身过长且可能成本更高之间找到一个可接受的平衡点。
第四个特性：与牛顿第三运动定律相关
作用力与反作用力大小相等、方向相反。火箭通过喷出燃烧后的推进剂来加速，这些燃烧后的推进剂就是火箭的反作用力质量。而质量驱动器通常固定在行星天体上，因此当它加速飞行器时，反作用力质量是整个行星天体的质量。质量驱动器依靠行星的固体质量来產生推力，就像我们走路或跑步时所做的那样 —— 我们依靠地球的质量来推动自己前进。我们可以（而且很可能会）让质量驱动器以高加速度运行，尤其是用於货运舱时；但长距离、低加速度的质量驱动器使我们能够在需要的情况下实现低加速度，例如对於那些因健康状况限制而无法承受高加速度的太空游客，或者对加速度敏感的货物。火箭的飞行过程也较为顛簸，而质量驱动器的运行通常比火箭更平稳、更稳定。如果质量驱动器以 4 倍重力加速度（4g）运行，那么到达低轨道速度的行程仅需 199 秒，即略超过 3 分钟，轨道长度为 482 英里（775 公里）；以 9 倍重力加速度（9g）运行时，到达低轨道速度的行程將持续 88 秒，轨道长度为 214 英里（345 公里）。这个 9g 的限制大约是大多数人能够承受的最大值，而且即使如此，也只有身体健康的人才能在短时间內承受。然而，加速度更高、轨道更短的质量驱动器可用於將货物或其他物资送入太空。大量货物可以承受 100g 甚至 400g 的加速度，相应的发射持续时间分別约为 8 秒和 2 秒，轨道长度分別为 19 英里（31 公里）和 5 英里（8 公里）。不过，在地球上，你很难找到基於 400g 加速度设计的质量驱动器，因为所需的轨道长度太短，无法有效穿越大气层。但在月球上，由於没有大气层的阻碍，一个 400g 的质量驱动器仅需约 360 米（1181 英尺），即四分之一英里长的轨道，就能以 1680 米 / 秒的速度將有效载荷送入月球轨道，这大约是地球轨道速度的五分之一。同样，在火星上沿著奥林匹斯山一侧建造的轨道也是可行的。质量驱动器在月球相关概念中尤其受欢迎，可用於將月球上的燃料、散装金属或开採的岩石送入太空。其工程挑战更容易应对，还能避免与发射台和月尘相关的问题。质量驱动器也適用於小行星，採矿者可以利用它们將物资送回地球。它们还可以在行星之外使用，將太空飞行器加速到星际速度，甚至为其减速 —— 不过后者是一个相当复杂的话题，我们今天暂不深入探討。稍后，我们还將进一步探討其工程设计和经济性。
现在，让我们把焦点转向火箭。火箭技术的基本原理是动量守恆。动量等於质量乘以速度，因此如果將物体的速度翻倍，其动量也会翻倍。由於动量必须守恆，任何动量的增加都会被其他地方大小相等、方向相反的动量变化所抵消。当你蹬地跳跃时，你实际上会给地球一个相反方向的相同动量；然而，由於地球的质量大约是人类的 1000 亿万亿倍，它获得的速度只是我们的极小一部分。在太空真空中，没有可藉助的施力物体，因此火箭通过从尾部喷出物质来推进自身。这种推进剂可以是任何物质，但在化学火箭中，它通常是燃料燃烧后的废气。推进剂从火箭尾部喷出的速度被称为排气速度。一般来说，废气温度越高，其分子运动速度就越快；在相同温度下，分子质量越轻，运动速度也越快。例如，一些火箭使用氢气和氧气作为燃料，氧原子的质量是氢原子的 16 倍（氢原子的质量约为 1 原子质量单位，1 原子质量单位约等於一个质子或中子的质量）。在相同温度下，单个氢原子的运动速度是氧原子的 4 倍，因为 16 的平方根是 4。虽然由於温度带来的高速度，原子氢本可以成为一种极佳的推进剂，但大多数火箭的废气粒子质量更重。例如，在氢氧火箭中，废气主要是水（18 原子质量单位）；而在使用煤油（rp-1）等碳氢燃料的火箭中，废气包括水和二氧化碳（44 原子质量单位）。在相同温度下，这些质量更重的分子的运动速度明显慢於单个氢原子。它们是燃烧过程的產物，为火箭推进提供能量；而单个原子或小分子则需要通过核灯泡或微波束等方式加热，这些都是我们在其他地方討论过的话题，如果你感兴趣可以进一步了解。