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改写人类航天史!SpaceX首次商业载人发射成功的背后故事

时间:2020-06-04 23:20:58 点击:

  核心提示: 为什么说SpaceX首次载人飞行具有历史意义? 出品/新浪探索 ID:sinascience 作者 / 带你飞的科学探索 美国东部时间5月30日下午3点22分(北京时间5月31日凌晨3点22分),...

为什么说SpaceX首次载人飞行具有历史意义?

出品 / 新浪探索 ID:sinascience

作者 / 带你飞的科学探索

美国东部时间5月30日下午3点22分(北京时间5月31日凌晨3点22分),一枚SpaceX“猎鹰9号”火箭在美国国家航空航天局(NASA)肯尼迪航天中心39A发射台发射升空,将SpaceX的“龙飞船”太空舱送入轨道。


这次发射载人的“龙飞船”,成功地将两名美国宇航员鲍勃·贝肯(Bob Behnken)和道格·赫利(Doug Hurley)送入轨道,开启了商业航天的新纪元,这意味着缺席近十年的轨道载人航天重返美国,也标志着太空探索新纪元的开始,还是一个由商业公司领导的新纪元。


除了将两名宇航员成功送入轨道,猎鹰9号火箭的第一级还顺利降落在SpaceX的无人船上。事实上,今天的发射原计划在本周三进行,但由于天气原因而被迫取消。


发射的那些细节 

贝肯和赫利在今天发射前大约3小时到达了发射台。他们乘坐的是一辆白色的特斯拉Model X电动汽车,上面装饰着NASA为发射而复活的旧的“worm”标志,让这次行程显得很有气派。

到达发射台后,宇航员乘坐电梯来到离地面约81米的机组人员通道臂,然后爬进了太空舱。经过一系列的系统检查后,贝肯和赫利穿上了“龙飞船”的中止系统,这是一个重要的安全部件。


这是从1986年”挑战者号“航天飞机失事中学到的教训之一,即所有未来的载人飞行器都应该配备紧急逃生系统,而这是航天飞机所没有的。


虽然飞行中的异常情况很少见,但NASA需要确保,如果SpaceX的”猎鹰9号“火箭出现问题,宇航员仍会被安全带回家。因此,SpaceX在今年1月的一次关键飞行测试中展示了该系统,该测试故意摧毁了一枚猎鹰9号火箭。


SpaceX在今天发射前45分钟开始用过冷液氧和煤油为Demo-2的”猎鹰9号“加注燃料。倒计时归零后,“龙飞船”踏上了有史以来第二次前往国际空间站的道路。(第一次是2019年3月,为Demo-1无人试飞。)

贝肯和赫利大约需要19个小时才能达到空间站。在此期间,宇航员将测试“龙飞船”的机载系统,收集数据,以便NASA能够证明该航天器可以搭载人类。“龙飞船”是完全自动驾驶的,可以在没有任何人为干预的情况下飞行。但是,它有一个完整的控制面板,宇航员将使用它来测试手动控制模式。


贝肯和赫利预计将于美国东部时间5月31日上午10点29分(北京时间5月31日晚上10点29分)抵达空间站,他们将在那里停留1~4个月。


宇航服有何特别之处? 

1998年的宇宙灾难电影《世界末日》(Armageddon)的导演迈克尔·贝(Michael Bay),曾在接受采访时披露了那部电影制作过程中最严重的危机。


“在主要摄影工作开始前三周,我去看了太空服。”他说,“它们就像挂在架子上的阿迪达斯慢跑服。我差点在那里自杀。” 他说,原因在于,如果没有炫酷的太空服,整个电影就都会泡汤。


很显然,马斯克也对炫酷的太空服持有相同的执念。


从相关的设计元素便不难看出这一点:宇航员贝肯和赫利身着黑白相间的太空服,跳进黑白相间的特斯拉,来到卡纳维拉尔角的发射台后,又爬上了黑白相间的SpaceX“载人龙”太空舱,准备跟随“猎鹰9号”火箭开启国际空间站的处女航。

毕竟,想要吸引公众对太空飞行的想象力,风格设计至关重要。


实际上,SpaceX最容易让人们联想到的是“007”詹姆斯·邦德(James Bond)的礼服,就好像这是“钢铁侠”托尼·史塔克(Tony Stark)为《星际旅行》主角詹姆斯·柯克(James T。Kirk)的下一次冒险定制的全新太空服。流线的外形、图形化外观和铰接式设计,让这些太空服更接近流行文化和漫画作品的想象,摆脱了NASA过往的臃肿风格。


两名担当重任的宇航员 

美国宇航局(NASA)宇航员鲍勃·本肯(Bob Behnken)和道格·赫尔利(Doug Hurley)无疑将成为近十年来最大的太空飞行事件的主角,这两位宇航员的一个宝贵之处在于,本肯和赫尔利自从2000年首次被选为宇航员以来一直是好朋友。事实上,他们的关系亲密到连妻子都是同一级别的航天工作者,他们也见证了彼此的婚礼。本肯和赫尔利表示,他们的友谊造就了他们相互之间的信任,这种信任只能来自于多年的相处与了解。


