做完《生態建築》，李水旺開始做新一期視訊——《人類登月》：
55 年前，尼爾・阿姆斯特朗和巴茲・奧爾德林成為首批踏上月球的人類。他們與麥可・柯林斯一同乘坐阿波羅 11 號返回地球，在親眼見證此次登月的 6.5 億人心中，以及我們這些後來出生的人心中，開啟了從地球通往星辰的道路。如今，尼爾・阿姆斯特朗和麥可・柯林斯已離世，而 95 歲高齡的奧爾德林將軍仍是在世的傳奇人物。阿波羅 11 號三位太空人的功績將被世人永遠銘記，但奧爾德林在太空領域的貢獻，絕非始於也絕非止於那次登月任務。他是美國國家航天協會的理事，對協會許多長期會員而言，他就像家人一樣 —— 既是誌同道合的倡導者，也是致力於鋪平通往太空之路的科學家。為實現這一目標，他研發了眾多專案，並牽頭開展了多項努力。今天，我們將聚焦其中一個專案 —— 火星迴圈飛行器，如今它更常被稱為 「奧爾德林迴圈飛行器」。這是一種能夠低成本、安全地往返地球與火星，運送大量貨物的太空飛行器。
我認為，巴茲作為科學家和工程師所付出的努力，很容易被那次具有歷史意義的登月任務所掩蓋。1951 年，他從美國西點軍校畢業，獲得機械工程學位；之後在韓戰期間執行了 66 次戰鬥任務；1963 年，他從麻省理工學院獲得博士學位，其博士論文題目為《載人太空飛行器交會的空間視線製導技術》。隨後，美國空軍將他指派到 「雙子座計劃」。1966 年，他與吉姆・洛弗爾一同執行了雙子座 12 號任務，後來兩人均參與了阿波羅計劃，其中洛弗爾擔任了 「命運多舛」 的阿波羅 13 號任務的指令長。值得一提的是，在雙子座計劃的最後一次任務中，當飛船的計算機出現故障時，正是奧爾德林用六分儀和鉛筆導航，成功與 「阿金納」目標飛行器實現交會；同時，他還完成了人類首次完全成功的太空行走，順利完成了一係列被認為對阿波羅計劃推進至關重要的任務。即便他此後未在太空探索與發展領域再有任何貢獻，他在太空史上的地位也已穩固不朽。但正如前文所述，在那之後，他依然活躍在航天領域，包括長期擔任美國國家航天協會理事 —— 而我有幸擔任該協會的會長 —— 同時他還參與了火星協會指導委員會的工作。
說到火星，1985 年，奧爾德林提出了一種太空飛行器軌道概念，即 「奧爾德林迴圈飛行器」。他與他人合作完善這一概念，發表了相關論文，並提出了一些相關的替代方案。但究竟什麼是迴圈飛行器呢？簡單來說，迴圈飛行器有時也被稱為 「迴圈城堡」，這一名稱源於其隱含的角色與用途 —— 它本質上就是在地球周邊太空與火星軌道之間往返運送物資的 「擺渡船」。一旦建造出一艘或一對迴圈飛行器，並將它們送入特定的軌道模式，它們就能反覆繞經地球和火星，自身無需再消耗更多燃料，最多隻需少量燃料進行微小的軌道修正（不過，我們今天也會探討有動力驅動的迴圈飛行器版本）。這意味著，迴圈飛行器可以攜帶大量的防護層，以及船員在行星間航行所需的各類裝置 —— 但這些裝置無需被運送到行星表麵。如此一來，我們隻需發射一艘輕型穿梭機，搭載執行任務的船員即可，無需攜帶笨重的輻射防護層，也無需攜帶大量水、空氣，或是用於迴圈利用、淨化這些資源的裝置。
「迴圈城堡」 配備了充足的物資，能夠應對太空輻射、微隕石撞擊以及太空真空環境的長期 「考驗」。我們預計，早期的迴圈飛行器可能功能相對簡陋，但後期的迴圈飛行器或許會配備可旋轉的艙段，以通過自旋產生人工重力；還可能利用水資源養殖魚類和藻類作為食物來源，甚至建造遊泳池，並持續種植新鮮的農作物 —— 這不僅有助於迴圈利用二氧化碳，還能為船員提供一片充滿生機的綠色空間。當抵達火星時，搭載船員的小型穿梭機會脫離迴圈飛行器，飛往火星表麵或火星軌道上的空間站，隨後開展既定任務。理想情況下，在執行一兩次任務後，火星表麵將建成核反應堆，具備空氣、水和燃料的生產能力，以便在數月後為返回軌道的穿梭機補充燃料。當然，如果隻使用一艘迴圈飛行器，那麼兩次任務之間可能需要等待相當長的時間（數月之久）。
