|
編者按：本文來自微信公眾號“甲子光年”（ID:jazzyear），作者：劉景豐，36氪經授權發布。 美國東部時間5月30日15時23分（北京時間5月31日凌晨3時23分），佛羅里達肯尼迪航天發射中心39A發射臺，人類首次實現了商業載人發射！ 這一次，創造歷史的又是馬斯克。 他成立的商業航天公司SpaceX旗下的第二代載人“龍”飛船（下文龍飛船，均指二代載人龍飛船）剛剛搭載著兩位宇航員，道格拉斯·赫爾利和羅伯特·本肯順利進入太空。這是自2011年之后，時隔9年，美國在本土執行的第一個載人航天任務；更是全球第一次由私有企業實現的載人發射。 為了這一次龍飛船的成功發射，SpaceX已做了足足6年的準備： 2014年，與NASA簽訂合約，開始正式打造載人航天項目； 2016年1月，完成飛船降落傘測試。 2019 年3月，二代龍飛船攜帶假人試飛成功，不過一個月后，這臺成功試飛的飛船在例行靜態點火時突然起火爆炸； 2020年1月搭載假人測試逃生系統，并主動引爆了搭載飛船的火箭“獵鷹9” 號，獻奉上了史上“最貴煙花”； 更別提此前上千次的發動機靜態點火測試、近百次的降落傘測試和數十次的海上救援回收飛船測試…… 巨大的技術和工程挑戰，也讓龍飛船發射日期一再推遲，從最初樂觀設想中的2015年一直推遲到了今天。 而原定于3天前（美東5月27日16時33分）的發射任務也在當天發射前因天氣原因被緊急取消。 就在此次龍飛船發射的前一天（美東時間5月29日13時49分），SpaceX旗下星際飛船（Starship）SN4原型機在測試中發生爆炸。現場火光沖天，火球甚至將火箭運載車吞沒。 好事多磨，好在此次星際飛船爆炸未影響本次載人龍飛船發射進程。 一周前，對發射躊躇滿志的馬斯克曾在Twitter上寫道“睜大你的眼睛，望向天空”。 很好！他沒有讓我們失望。 值得一提的是，SpaceX在本周二還公布了另一個好消息——新獲得了3.5億美元融資。這位太空狂人的星際探索夢又多了些砝碼。 龍飛船發射成功，新融資到賬，在創辦SpaceX整整18年后，太空狂人馬斯克離上火星又近了一步。 1. 歷史性時刻發射前半小時，兩名宇航員道格拉斯·赫爾利和羅伯特·本肯已早早坐進龍飛船，等待最后的發射。 作為首批執行商業載人飛行任務的宇航員，鮑勃·本肯和道格·赫爾利不僅有20年的太空經驗，還都開過航天飛機。 道格拉斯·赫爾利是美國海軍陸戰隊中校、試飛員。他曾駕駛過“奮進”號和“亞特蘭蒂斯”號航天飛機執行任務，其中就包括2011年美國航天飛機退役前最后一次飛行——“亞特蘭蒂斯”號航天飛機執行的謝幕任務。 羅伯特·本肯是一名工程博士、空軍上校。他曾兩次參與“奮進”號航天飛機飛行任務，并進行過6次、共超過37個小時的太空行走。他們早在2018年就被NASA選定進行龍飛船的首飛，為這一次飛行任務已等了2年。 龍飛船內部設計走白色極簡主義風，很像高級轎跑。飛船內有7個座位，3面圓形窗戶。在座位前上方，是飛船的顯示和控制模塊。 兩位宇航員的太空服則由曾為蝙蝠俠、超人、蜘蛛俠、美國隊長等漫畫英雄設計電影戰衣的好萊塢服裝設計師何塞·費爾南德斯操刀。當然，這酷炫的太空服也必須通過NASA的各項嚴苛測試，以滿足航天任務所需的功能性和安全性。 發射1分鐘后，火箭將飛船推入8.1千米高空，此時飛船飛行速度已經達到1000公里/小時。5分鐘后，飛船飛行速度已經超過1萬公里/小時，進入200公里的近地軌道。同時，“獵鷹9”號火箭也順利在海上平臺被回收。 飛船將在太空飛行19個小時，于美國東部時間5月31日10時與國際空間站對接。 此次發射的龍飛船，采用兩艙段設計方案，獨立飛行時可工作1周，對接狀態下可工作210天。 