如前所述，在相同温度下，分子质量越大，运动速度越慢。因此，当二氧化碳分子以 1000 米 / 秒的速度运动时，水分子的运动速度为 1563 米 / 秒，而单个氢原子的运动速度则高达 6633 米 / 秒。如果我们设想一种驱动装置，它只是一个大型微波装置，將推进剂加热到燃烧室在不熔化的情况下所能达到的最高温度，並且其能量来自瞄准它的微波束，那么我们显然会选择氢作为推进剂。我们也可以通过离子驱动器中的雷射来实现这一点 —— 离子驱动器利用电磁力將离子作为推进剂喷出，其原理类似於一个小型质量驱动器。燃料和氧化剂通常与太阳能或核能等能源一起携带，而离子则作为推进剂。这一点非常有用，因为在这里以及在大多数核驱动装置等非燃烧驱动装置中，你的废气或推进剂可以是高温且高速的氢，而不是质量更重的燃烧產物（通常是水和二氧化碳，与燃气汽车的废气成分相同）。
火箭面临的一个关键挑战是需要同时携带燃料和氧化剂。与汽车和飞机不同，汽车和飞机从大气中获取氧气，而隨著海拔的升高，空气会变得稀薄，使得依靠大气中的氧气变得不切实际。虽然一些吸气式设计（如协同吸气式火箭发动机，saber）可以同时作为喷气发动机和火箭发动机工作，但大多数火箭都需要自行携带氧化剂。与氢相比，氧气的质量较重，在氢氧火箭中，燃烧氢和氧气时，燃料仅占总质量的约 11%，而氧化剂占 89%。氢的低密度和储存挑战往往使其不如煤油（rp-1）受欢迎。煤油是一种碳氢化合物混合物，氢含量约为 15%，燃烧时会產生二氧化碳和水。虽然其效率低於氢氧燃料，但它更易於处理，並且与氧化剂搭配使用时能提供不错的性能，不过其排气速度明显低於纯水，更不用说单个原子了。火箭面临的另一个限制是其所能承受的高温。氢氧火箭在真空中的排气速度约为 4400 米 / 秒，而 rp-1 火箭的排气速度为 3300 米 / 秒，但两者的废气温度都极高，可达 67000 华氏度（4000 开尔文）。这些速度仍然低於进入近地轨道所需的 7800 米 / 秒（17500 英里 / 小时）。將物体的速度翻倍需要四倍的能量，而携带额外的燃料会增加重量，这些重量也需要被加速，从而进一步降低效率。
齐奥尔科夫斯基火箭方程表明，要使速度翻倍，所需的燃料量是原来的 e2 倍（其中 e 为自然常数，约等於 2.718），这意味著你需要大约 7.39 倍的燃料才能使速度翻倍。要使速度变为原来的三倍（这需要九倍的动能），你需要 e3 倍的燃料，约为 20.9 倍。要使速度变为原来的四倍，需要 e?倍的燃料，约为 54.6 倍；要使速度变为原来的五倍，需要 e?倍的燃料，约为 148 倍。这就是我们所说的 “火箭方程的暴政”。当在有巨大物体（如行星）可藉助施力时，提高速度所需的能量与速度的平方成正比。例如，將速度提高 2 倍、3 倍、4 倍、5 倍或 6 倍，所需的动能分別为原来的 4 倍、9 倍、16 倍、25 倍和 36 倍。然而，对於火箭来说，所需燃料的增长比例是 e2、e3、e?等，这意味著速度提高 2 倍、3 倍、4 倍、5 倍或 6 倍时，所需燃料分別为原来的 7 倍、20 倍、55 倍、148 倍和 403 倍。要达到 20 倍的排气速度，火箭需要的燃料量约为初始燃料量的 500 万倍，而使用传统火箭燃料，其速度只能达到 70 至 90 公里 / 秒，即使以这样的速度，前往半人马座阿尔法星仍需要 15000 至 19000 年，並且需要消耗不切实际的大量推进剂。化学燃料不適合星际旅行，这就是为什么我们要探索原子火箭等概念 —— 更多相关內容，请查看关於猎户座驱动器或美杜莎驱动器的 episodes。不过今天，我们的重点是离开地球，前往离地球相对较近的目的地，如地球同步轨道、月球和火星。
