SpaceX首次正式载人航天任务发射成功,助力美国重回太空

SpaceX首次正式载人航天任务发射成功,助力美国重回太空

NASA苦等十年,今日梦想实现。当选美国总统发来贺电,SpaceX首次正式商业载人飞行发射成功。龙飞船这款太空出租车,今天正式「开始运营」了。

撰文 | 泽南、微胖

美国东部时间本周日晚上19:27,在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心,猎鹰9号火箭发动机轰然响起,SpaceX载人龙飞船宣告发射成功。

这次名为Crew-1的任务是自5月31日之后,美国载人航天的第二次成功发射,也是首次正式商业任务。自此,SpaceX进入了定期运送宇航员往返国际空间站的新时代。

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一 缔造历史

本次飞船的发射克服了糟糕的天气,以及航天器封闭问题造成的延误。如果一切顺利,预计在27个半小时之后,龙飞船将于美东时间晚11点和位于400公里高空轨道上的国际空间站自动完成对接。

上天之后一个小时,任务指挥长迈克尔·霍普金斯告知地面飞船已进入轨道,可以看到地球的美景,并感谢SpaceX工程人员使得任务成为可能:「那是一段艰难的旅程。」

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本次飞行被认为是马斯克旗下SpaceX的首次「真正」的长时间载人航天任务,今年5月成功进行的Demo-2任务耗时两个月之久,虽然也与国际空间站进行了对接,但其主要的意义在于验证可行性。

今天发射的龙飞船载人舱被命名为Resilience,其发射任务是未来一系列国际空间站任务的开始——早在2014年,NASA就制定了半年一次飞行的时间表,计划在国际空间站和地球之间定期运送各国宇航员。今天的行动是SpaceX终于兑现承诺的一步,载人龙飞船是首个获得NASA认证的商业载人航天系统。

尽管到达了这一重要里程碑,但一些NASA官员仍然不愿意将载人龙飞船描述为已经「成功投入使用」。挑战者号和哥伦比亚号航天飞机当年失败的阴影仍在工程师们心中挥之不去。

「我认为在NASA,人们一直保持着紧张感,我们永远不愿宣告胜利,并从此停止学习和自满,」NASA商业太空飞行主管Phil McAlister在新闻发布会上说道。

「我有一种感觉,一旦将其称为可用的系统,我们不再保持饥饿感,进而不再警惕。」

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拜登发推:NASA和SpaceX今天的发射「证明了科学的力量」。

不过对于NASA来说,本次发射当然至关重要:因为它可以保证美国有办法把自己的航天员运送到宇宙空间站。SpaceX将成为NASA载人航天的主要供应商,载人龙飞船将帮助国际空间站承载更多航天员。联盟号可以搭载三人开展为期六个月的任务,而四座的载人龙飞船开始工作后,国际空间站的常住人口将会提升至七人。

本次任务中,飞船搭载的宇航员有四人,其中包括三名NASA宇航员Mike Hopkins、Victor Glover、Shannon Walker以及来自日本宇宙航空机构的Soichi Noguchi(野口聪一)。

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在和空间站对接之后,他们将会与十月份搭乘联盟号上天的三名宇航员,来自NASA的Kate Rubins,俄罗斯宇航员Sergey Ryzhikov与Sergey Kud-Sverchkov会面。

由于人数众多,Mike Hopkins在出征前指出,国际空间站上的空间不足,在任务执行的一段时间内如果想睡觉的话,一些成员将不得不在对接中的载人龙飞船上找地方。不过设计最多能搭载七人的龙飞船空间足够大,还配有洗澡间,条件应该不会差。

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这些宇航员有望在六个月时间内完成诸多科研工作。更重要的是,他们的这次旅程宣告了一段无船可飞时代的结束。