接下來的19個小時里，兩位宇航員將沿著地球軌道環繞飛行，并將于美東時間周四上午11點29分與國際空間站對接。 目前，SpaceX和NASA已把今年8月30日作為了下一次龍飛船發射的目標日期。屆時，會有4位宇航員被送上太空，其中3名是美國NASA宇航員，一名是日本宇航員。 2. 龍飛船有何不一樣？其實人類之前已有載人航天的技術，那么此次發射的龍飛船與此前相比有何不一樣？ 細數下來，龍飛船創造了多個世界第一： 第一個可重復使用的載人飛船； 第一個由商業公司制造的載人飛船； 第一個成功通過逃生系統測試的載人飛船； 得益于該項任務，SpaceX成為全球第一個把宇航員送入太空的商業公司； 從某種意義上，龍飛船的成功宣示了美國重返載人飛船的行列。 當今世界，能實現載人航天的國家只有三個：中國、美國、俄羅斯。 中國、俄羅斯選擇了飛船路線，目前技術下這種航天器只能使用一次；美國在1972年之前選擇用飛船來運送宇航員，但由于當時的飛船只能使用一次，1972年之后轉向航天飛機路線，好處是可以重復使用。 但設想中很美的航天飛機計劃的發展卻事與愿違。 航天飛機更像是一架用火箭驅動的飛機，這是它能重復使用的關鍵———大機翼在減速傘等設備的輔助下控制速度，進而控制升力的大小和方向，調節飛行姿態和位置，使航天飛機準確地降落在跑道上。但真開始投入使用后，它的缺點開始暴露，不僅成本沒降下來，安全性還無法保障。 航天飛機使用費用有多貴？通過一組數據來感受下，自1972年以來，美國共為航天飛機項目支出1960億美元，共執行飛行任務135次，分攤下來每次的發射成本約為15億美元，相當于每發射一次就燒掉1.5個 “獨角獸”。 更讓人擔憂的是，航天飛機的安全性始終無法保障。 1986年，“挑戰者”號航天飛機升空后爆炸，7名航天員遇難；2003年，另一架 “哥倫比亞”號航天飛機又在升空后發生爆炸解體，機上7名航天員同樣全部遇難。兩次事故，不但損失了美國5架航天飛機中的2架，還失去了14名航天員。人們對航天飛機的安全性充滿質疑：135次飛行失敗2次，算下來航天飛機的事故率達到1.5%，遠遠超出了NASA在設計之初估計的每10萬次飛行失敗1次的要求。 航天飛機事故成了美國人心中揮之不去的痛。這也是日后NASA為什么會如此看重載人飛船安全性能的原因。 2011年，在“亞特蘭蒂斯”號航天飛機執行完最后一次任務后，美國結束了所有航天飛機的服役。 此后，NASA與波音公司、SpaceX合作了“商業乘員計劃”，開展可重復使用的載人飛船項目。 最先做出成績的是擁有深厚工業底蘊的波音公司。2019年11月，波音旗下名為“星際客機”的載人飛船率先進行了緊急逃生系統測試，但測試時遭遇故障，飛船返回艙3個降落傘中有1個沒打開。 一個月后，“星際客機”在首次不載人的試飛中再次遭遇挫折——未能按計劃與國際空間站對接，只好提前返航。兩次測試失利令NASA大失所望。 “星際客機”的失敗，順勢把可重復使用載人飛船的首發機會讓給了SpaceX龍飛船。 龍飛船的逃生系統測試，是以一場“最昂貴的煙花”向世人展示的。 2020年1月19日，龍飛船搭載假人宇航員借助“獵鷹9” 號火箭升空。隨后“龍”飛船帶著假人飛離火箭，火箭隨即爆炸，在空中形成巨大的火球，被網友們戲稱為“最昂貴的煙花”。 飛船在大西洋上降落，測試成功。 這次逃生測試是載人航天史上的一次重大突破。 逃生測試是應對火箭發射意外最為關鍵的一部分。有了此次的成功測試，NASA和SpaceX 才下定決心進行真正的載人飛行。 安全性有了，還要考慮可用性——成本夠不夠低？ 龍飛船是可重復使用的，隨著使用次數增加，成本會逐步降低。 一份美方報告顯示：SpaceX龍飛船的報價為每座位5500萬美元。