此外，迴圈飛行器本身也完全可以配備核反應堆作為動力源，這樣的飛行器能夠搭載 100 多人的船員團隊，甚至可能搭載更多人 —— 具體載客量取決於飛行器的規模。它們也可能高度自動化，在首次測試飛行時便可攜帶貨物進行投放。迴圈飛行器依靠的是最小能量轉移軌道，本質上是圍繞太陽形成一個狹長的偏心軌道，在兩個天體（此處指地球和火星）之間執行。以火星迴圈飛行器為例，它從地球飛往火星需要 5 個月，從火星繼續向外飛行、越過火星軌道需要 16 個月，再從火星軌道返回地球軌道又需要 5 個月，之後每 26 個月重複一次這一週期。
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我可以用一個類比來解釋：這就像一列不停車的大型空火車，行駛在一條固定的風景線路上。要將人員、裝置和物資運送到迴圈飛行器上，或是從迴圈飛行器上運下來，仍需像往常一樣消耗燃料，但一旦登上迴圈飛行器，這段旅程就有了寬敞舒適的生活空間。而且，那些用於 5 個月航行的重型裝置和可迴圈利用物資，隻需運送一次即可。人們通常建議使用兩艘執行在不同週期的奧爾德林迴圈飛行器，以縮短往返行程的時間 —— 一艘用於前往火星，另一艘用於返回地球。即便在遙遠的未來，我們擁有了速度更快的太空飛行器推進係統，能夠以巨大的能量消耗實現一週內往返火星（這對旅客來說無疑是絕佳選擇），通過迴圈飛行器運送貨物或不急於趕路的旅客，依然能帶來巨大的便利。
與太空發射視窗的常規情況一樣，時間安排仍是一個難題，但通過提前發射進入太空，我們可以避開天氣問題的影響。當然，若錯過了與迴圈飛行器的交會視窗，問題就會出現 —— 之後或許需要消耗更多燃料才能追趕上去。不過，交會視窗的時間跨度並不算特別緊湊；但如果火星軌道上冇有可供返回的空間站，那麼就隻能再次降落在這顆紅色星球上。這也是我傾向於支援採用迴圈飛行器開展穩健任務的原因之一：同時配備火星軌道空間站和火星表麵永久基地，隻需定期更換船員即可。這種配置意味著我們擁有更多的冗餘方案和備用計劃，而在規劃長達數億英裡、持續數百天的太空旅行時，冗餘方案再多也不為過。
這種（迴圈飛行器）方案並不僅限於地球與火星之間的航行，它適用於任意兩顆行星之間。我們之前提到 「地球周邊太空」 而非 「地球」，是因為迴圈飛行器可能運送的是來自月球或各類太空基地的物資，而非直接來自地球。因此，我們完全可以建造地球 - 金星迴圈飛行器、地球 - 土星迴圈飛行器，甚至火星 - 木星迴圈飛行器 —— 後者或許能將木星冰衛星上的揮發性物質運回火星，用於火星的地球化改造或類地球化改造作業。
迴圈飛行器也非常適用於往返木星的衛星 —— 木星周邊的輻射極強，因此，乘坐防護層較薄、燃料消耗較少的穿梭機進行短途飛行，抵達配備更厚重防護層的迴圈飛行器，再進行長途航行，無疑是理想選擇。它們也是核推進技術的理想應用物件，因為迴圈飛行器無需非常靠近行星，可以使用離子推進器或其他低推力、高效率的發動機。實際上，迴圈飛行器還可以設計成能為離開它的穿梭機提供少量助推，以幫助其節省燃料，之後再通過某種方式恢復之前 「借出」 的動量。