二 失落的十年

美国在1960年代和1970年代将宇航员送上月球,建造出世界上唯一的进出轨道的航天飞机,也曾嘲笑俄罗斯载人飞船的粗糙。

时过境迁,航天飞机却成为政府最为沉重的负担。

除了旧式设计给宇航员带来的安全隐患,作为最为复杂的航天器,每更换一个零部件,背后是特殊加工设备和维护保养人员的高昂成本。

由于航天飞机维修期的存在,一年也只能实现五到六次发射,远低于预设的一月两次。还有天价的发射费用,一次发射费用大约需要四、五亿。

1986 年的挑战者号航天飞机发射失败,带走了七位宇航员的生命。2003年,哥伦比亚号七名机组人员全部罹难。

随后,乔治·W·布什总统决定,由于过于复杂和危险,一旦国际空间站建设完成,剩下的三架航天飞机发现号、亚特兰蒂斯号与奋进号便退休并送往博物馆。

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挑战者号航天飞机灾难发生于美国东部时间1986年1月28日上午11时39分,在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心上空刚起飞73秒的挑战者号航天飞机发生解体,机上7名机组人员丧命。解体后的残骸掉落在美国佛罗里达州中部的大西洋沿海处。

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牺牲的七名机组人员。

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哥伦比亚号发射失败牺牲的七名宇航员。

结果,NASA不得不依靠昂贵的俄罗斯航天器运送宇航员往返国际空间站。

由于这种垄断局面的形成,联盟号的「船票」一路水涨船高,2018 年涨到了平均 8100 万美元一张。据统计,在过去的 9 年里,美国在这一项目上向俄罗斯支付了近 40 亿美元。

如果使用私企SpaceX的龙飞船,根据美国政府审计,每座价格大约低至5500万美元。

三 艰难转型

美国太空计划最终确定的替代方案不是技术创新,而是哲学和政策创新,也为马斯克这样的疯狂创业者崛起创造了生态环境。

2009年,奥巴马就任美国总统。处在财政赤字和金融危机加深之中的奥巴马提倡与商业太空公司合作。

2011年,复苏法案倡议商业太空合作计划Commercial Crew。该项目类似PPP(政府与社会资本合作),NASA 向公司提供资金,以开始开发可以将宇航员带入轨道的航天器。在航天器制造完成之后,这些私人企业还可以通过运营航天飞行服务来实现盈利。

在技术层面,NASA 也通过直接派驻技术人员和专利转让等方式, 帮助这些私营公司研发和验证关键技术和生产工艺。

然而,从传统迈向商业的转型并非康庄大道。

据《纽约时报》报道,加勒特·赖斯曼(Garrett Reisman)是一位前NASA宇航员,2011年从NASA退休后进入SpaceX,也亲身体验到了私营公司与NASA之间的不信任。

「我记得有一个家伙几乎不加掩饰地说,他们要杀了某人。」他很容易在演讲时听到这样的声音。

与此同时,国会也对这样的转型深表怀疑。NASA局长吉姆·布里登斯廷回忆道,「国会没有太多支持。」当时,他还是一名国会议员。

虽然奥巴马想更快,更努力促进这项变革,并考虑在2009年通过的经济刺激计划中隐瞒一项准备为其提供资金的规定。但是,由于国会和一些NASA高级官员的反对而被排除在外。

四 为什么是 SpaceX?

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周二,工人们正在准备SpaceX Falcon 9火箭和Crew Dragon,为发射做准备。

此次飞行的 SpaceX 猎鹰 9 号重型运载火箭,已经成为了航天领域的明星。此前,猎鹰 9 的一级火箭已经成功回收了 44 次。

与之搭档的龙飞船实际上是货运飞行器(装上座椅运人,拆掉座椅运货)。在此之前,为了达到「正式运行」状态,NASA必须让飞船达到载人级别。

这是一个非常耗时耗力的过程,最终通过两次测试飞行得以完成:一次是无人飞行,另一次是将两名航天员送到国际空间站。

NASA表示,此次Crew-1在上次飞行经验的基础上进行了「多次升级改造」。例如,飞船的太阳能电池板进行了加固。

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龙飞船航天器最多可容纳七名宇航员。左边为阿波罗服务舱;右边为龙飞船。