而波音“星際客機”的船票是每人9000萬美元，比SpaceX貴出60%。如果再跟航天飛機折合每次飛行花費15億美元的費用相比，龍飛船的費用是航天飛機的1/27。 這樣看，龍飛船無疑是目前最完美的載人飛船了。 3. 互相成就的SpaceX和NASA造出龍飛船的SpaceX如今大放異彩，其主要業務有三大板塊： 一是發射業務，對應獵鷹1、獵鷹9、獵鷹重型等運載火箭。 二是載人航天業務，對應今天發射的二代龍飛船和未來更大型的星際飛船星艦（Starship)； 三是志在打造天基互聯網服務的星鏈計劃。 實際上，包括SapceX在內，如今美國商業航天公司的欣欣向榮，都離不開背后的伯樂NASA。 上世紀90年代以來，美國航天工業開始被波音和洛克希德·馬丁公司壟斷，這兩家公司后來還聯合起來哄抬火箭發射價格，讓NASA身受其苦。 2003年，痛定思痛的小布什政府，開始對彼時仍處于壟斷地位的NASA和傳統軍工巨頭開刀。 這背后的邏輯是，政府主導和軍工巨頭壟斷下的航天項目沒有生存壓力，不僅缺乏創新動力，而且從子系統到火箭飛船成本都嚴重虛高。 小布什的做法很直接，頒布了兩道政令——《國家航天運輸政策》《美國國家航天政策》。這兩道政策最重要的作用就是將NASA的工作重心轉變到科學研究和深空探測領域。 此后，NASA逐步讓出近地空間業務，并向私營航天公司開放相關科研項目。換句話說，美國開始真正放開了商業航天的市場。 美國扶持商業航天的背后還有一個小插曲。在2011年美國航天飛機退役后的9年里，NASA不得不依賴俄羅斯的“聯盟”號載人飛船將宇航員送往國際空間站。 而且在這個賣方市場，俄羅斯“聯盟”號的船票也開始漲價，從2007年的單價2180萬美元漲到2018年已達8110萬美元。 對于世界頭號航天大國的美國來說，這有點太丟面兒了，自己的載人航天任務不僅要看別人臉色，還被別人宰。 為此NASA開始了一場賽馬——在載人航天最核心的運載火箭、貨運飛船、載人飛船和空間站四個方面，均扶持了一批明星公司和項目，可謂百花齊放。 比如運載火箭領域，既有的“宇宙神”和“德爾塔”家族火箭，也有諾格公司的安塔瑞斯火箭和SpaceX的獵鷹系列火箭； 在貨運飛船領域，基于運載火箭的基礎，SpaceX的貨運“龍”飛船和諾格公司的“天鵝座”飛船是最大贏家； 在載人飛船領域，最初有藍色起源、波音、內華達山脈集團和聯合發射同盟等公司，最后只剩SpaceX的龍飛船和波音的“星際航線”入圍； 空間站方面，佼佼者是畢格羅宇航，它專注于可充氣式柔性空間站的建設。2016年，其曾將一個重達1.4噸的畢格羅可充氣居住艙（BEAM）送到國際空間站，為宇航員提供太空工作休息場所。 在這場賽馬的“載人”賽道里，SpaceX是除航天老貴波音之外，獲得NASA最多資金扶持的公司。 自2006到2012年，NASA給SpaceX投資近5億美元，尤其當2008年獵鷹1號成功首飛，SpaceX成為第一個實現火箭發射的商業航天公司，NASA獻上“超級大禮”——與SpaceX簽訂了總額達16億美元國際空間站貨物補給合同。此后又與SpaceX簽訂26億美元的國際空間站人員運輸合同，支持其開發龍飛船，SpaceX的載人項目由此在2014年開始正式啟動。 此外，NASA的軟性扶持也不少，包括給人、給技術，爭取政策。 在人才上，SpaceX的成立就得益于NASA火箭科學家湯姆?穆勒的加入；此后也不斷有NASA人員加入SpaceX的傳聞。 就在今年初，前NASA載人航天計劃負責人威廉·格斯登邁爾也加入SpaceX，助力此次“龍”飛船發射安全。 技術方面，SpaceX公司的主力發動機灰背隼1上至關重要的噴注器，就來自于阿波羅計劃登月艙下降段發動機；SpaceX的2195鋁鋰合金以及攪拌摩擦焊也不用像其他國家航天機構那樣獨立研發，只需直接購買相關設備即可。 