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发射成功!马斯克再次创造历史,SpaceX开启商业载人航天新时代

作者: 来源: 时间:2020-07-02

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发射成功!马斯克再次创造历史,SpaceX 开启商业载人航天新时代

爱范儿 爱范儿 2020-05-31

三天前,SpaceX 首次载人航天因为天气原因推迟。昨天 SpaceX 的星际飞船 SN4 原型机又在测试中爆炸,给今天的载人发射蒙上了一层阴影,但并没有影响这次历史性的航天任务。
美国东部时间 5 月 30 日 15 时 22 分,两位宇航员乘坐着 SpaceX 载人龙飞船,在猎鹰 9 号火箭的助推下离开地球,一道绚丽的烟火划破长空,闯进了那个深邃的良夜。
在佛罗里达肯尼迪航天中心,这个见证了阿波罗 11号 的登月者飞船和首架航天飞机哥伦比亚号升空的航天圣地,再次见证了历史性的时刻:人类首次商业载人航天发射
这是史上首次上由民营企业研发的火箭和飞船将宇航员送入地球轨道,也是自 2011 年美国最后一架航天飞机退役后,首次在美国本土执行的载人航天任务。
马斯克创立的 SpaceX,在人类航天史上留下了一座新的里程碑,一如当年在月球踏出第一步的阿姆斯特朗。就像 NASA 局长 Jim Bridenstine 所说:这开启了人类航天的新时代
从这一刻起,我们距离太空旅行、重返月球、移民火星,距离那些浩瀚苍穹中的群星,又迈出了重要一步。
SpaceX 首次载人航天,马斯克埋下哪些彩蛋?
这一刻,SpaceX 的载人龙飞船已经脱离了二级火箭,独自在太空中飞行,由飞船的太阳能电池板来供电,向着国际空间站靠近。
而这次发射的另一个主角猎鹰 9 号,在升空的 2.5 分钟后一级火箭就已经脱离主体,降落到了大西洋的一座无人回收平台上,这个平台的名字很特别,叫做「当然我还爱着你 」(Of Course I Still Love You)。
SpaceX 载人航天任务示意图. 图片来自:BBC
如无意外,在十几个小时之后两位宇航员将打开舱门进入空间站,与现在空间站里的三位宇航员相遇。
他们将在空间站停留 30 天到 119 天,具体时间取决于龙飞船的状态和新一代飞船载具的进度,在此期间两位宇航员还有可能进行太空行走。
对于 SpaceX 来说,这是成立 18 年来最重要的一次发射任务。而善于营销的马斯克,早已经把每一次重要的发射任务变成一场「太空大秀」,而这首次载人航天的亮点当然也不少了。
强势植入的特斯拉
你可能还有印象,两年前首次发射的 Space X 猎鹰重型火箭上,搭载着一辆樱桃红的特斯拉 Roadster 跑车,身穿宇航服的假人 Starman 坐里面,车内无限循环着 David Bowie 的《Space Oddity》,十分浪漫。
虽然这次马斯克没有把特斯拉送上天,但也没放过给自己公司打广告的机会。
两位宇航员抵达发射台所乘坐的摆渡车,正是一辆印着 NASA  logo 的白色 Model X , NASA 局长 Jim Bridenstine 还亲自发推来给这辆车吆喝。
乘坐摆渡车登上发射台一直是 NASA 的传统,比起过去的摆渡小巴,这次的 Model X 显然更加拉风。这辆 Model X  的车牌 「ISSBND」意为国际空间站,也表明了这次任务的目的地。
而乘坐特斯拉登上 Space X 火箭,无不在提醒着人们,谁才是这场历史性发射的主角。
在太空重聚的老搭档
飞船上的两位宇航员,分别是鲍勃·本肯(Bob Behnken)和道格·赫尔利(Doug Hurley),这两位都有着非常丰富的飞行经验,都能驾驶航天飞机。
鲍勃·本肯(左)和道格·赫尔利.
空军出身的鲍勃·本肯曾两次搭乘奋进号航天飞机进入太空,期间进行过 6 次、超过 37 小时的太空行走,并在在 2012 年至 2015 年期间担任 NASA 的首席宇航员。
而道格·赫尔利曾是美国海军陆战队的飞行员,在 25 种不同类型的飞机上累计有 5500 多个小时的飞行记录,在 2011 年亚特兰蒂斯号航天飞机退役前最后一次的太空之旅,赫尔利就在其中
这两位宇航员的缘分可不浅,两人都是在 2000 入选 NASA 的宇航员部队,还曾两次一起乘坐航天飞机执行任务,在太空中共同度过了近 1400 小时。