我需要强调的是，质量驱动器是一项远不如火箭成熟的技术。人类已经花了近一个世纪的时间来完善火箭技术 ——2026 年將是戈达德实验的 100 周年纪念。而质量驱动器在该领域相对较新。杰拉尔德?k?奥尼尔和他的一些合作者，如亨利?科尔姆、比尔?韦顿、比尔?斯诺和凯文?费恩等人，在 20 世纪 70 年代末的一个实验室中开发了一些线圈炮原型。用於从航空母舰上发射飞机的直线电机，即电磁飞机弹射系统，於 2009 年进行了原型测试，並於 2015 年安装在第一艘航空母舰上。因此，火箭具有巨大的先发优势，但隨著我们对太空探索需求的增长，火箭的替代方案也变得越来越有吸引力。spacex 等公司最近的进展刺激了太空经济的发展，而这一切都是通过火箭实现的，但这种不断增长的需求最终可能会推动质量驱动器和其他非火箭发射系统的发展。与质量驱动器相比，火箭的前期成本（资本成本）更低，但运营成本更高，因此在太空探索需求有限的情况下，火箭在经济上更具吸引力。质量驱动器通常被认为是一种资本成本高但运营成本低得多的技术 —— 一旦建成，它们可以频繁发射有效载荷，且每次发射的成本仅为火箭的一小部分，这使得它们非常適合高吞吐量的运营，例如將数百万人或数百万吨货物送入太空。这不仅仅是能源成本的下降 —— 事实上，燃料在现代火箭的成本中占比並不大。火箭有许多复杂的系统，这些系统必须在接近故障点的状態下运行，且冗余度极低，以减轻重量。正是为了实现极高的性能和相对於组件重量的可靠性，才使得火箭的成本居高不下。而质量驱动器是固定的基础设施，更像是桥樑或隧道，因此可以採用更保守的工程设计。
另一个推动变革的因素是，我们越来越需要寻找替代那些严重依赖化石燃料或温室气体排放量高的技术。质量驱动器可以由清洁的可再生能源提供动力，如太阳能、核能或水力发电。太阳能在太空环境中尤其具有优势，例如在月球两极，太阳能资源丰富且可持续。利用质量驱动器技术，实现太空发射的电气化具有明確的发展路径，因为质量驱动器能高效地將电能转化为动能 —— 而这对於长途航空旅行等领域来说目前还无法实现，因为电池的能量密度还远不及航空燃料。在地球上，发射过程中温室气体排放的减少可能会使质量驱动器成为火箭的一个有吸引力的替代方案，因为我们正在寻求更环保的发射方式。
安全性是质量驱动器的另一个显著优势。火箭携带大量挥发性推进剂，在发射过程中可能会带来重大风险。它们过於危险且噪音巨大，无法靠近人类居住区。这就导致了一系列旨在確保公眾安全利益得到持续优先考虑的法规，但发射提供商可能会认为这些法规繁琐不堪。此外，人们还必须从发射台周围和下风向区域疏散。而使用质量驱动器发射的太空飞行器不太可能偏离轨道，因为太空飞行器是沿著轨道飞行的，而且它们携带的燃料很少，这显著降低了在人口密集地区发生爆炸事故的风险。
当人们猜测为什么我们还没有使用质量驱动器来发射太空飞行器时，他们有时会提出一些担忧，例如建造长距离真空管道的难度，或者太空飞行器从发射管道到太空边缘的飞行路径问题，但针对这些问题，已经提出了合理的解决方案 —— 至少在理论上，这些解决方案並不违反任何物理定律或工程原理。即使质量驱动器发生灾难性故障，导致部件从空中坠落，也可以通过安装降落伞或將其建在远离人口密集地区的地方来解决，將其建在海洋中也是一个选择，这样可以避免诸如土地徵用等其他问题。
真正尚未解决的问题是，我们最有经验的那种直线电机，当试图將其升级到太空飞行所需的速度时，成本会变得非常高昂。这个问题与能量快速转换的成本有关 —— 通常在质量驱动器中，储存的电能会迅速转化为动能。假设我们希望將一个有效载荷以恆定加速度从 0 加速到 8000 米 / 秒：將 1 千克的物体从 0 加速到 1 米 / 秒仅需要 0.5 焦耳的能量；而將同样 1 千克的物体从 7999 米 / 秒加速到 8000 米 / 秒，则大约需要 8000 焦耳的能量。因此，峰值功率將出现在质量驱动器的末端，且该峰值功率与出口速度的平方成正比。如果质量驱动器需要长达数公里的长度才能使加速度处於可承受的水平，那么能量转换硬体就需要沿著质量驱动器的长度分布安装。