除了從行星獲取燃料，我們還可以在衛星上生產燃料，然後將燃料運送到軌道燃料庫或迴圈飛行器上，為穿梭機補充燃料。說到衛星，迴圈飛行器的執行模式不僅適用於圍繞恆星執行的兩顆行星，也適用於圍繞同一顆行星執行的兩顆衛星，甚至適用於小行星之間。
這種 「迴圈城堡」 能極大地提升木星衛星之間貿易的可行性：衛星之間的迴圈週期更短，而額外的防護層在這種環境下堪稱 「救命符」。它們還可以儲存冰物質，轉交給往返於木星 - 火星、木星 - 地球的迴圈飛行器，甚至是往返於木星 - 小行星帶的迴圈飛行器。核動力驅動的迴圈飛行器可以在漫長的航行過程中，利用多餘的能量將這些冰物質轉化為火箭燃料，同時補充自身的推進劑。實際上，這些冰物質可以通過無人駕駛的艙體、火箭運輸，或是從木衛三或木衛二通過質量投射器發射出去，隨後被解除安裝到燃料庫中，供穿梭機獲取水、燃料、空氣或其他所需物資 —— 這其中甚至可能包括迴圈飛行器上種植的多餘食物。
在橢圓軌道上執行時，飛行器在返程段本質上是 「墜落」 向目標天體，飛行速度會逐漸加快；而當它繞過主天體並再次向外飛行時，速度又會減慢，因為重力會試圖將其拉回。這意味著，在飛行器執行到兩顆目標天體中較遠的那顆外側、相對枯燥的航行階段，其速度會較低。因此，除了負責維護的船員外，我們不會讓其他人在這段時間待在飛行器上。接下來，我們將很快探討前往其他行星的長途航行會麵臨哪些情況，以及前往月球的更短途航行方案。
迴圈飛行器的大部分航行時間都處於 「死寂」 的太空中。這類飛行器可能高度自動化，設計初衷就是僅在往返兩顆天體的航行階段搭載人員，其餘時間則處於空載狀態。迴圈飛行器的軌道週期是兩顆天體會合週期（synodic period）的整數倍，或者說，當兩顆天體再次達到會合位置時，迴圈飛行器也會回到相應軌道位置。會合週期指的是兩顆天體再次回到相對彼此相同位置所需的時間。
地球繞太陽公轉的速度遠快於火星：地球公轉一週需要 365 天，而火星需要 587 天。但地球需要多繞幾周才能追上一直在移動的火星，因此，地球和火星都需要轉過遠超 360° 的角度，才能完成一次完整的會合週期 —— 這一週期為 780 天，即 2.135 年、25.6 個月或 111 周。頗具諷刺意味的是，在所有行星中，火星的會合週期是最不利於安排發射視窗的之一，僅次於金星（金星的會合週期為 584 天，即 1.6 年）。小行星帶內目標天體的會合週期通常約為一年半，而地球與其他天體之間的迴圈飛行器軌道週期則略多於一年 —— 因為這些天體繞太陽公轉的速度非常慢，地球隻需多繞一週多一點就能追上它們，而此時這些天體甚至還未完成一週公轉。
離太陽最近、公轉速度最快的行星 —— 水星是個例外，其會合週期僅為 116 天；我們的月球會合週期則為 29.5 天（這一點很實用，因為兩次滿月之間的間隔就是這麼久）。不過，月球繞地球公轉 360° 實際上隻需 27.3 天，而在這段時間裡，地球會繼續繞太陽公轉一段距離，因此，月球需要額外 53 小時才能回到與太陽、地球呈一條直線（月球位於地球背向太陽一側）的滿月位置。
地球的公轉週期為 365 天，因此地球與外行星的會合週期分別為：與木星 399 天、與土星 378 天、與天王星 370 天、與海王星 368 天、與冥王星 367 天。但這並不意味著往返這些行星的航行能有這麼快 —— 飛行器的公轉軌道半徑必須大於目標行星的軌道半徑，因此，整個迴圈週期必然會比外行星自身的公轉週期更長（木星的公轉週期約為 12 年，冥王星則長達數百年）。此外，迴圈飛行器每次經過行星時，也不一定會非常靠近行星。