必须承认,疯狂的马斯克和SpaceX,并不是传统意义上的NASA承包商。波音和洛克希德以及其他公司都因为过分谨慎而花了太多钱, SpaceX却胆量惊人:

从设计、制造的高度垂直一体化到积极拥抱新技术,马斯克实实在在降低了航天工程的成本。SpaceX 工程师从上到下设计了航天器,包括计算机上的飞行软件和太空舱内的厕所(包括更漂亮的宇航服)。

在位于加利福尼亚州霍桑市的SpaceX总部,该公司的技术人员在此指导宇航员从头到尾完成任务。对于NASA而言,要适应这种安排(让出操作控制权,学会信任SpaceX)并不容易。

不过,在至关重要的安全问题上,NASA的工程师与SpaceX同行密切合作,他们可以接触到该公司最详细的计划。前者仍然有权判断SpaceX的系统是否安全,工作人员可以进行干预。

就安全性而言,SpaceX的系统远没有航天飞机复杂。在发射后的紧急情况下,SpaceX的太空舱可以将自身推离火箭,安全着陆。航天飞机没有这个选择。

事实上,SpaceX要为宇航员的安全负责,其程度是私营企业从未经历过的。

作为应对措施,SpaceX员工会收到关于两起航天飞机失事后的简报,并听取NASA资深员工关于该机构所犯错误以及如何避免这些错误的报告。

当新工程师加入这个项目时,他们被邀请参观肯尼迪航天中心的一个房间,这个房间并不对公众开放,里面陈列着航天飞机的残骸,这样他们就不会忘记他们工作的危险性。

SpaceX公司表示,第一批乘客在下降过程中没有危险。但公司决定重新设计隔热罩的一部分,以适应未来的任务。公司还对返回舱的降落伞进行了调整,比工程师们预期的距离更近。

猎鹰9号火箭在另一项无人执行的任务中出现了问题,在发射前关闭,随后该公司更换了火箭助推器上的两个引擎。

如今,NASA和SpaceX的领导人经常说,他们只有准备好了才会发射。马斯克还延续了他的传统,在发射前向全公司发送简短的电子邮件,鼓励那些认为火箭不应该发射的人告诉他。

太空飞行的风险几乎和登月计划时一样大。马斯克自己也明白这一点。

「我不是很虔诚的教徒,」今年5月首次载人试飞,两位宇航员安全返回地球时,马斯克曾告诉记者,「但我曾为它祈祷过。」

到本世纪末,SpaceX的任务可能看起来很普通,甚至没有什么新闻价值。但对于那些从事航天事业的人来说,悲剧似乎不是会不会发生的问题,而是何时发生的问题。

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除了NASA的合同,如今,SpaceX还定期为众多客户发射和降落可重复使用的火箭,并占领了约70%的市场。十年前,美国航空航天公司几乎将所有发射商业卫星的业务都输出给了俄罗斯和中国等竞争对手。

SpaceX还在部署数百甚至数千颗卫星的过程中,以创建Starlink。

而对于美国政府而言,这么多年过去了,商业化载人项目终于取得了成功。「当一届政府换届时,目标都是连贯的,这个项目就证明了成功。」 NASA 局长吉姆·布里登斯廷说道。

现在,几乎每个人都支持私营公司将宇航员运送到轨道的想法。SpaceX不再是笨拙的暴发户外行人,它是火箭领域的庞然大物,也是NASA的核心贡献者。

参考链接:

https://www.nytimes.com/live/2020/11/15/science/spacex-nasa-launch?smtyp=cur&smid=tw-nytimes

https://www.theatlantic.com/science/archive/2020/11/spacex-nasa-astronauts-crew-launch/617112/?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+TheAtlantic+%28The+Atlantic+-+Master+Feed%29

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