因此两人建立了深厚的友谊,还相互见证了彼此的婚礼。早在 2018 年本肯和赫尔利就已经被选中执行这次的载人航天任务,两年间他们一直在为再次登上空间站做准备。
在发射前,两位宇航员已经隔离了一段时间,这倒不是受到新冠疫情的影响。而是每次航天任务的常规流程,以确保宇航员以健康状态进入太空,因为即使是感冒这样的小病,在太空中可能也会引发大问题。
难怪有人说,在全球疫情蔓延的今天,在地球上方 400 公里飞行的国际空间站才是最安全的地方。
好莱坞设计师打造的宇航服
值得一提的还有两位宇航员身穿的宇航服,这次 SpaceX 专门为这次载人航天设计的新款宇航服。
新款宇航服比起旧款要轻便不少,外观简洁时尚,更加接近科幻电影中的太空服设计。
同时宇航服采用了特殊面料,具有耐压、冷却和阻燃等功能,手套可以操控触控屏。头盔则是 3D 打印而成,集成了遮光罩、耳机麦克风,以及通风降温系统等功能。
这套宇航服的外观设计,是由好莱坞著名的服装设计师 Jose Fernandez 亲自操刀。他曾为《神奇女侠》、《美国队长 3》、《超人大战蝙蝠侠》等多部超级英雄大片设计服装,《复仇者联盟》中灭霸的盔甲就出自 Jose Fernandez 之手。
此外这款宇航服的配色,则参考了马斯克的意见,作为一个科幻小说迷,马斯克的审美还是不错的。
使用触摸屏的载人龙飞船
这次发射的载人龙飞船(Crew Dragon),可以说是决定此次载人航天成败最关键的部分。
这是史上第一艘由私人企业研发并发射成功的飞船,由货运版的龙飞船改造而成,最多可搭载 7 位乘客,是目前载人能力最强的航天飞船,运力已经和航天飞机不相上下。
而过去或现役的飞船,无论是美国的阿波罗飞船、俄罗斯的联盟号飞船,还是中国的神舟飞船,可以搭载的人数都不超过 3 人。
飞船内容的设计风格比较简约,包含了一排悬挂式座椅和触控屏,道格·赫尔利表示这些座椅就像赛车的真皮座椅般舒适。
这艘载人龙飞船控制系统罕见地采用了触控屏操控,两位宇航员花了大量时间专门训练穿着新款宇航服,用特殊手套与触控屏进行交互。
过去 NASA 的太空船一直是靠全手动的机械控制,这一设计在过去 39 年从没更新过。
SpaceX 用触控屏来取代按键、拨动开关和控制杆等 2000 个断路开关,就像特斯拉的自动驾驶,智能化程度更高,操作更简单,甚至能实现自动对接空间站。
不过为了保险起见,载人龙飞船还是保留了机械控制系统,必要时宇航员可切换为全手动控制。
超级天龙座(Super Draco)发动机.
而飞船的动力,由16 台天龙座(Draco)发动机提供。而逃逸系统则配备了 8 台超级天龙座(Super Draco)发动机,均采用了冗余设计,即便任何 1 台发动机发生故障也不会影响正常飞行。
SpaceX 让 NASA 省了近 300 亿美元
SpaceX 载人航天任务对 NASA 来说同样意义重大,这意味着 NASA 或许很快不用再忍受俄罗斯的天价飞船票了。当初美国终止航天飞机计划,就是因为成本太高了。
可没有了自己的航天飞机,NASA 只能让宇航员乘坐俄罗斯的联盟号飞船往返空间站。
垄断市场的俄罗斯当然要狠宰美国一笔,于是飞船票从 2000 万美元飙升到了现在的 9000 万美元,NASA 这几年光是买船票就花了 30 多亿美元。
美国最后一架航天飞机亚特兰蒂斯号.
而 SpaceX 的飞船票只需要 5500 万美元,而且每次发射还能搭载更多宇航员,如果满员成本还能进一步降低。
过去航天飞机每次任务成本约为 15 亿美元,SpaceX 载人航天的单次价格仅为 1.6 亿美元,性价比非常高。
其实在引入私人企业开发航天器时,NASA 曾计划用战神一号火箭和猎户座飞船,来将宇航员送上空间站。
NASA 估计这套系统开发成本 245 亿美元,而另一项分析指出,实际成本可能高达 345 亿美元。
那么 NASA 在 SpaceX 和波音两家载人飞船承包商上投入了多少钱呢?来自第三方机构的数据显示,大约 50-66 亿美元,其中波音拿到的资金几乎还是 SpaceX 的两倍。
此外 SpaceX 的低成本还离不开可回收重复使用的设计。
与传统的载人航天飞船不同,载人龙飞船的逃逸引擎并没有设计在返回舱顶部,而是直接集成在可重复回收的飞船中,这样 SpaceX 就能完全回收飞船。
猎鹰 9 号火箭回收.
此外科普博主@太空精酿指出,这次发射的猎鹰 9 号 Block 5 火箭,理论上可实现近 100 次的回收,即便不经过大修保养也能连续回收 10 次,利用的二手猎鹰 9 号报价还能打折。