让我们设想一下，质量驱动器由许多电磁铁组成，每个电磁铁都配备了一些功率电子设备来控制其开关。假设这个质量驱动器设计用於將太空飞行器以 10 倍重力加速度（约 100 米 / 秒 2）的恆定加速度从 0 加速到 8000 米 / 秒。將目標速度除以加速度，得到加速到 8000 米 / 秒所需的时间为 80 秒。但在第一秒內，太空飞行器仅飞行 50 米；而在最后一秒內，它將飞行 7950 米。因此，太空飞行器在最后一秒內经过的电磁铁数量比第一秒內多得多 —— 不仅是更多的电磁铁，还有更多控制这些电磁铁开关的功率电子设备。当你计算（或积分）分布在质量驱动器长度上的所有更高功率储能和功率调节硬体组件的成本时，硬体的总成本大致与质量驱动器出口速度的立方成正比。这仍然比火箭要好，但成本仍然高得令人望而却步。
然而，有一些更新的质量驱动器架构，它们对分布在整个质量驱动器长度上的昂贵功率调节硬体的依赖程度较低。其中一种架构是变螺距螺杆发射器——它通过电动机在较长时间內使螺杆旋转加速，这降低了电能到动能转换相关的功率需求，然后螺杆的动能以不需要能量转换和昂贵功率电子设备的方式快速直接传递给太空飞行器。要理解其工作原理，可能首先需要了解磁性齿轮的工作原理。磁性齿轮的功能与普通齿轮相同，但它不依赖齿轮齿之间的机械接触，而是利用设计成相互嚙合的磁场。磁性齿轮就像机械齿轮一样，只是它在齿轮之间没有物理接触的情况下工作。蜗杆齿轮是另一种齿轮，其中一个齿轮是螺旋形的，另一个是普通齿轮。带移动螺母的丝槓的工作原理有点像蜗杆齿轮，只是它的螺旋齿轮將旋转运动转化为直线运动。这些被称为磁性丝槓驱动直线执行器的设备已经在一些研究实验室中製造出来。变螺距螺杆发射器是一种磁性丝槓驱动直线执行器，不同之处在於，由於螺杆具有变螺距，当螺杆以恆定速度旋转时，移动螺母会加速。
通过这种架构，电能会在太空飞行器到达之前的很长一段时间內逐渐转化为旋转螺杆（以及螺杆內部的飞轮）的动能。由於这种能量转换是在数分钟而不是微秒內完成的，功率较低，因此功率调节硬体的成本也较低。事实上，这种转换是通过螺杆內部的电动机完成的，就像你在普通量產电动汽车中找到的高效电动机一样。一旦螺杆加速到全速，它们就会以恆定的转速继续旋转。有一种称为自適应移动螺母的装置，它通过磁场与螺杆的螺纹耦合，而无需直接物理接触。这个组件被螺杆加速，並推动磁悬浮滑板上的太空飞行器沿著质量驱动器的长度前进。变螺距螺杆发射器的螺杆由钢製成，钢是一种相对便宜的材料 —— 我们甚至可以想像用石墨烯等材料製造强度更高、能够允许更高发射速度的螺杆，但要进入近地轨道，我们並不需要这么高的速度。由於螺杆留在地球（或安装质量驱动器的任何行星或月球）上，它们不需要按照火箭设计中通常採用的那种极高精度的工程裕度进行设计，因此製造成本相对较低。这有助於使该技术的资本成本处於大型太空计划的预算范围內。
这种发射器的一个版本於 2024 年在阿姆斯特丹举行的电磁发射会议上进行了展示，也在由英国行星学会主办的 “重塑太空” 会议上进行了展示，並且在电磁发射会议的论文集中有一篇配套论文，討论了该发射器在为期 22 年的火星人类前哨站太空计划中的应用。该论文提出，该发射器及其发射飞行器將在 10 个火星转移窗口期內，向火星运送总计 6152 公吨的设备和物资，这大约是一个 20 年的周期。但我认为，这种质量驱动器的一个关键特徵是其成本与出口速度的平方成正比，这使其相比早期的质量驱动器架构具有很大优势 —— 早期架构的成本主要由功率电子设备的成本决定，而功率电子设备的成本与出口速度的立方成正比。