政策更是不用說，一任任總統前仆后繼地給與扶持。除了小布什總統的兩道政令，2015年2015奧巴馬政府又通過了《關于促進私營航天競爭力、推進創業的法案》和《商業航天發射競爭法案》，進一步壓制傳統軍工巨頭，為其他商業航天發展徹底掃清障礙。 NASA這種為他人做嫁衣的精神，讓世界其他地區的民營商業航天公司好生羨慕。 但成功除了看時代機遇，還要結合個人努力。 SpaceX的發展史，是一個一直為科技圈津津樂道的“勵志故事”。 具體到載人項目的研發中，SpaceX也充滿挫折。 2016年9月，搭載龍飛船的“獵鷹9”號火箭在發射臺爆炸，導致原定于當年12月的發射計劃一推再推，2017、2018，連連落空。 到2019年4月，SpaceX載人項目又在一個月內遭遇兩次重創： 先是4月20日，曾演繹過SpaceX測試首飛的第二代龍飛船在例行靜態點火時突然起火爆炸；幾天后，在龍飛船的一次返回艙著陸測試中，4個降落傘中有一個“主動未打開”，導致返回艙高速撞向地面。 這場爆炸讓NASA高層對一路高歌猛進的龍飛船項目開始謹慎起來，各種測試變得更加嚴苛。甚至NASA局長要求SpaceX年底前必須測試10次來證明安全性。 種種壓力襲來，作為總指揮的馬斯克卻出奇冷靜，甚至都沒在推文里提及這起事故，但他轉發了一篇文章：Tesla’s 11th Death Anniversary — No Joke!（特斯拉的第11個死亡紀念日——不是開玩笑! ）。 言外之意，SpaceX不會被一次爆炸嚇到，反而會越挫越勇。 后來的表現也確實如此，調查顯示，事故發生的原因是，飛船推進器的鈦金屬止回閥與氧化劑相互作用引發爆炸，而SpaceX此前的設計沒有充分考慮鈦閥門與氧化劑相互作用的極限條件。為此，工作人員徹底換掉飛船上的鈦金屬止回閥，采用一次性安全隔板burst disk替代。 2019 年 11 月，龍飛船再次進行了地面靜態點火測試并取得成功。 這個小波折只是把人送往太空的千萬道關卡中的一個。從這個意義上，SpaceX作為這一領域的前沿公司，是在幫所有后來者擋風和踩坑。 有了NASA的“保姆式”的扶持，再加上馬斯克天堅持到底的執拗，SpaceX脫穎而出成為“天選之子”并不令人意外。它值得。 SpaceX與NASA也共同創造了國家航天機構和民營商業公司互相成就的佳話。 4. 商業航天新時代多年前，登月第一人阿姆斯特朗站在月球表面，說了那句著名的話： “這是我個人的一小步，卻是人類的一大步。” 如今，龍飛船的一小步，也成為全球商業載人航天發展的一大步。 一方面，這將為未來更宏偉的載人太空計劃做準備。NASA上周末曾提到，這次的載人發射會將為月球和火星探索奠定基礎。 另一方面，這也標志著進入太空可能不再是“宇航員”的專利，這也是龍飛船讓大眾如此興奮的原因。 有消息稱，SpaceX已經和太空旅游公司Space Adventures簽下合約，雙方計劃在2021年年底至2022年年初啟動太空旅游計劃。 該太空旅游計劃所搭載的正是此次成功運行的龍飛船。飛船每次最多可搭載4名游客，每次可以在軌道中停留5天。但在升空之前，游客要先在美國進行數周的訓練。 當然，現在上太空花費不菲，船票可能高達5200萬美元，所以如果你還沒有掙夠幾個小目標，暫時離遨游太空有距離。 而未來，隨著技術的提升和載人飛船重復使用次數的增多，太空船票有望下探，太空旅行將有機會會逐步普及。 這對一直在浩渺宇宙中感到孤獨的地球文明來說，也許是一場浩蕩星際征程的起點。 在地面紛擾不斷的今天，龍飛船的發射，是一個值得所有人振奮的科技進展。 這輩子，你做好上太空的準備了嗎？ |
|
|