可重复使用的运载火箭和龙飞船,大大降低了发射成本。
现在还不能说 SpaceX 载人航天已经成功了
虽然现在载人龙飞船从发射到分离一切顺利,但要说 SpaceX 首次载人航天任务已经成功还为时尚早。
针对这次载人航天任务,NASA 制定了许多严格的标准。只有当载人龙飞船发射成功后进入指定轨道,成功与国际空间站对接,并安全将宇航员带回地球,这次的任务才算成功。
而在发射之前,SpaceX 的飞船和火箭也要通过各项严格测试,以向 NASA 证明自己能顺利完成任务。
比如 NASA 规定 SpaceX 飞行器造成宇航员严重受伤或死亡的几率不能超过 1/270,这是前所未有的高标准。
要知道过去航天飞机成员损失率的上限也只是 1/90,俄罗斯联盟号飞船的要求则为是 1/110。
而实际上,在过去航天飞机 135 次任务中,有 2 次发射失败,牺牲了 14 名航天员,发生事故的概率为 1/68。
为了应对发射任务可能遇到的意外,SpaceX 不久前还故意炸掉了一枚价值 5000 万美元的猎鹰 9 号火箭,来测试载人龙飞船的逃逸系统。
猎鹰火箭引爆现场
原本载人龙飞船返航时应用打算利用逃逸系统的超级天龙座发动机进行反推着陆,但 NASA 认为反推着陆技术风险过大,最终取消了这个方案,还是沿用原来的伞降方式。
此外由于逃逸发动机一直搭载在载人龙飞船上,因此从发射到进入地球轨道的全过程中,宇航员都可以随时通过逃逸系统进行逃逸,进一步保障了宇航员的安全。
载人龙飞船的测试也并非一帆风顺,在去年 4 月份,龙飞船在进行 SuperDraco 发动机地面测试时发生爆炸,整个龙飞船被炸毁。这也让首次载人发射再次推迟。
阀门松动导致 SuperDraco 爆炸
尽管一波三折,最终 SpaceX 还是满足了 NASA 的严苛要求,这也意味着载人龙飞船有着更高的安全性,希望数十天后能在大西洋传来他们平安归来的喜讯。
商业载人航天的新时代来了
为什么说 SpaceX 载人航天发射具有划时代的意义?
因为 SpaceX 将集齐人类航天事业的三座圣杯:入轨发射、太空对接、载人航天。随着商业航天的崛起,会把人类航天史带入了一个新的阶段。
载人航天的市场化,有望让更多人体验到商业太空旅行服务。目前包括维珍银河、蓝色起源在内的多家民营航企都开始出售太空太空旅行门票,而 SpaceX 在 2018 年就揭晓了首位月球旅客,日本亿万富翁前泽友作。
▲ 马斯克与 SpaceX 首位月球旅客前泽友作. 图片来自:Twitter.
而 SpaceX 无疑能从 NASA 手上拿到更多的载人航天订单,获得更充足的资金。这也让马斯克的移民火星的终极计划,看起来不再是空谈。
马斯克曾表示 ,Space X 计划在 2022 年发射至少两艘货船到火星,旨在为日后的太空飞船提供能源、采矿技术和生命支持系统。而搭载宇航员登陆火星的计划在 2024 年完成,并在 2050 年之前将 100万人送上火星。
这个时间表如今看来也不太乐观,但至少商业载人航天的成功,让 SpaceX 在技术和资金上,都有了更充足的准备。
对于 NASA 来说,在载人航天上省下的经费,能更好地支持深空探测的任务上。这让我们有一天真的可以穿越星际,探索太阳系之外的星辰大海。
从三射三爆到改写人类航天史,源于他们不灭的好奇心
在 2001 年的某一天,已经成为亿万富翁的马斯克浏览 NASA 的网站,希望找到一些找到些关于火星探索的详细计划,然而却一无所获。
这让他开始担忧人类已经失去了开疆拓土的雄心壮志,也成为马斯克创立 SpaceX 的初衷。2002 年 5 月,马斯克在加利福亚州的一间仓库成立了 SpaceX ,打算自己研发火箭。
马斯克.
不过马斯克得到最多的,是各种嘲笑和质疑。即便后来 SpaceX 凭借猎鹰 9 号拿到了 NASA 的订单,登月第一人阿姆斯特朗还是公开表示 SpaceX 不靠谱,马斯克在谈到此事时还曾一度落泪。
在过去 18 年里,马斯克既是聚光灯下的焦点,也主动承担了外界对 SpaceX 的质疑。在这次载人发射前,马斯克就在接受采访时表示:
我是项目总工程师,如果此次发射一切顺利,那都是 SpaceX 和 NASA 团队的功劳,但如果出了问题,那就是我的错。
知乎上一位网友曾在 2018 年这样总结 Space X 成立以来的经历:
02 年马斯克创立 spaceX,当时有人说他是投机骗钱皮包公司肯定见不到真火箭;