要理解成本与出口速度的平方成正比的重要性，最好在双对数图上绘製成本与速度的关係曲线（对於仅收听音频的观眾，该图已显示在屏幕上）。由於变螺距螺杆质量驱动器的成本与出口速度的平方成正比，其成本 - 速度曲线是一条直线：如果速度翻倍，成本將变为原来的四倍。这条直线的具体位置取决於你所做的假设，例如发射器在其使用寿命內发射的有效载荷数量。该曲线假设发射器在其使用寿命內仅发射 6152 吨有效载荷 —— 考虑到当它不发射前往火星的物资时，还可以向轨道发射大量其他物资，这一假设可能不太现实。火箭的成本在该图上表现为一条指数曲线。这两条曲线在约 9500 米 / 秒的速度增量（delta v）处相交，这大约是火箭进入近地轨道所需的速度增量。因此，这些曲线表明，对於前往近地轨道的任务，火箭的成本与质量驱动器的成本相当 —— 不过再次强调，如果我们向近地轨道发射更多与火星任务无关的货物，质量驱动器的成本將会下降。我们只是在展示在更高速度下，质量驱动器相比火箭的成本优势。但如果我们的目標是將大量有效载荷送往月球或火星，那么就需要更大的速度增量。在这种情况下，火箭的成本会急剧上升，因为它遵循指数曲线。如果任务需要 12300 米 / 秒的速度增量，那么质量驱动器的成本將是火箭的 1/10；如果任务需要 15000 米 / 秒的速度增量，质量驱动器的成本將是火箭的 1/100；如果任务需要 17800 米 / 秒的速度增量，质量驱动器的成本將是火箭的 1/1000；如果任务需要 20000 米 / 秒的速度增量，质量驱动器的成本將是火箭的 1/10000。
如果你正在规划一项火星任务，並且希望该任务有较高的速度增量预算（例如，为了最大限度地减少机组人员暴露在太空辐射中的时间），或者希望该任务有较高的质量预算（例如，为了派遣更多机组人员、携带更多备件，並加强棲息地的防护，如使用奥尔德林循环舱，那么对於纯化学火箭架构来说，这些选择將大幅增加任务成本。然而，如果该架构使用质量驱动器，那么这些选择只会使成本小幅增加。
让我们回到与质量驱动器相关的其他一些挑战，並討论一些已提出的应对技术。其中一个挑战是大气加热。我曾谈到了使用主动结构（如洛夫斯特伦环）將整个发射器支撑在 80 公里的高度，以完全避免大部分气动阻力问题。我们之前討论过的一项名为 “星轨列车”的技术，提出了一种解决方案：在低层大气中，將质量驱动器封闭在真空管道內；在高层大气中，为太空飞行器配备热防护系统，以避免大气加热问题。根据这一概念，整个质量驱动器和大部分真空管道都位於地面，部分位於山侧，其余部分则悬浮在空中。“星轨列车” 概念提出，真空管道的高架部分將通过强大的超导线圈的排斥力来支撑。变螺距螺杆发射器基本上採用了与 “星轨列车” 支持者提出的类似技术：质量驱动器的部分位於地面或漂浮在湖泊或海洋表面（水下，以便船只和海洋生物能够不受阻碍地通过）；有一部分是穿过山体的向上弯曲的隧道，太空飞行器在其中转向天空；还有一段高架真空管道，太空飞行器通过该管道滑行，以避免在大气层最稠密的部分遇到气动阻力。
我认为高架真空管道是该架构中最令人难以接受的部分，因此让我们更仔细地研究一下这个想法。飞机本质上是大型铝管，能够在各种不同的高度可靠飞行。它们通常具有正压，即內部压力高於外部压力，以確保乘客的舒適度。然而，客机的机身设计能够承受一定程度的负压或超压 —— 有些设计能够承受 1 磅 / 平方英寸的超压，工程係数为 1.33，这相当於海平面大气压的约十分之一，也就是说，內部压力比外部压力低 1 磅 / 平方英寸。飞机的设计使其能够在这种压力下飞行而不会內爆。现在，在高架真空管道的最低点（靠近山顶），外部压力可能约为 7 磅 / 平方英寸，因此我们应该能够设计出一种带肋的铝管，其强度足以维持真空，且每米长度的重量不超过商用客机空机身的 7 倍。从工程角度来看，高架真空管道因此类似於客机的机身，但外壳稍厚，並配有更多的肋条，以帮助其在负压下保持圆形形状 —— 当然，它会比客机机身长得多。在较低的高度，虽然压力较高，但管道位於地面或漂浮在水面上，因此我们不必过多担心加固的重量问题 —— 就像潜艇可以被设计成能够承受足以压垮我们的超压一样。
接下来我们需要解决的问题是如何將高架真空管道悬浮起来。我们谈过將质量驱动器的高架真空管道悬掛在系留环上的可能性。然而，针对这个问题，还有一个我们之前未曾討论过的解决方案：用无人机为管道提供航空支撑。从无人机灯光秀中我们可以看到，大型无人机群可以被编程为以极高的精度编队飞行。专为农作物喷洒或包裹递送设计的无人机，让我们对用无人机提升物体的每千克成本有了一个很好的了解。因此，这个想法是：当每个火星发射窗口期到来时（当然还要天气允许），你指挥数千架无人机起飞，將真空管道抬升到大气层中。这些无人机可以通过管道上的电线从地面获取电能，因此它们不需要携带太多电池。最棘手的部分可能是位置保持 —— 无人机需要能够在面对阵风的情况下，將管道保持在太空飞行器预计飞行路径的中心位置，因为阵风会试图將管道推离原位。如果你是那种对 spacex 提出的塔架捕获方案持怀疑態度的人，那么你可能也会对这个方案的这一部分持怀疑態度，但这並不像 spacex 最近的超重火箭塔架捕获或早期太空梭发射那样，必须一次成功。此外，无人机產业的蓬勃发展可能会为这一方案提供很大的帮助，因为为经济中的其他用途进行的研究，会让你有多年的时间来调整无人机硬体及其控制算法，並且你可以在尝试让太空飞行器通过真空管道之前，在各种天气条件下测试该系统。因此，关於我们是否能够製造出反应足够迅速的无人机，在应对阵风以及大自然可能拋出的其他任何挑战的同时，將真空管道保持在太空飞行器轨跡的中心位置，这確实是一个尚未解决的问题，但这可能並不比用一对巨大的 “筷子” 从空中捕获火箭助推器的想法更疯狂。如果这个方案行不通，我们还可以使用巨型塔架甚至太空塔但显然，在我们製造出原型机之前，我们无法確定它是否能正常工作，以及工作效果如何。
与此同时，火箭仍然是太空发射最灵活和最易获取的选择。儘管质量驱动器可能提供长期的成本节约，但火箭的初始投资要低得多 —— 建造一枚火箭的成本大大低於建造一个质量驱动器，这使得火箭对於预算较小或发射频率较低的任务来说更实用。这让规模较小的公司或国家能够进入发射市场 —— 这本身就是一个非常 “重量级” 的领域（双关语）。这种较低的前期成本也允许更多的实验和定製，因为火箭可以根据特定的有效载荷和任务要求进行调整。在低容量方面（即有效载荷体积较小时），火箭表现出色 —— 它们可以製造为各种尺寸和配置，以处理从小型卫星发射到最昂贵的旗舰星际任务等各种任务。这种適应性使它们適用於各种有效载荷，从精密仪器到载人太空飞行器。此外，spacex 等公司开发的先进可重复使用火箭技术正在降低每次发射的成本並提高发射频率，即使有其他技术出现，也能让火箭保持竞爭力。
儘管人们常常担心火箭的安全性（由於燃料爆炸的风险），但现代火箭设计正在不断提高其安全性。在过去的几十年里，严格的测试、冗余设计和自动化技术显著提高了发射安全性。此外，火箭技术已被充分理解並受到广泛监管，数十年的运营经验为其安全协议提供了指导。火箭对环境的影响则更为复杂。目前，火箭发射的频率很低，因此我们可以忽略它们对环境的影响 —— 除了发射设施所在的局部棲息地，发射活动可能会对这些棲息地造成干扰。我们也有能力通过利用可再生能源或核能电解水来製造碳中和的氢燃料，用於火箭。总体而言，火箭提供了一种成熟、適应性强且具有成本效益的进入太空的方式，尤其是隨著新的创新不断提高其安全性、环境影响和可重复使用性。如前所述，在短期內，我们设想使用小型货运专用质量驱动器与火箭发射器协同工作，运送人员、敏感货物或非典型的大型货物。
总结
质量驱动器非常有前景，为我们提供了一种以现代发射成本的一小部分將大量货物和大量乘客送入太空的方式，但它仍然需要大量的研发工作；而火箭技术在不断进步，目前能够满足我们的太空飞行需求。不过，隨著时间的推移，我认为向使用质量驱动器的转变將会发生，我们也將看到它们在月球上的应用 —— 除非我们最终开发出更好的技术。