06 年-08 年猎鹰 1 号连炸三次,当时有人说私人航天毫不靠谱肯定成不了;

10 年的时候推出猎鹰 9 号,当时有人说这小破发动机多发并联可靠性还要不要;

11 年猎鹰重型向外发布,当时有人说 27 台并联 N1 再世不放炮仗你敢信;

12-14 年的时候试验蚱蜢火箭,当时有人说不用降落伞狂风支筷子就是异想天开;

15 年的时候回收失败两次火箭爆炸一次,当时有人说回收无望路线错误得不偿失;

16 年的时候海上回收继续失败两次,当时有人说就算陆上能成海上不行损失运力还是没意义;

16 年中猎鹰 9 号海上回收受损,当时有人说这回收受损拆解大修成本不堪设想;

16 年 9 月地面测试火箭爆炸,当时有人说新兴公司管理混乱扩张无序果然不行;

现在是 18 年 2 月,虽然暂时没有发生什么事,周小平同志赌命说 spaceX 必将完蛋。
那么在 2020 年的现在,要如何评价 SpaceX 这家公司?无需多言,看看下面这些成就就够了:

世界现役第一运力火箭

世界唯一可回收复用火箭

世界唯一可回收复用整流罩

世界唯一可回收复用货运飞船

可回收复用载人飞船

世界唯一在建大型低轨卫星通讯网络

世界唯一在研大型星际飞船
而今天过后,这个列表又将再添一枚勋章。
为什么马斯克以及一众科学家、工程师要执着地去探索遥远的太空,或许他们都和著名科幻作家阿西莫夫都是同一类人,担心人类如果总是选择最安全、最中庸的道路前进,那么群星就会变成遥不可及的幻梦。
其实在 1968 年的经典科幻电影《2001 太空漫游》中,已经道出了答案:
征服可能会受挫,但好奇从未停息。
题图及部分配图来自:SpaceX

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