本肯说:“我们在一起工作了很长时间,所以我们不需要担心培训的问题。这对我们来说很重要。我已经了解了赫尔利在很多不同情况下的反应,我知道他在我们做的任何事情上是领先还是落后,就像他了解我一样。这样就简单多了,我不需要在交流中多说话,他只要瞥我一眼就知道我的想法。”

现在,他们还不清楚自己什么时候能回家。最初,这趟旅行本应只持续一两个星期。毕竟,这是一次测试,意在展示载人龙飞船的所有关键特征、判断该飞船是否能进行载人飞行。但是由于发射的一再延迟,NASA需要本肯和赫尔利在空间站停留几个月。为了准备载人龙飞船的航天飞行,美国宇航局开始放宽购买俄罗斯联盟号火箭上宇航员座位的限制,但是随着载人龙飞船航行计划的持续延迟,NASA在空间站的宇航员存量正在减少,他们在空间站里面临人手不足的窘境,所以NASA决定延长这次任务时间,这样一来就可以有更多的人员来维护国际空间站。


因此,外界现在预计贝肯和赫利将在空间站停留至少一个月,NASA将决定本肯和赫尔利何时回家,由于两人的配偶都是宇航员,他们说自己的家人已经习惯了这种不确定性。赫尔利表示:“我的妻子她也是一名宇航员,她了解我所经历的很多事情。当我们的儿子三岁时,她已经在空间站待了六个月。所以航天飞行对我们来说并不陌生。我认为,她是一个懂得这些事情的人。”


赫尔利在新闻发布会上说:“这是一条漫长的道路,我认为我们都没有预料到,当我们准备开始这次飞行任务时,我们会遇上新冠疫情。但我们只是希望每个人都能安全。我们希望每个人都能享受载人龙升空的这一刻,享受美国太空历史上的这一刻。但最重要的是,我们希望每个人都能安全,在远处享受这一刻。”


如何返回着陆? 

飞船入坞国际空间站后,宇航员将通过对接通道进入空间站,执行预定的科学任务。像无人飞船一样,载人“龙”飞船也配备了隔热罩和返回地球的降落伞,一旦确定了该任务的着陆日期,两位宇航员将把返程的物品装入飞船,准备返程,随后宇航员将进入“疏排球”中,这是轨道实验室的一个安全区域。当飞船离开空间站时,首先会丢弃推进舱,里面有太阳能电池板和其他系统,并将隔热罩向下放置起到减速作用,便于穿过地球大气层。

穿过大气层到达一定高度时,再展开4个降落伞进一步减缓下降速度,最终飞船将降落在位于佛罗里达州海域,SpaceX公司回收船将在着陆后1小时内将两位宇航员接回来。


SpaceX的第一次,NASA的最后一搏 

自从人类可以进入太空以来,这个产业的控制权就一直被政府牢牢握在手中。在过去半个世纪中,NASA虽然通过雇佣承包商来制造火箭,但是在生产和设计方面,NASA依然维持着完整的控制权。在载具制造完成之后,NASA就立刻获得它的拥有权和运营权。


这样做的结果就是,火箭的造价一直居高不下。自20世纪60年代以后,为了开发搭载宇航员登上月球的Saturn V火箭,NASA的预算开始不断膨胀。该机构希望,其下一代载具Space Shuttle能够降低成本,但是据一位分析师透露, Space Shuttle每飞行一次还是要让NASA付出了大约16亿美元的成本。

NASA过于强势的安全文化让他们形成了自己独特的行事方式,而这种行事方式经常让NASA的载具过于复杂,其复杂程度超过了真正的需求。而且,缺乏竞争也是载具成本居高不下的一个重要原因。


2004年,布什政府呼吁取消Space Shuttle项目,而就在这时,一个试验的机会到来了。在航天飞机停止运行之后,NASA依然需要找到一种方式,将物资运往国际空间站。NASA想要找到一种低成本的解决方案,让他们可以将资金节省下来,用在其他更具雄心的项目上,比如探索太空中更遥远的地方。于是,NASA的官员们迫切需要建立了一个新的太空商业模式。


通过新的商业模式,NASA将成为投资者,而不再是监督者。NASA告诉企业他们想要什么样的火箭或航天器,并针对这些项目进行投资。而企业将负责设计和生产这些太空载具。为了帮NASA节约成本,项目所需的一部分资金需要由这些企业来承担,而反过来,这样做也能刺激企业去寻找降低成本的方式。此外,NASA还希望能够有多家企业参与这个项目,以此来促进竞争。


很显然,这个想法取得了成功,NASA希望这种模式能够用在其更重要的项目上,比如把人类送上月球。今年4月底,NASA已经与三家主要企业签订了初步合同,开发人类月球着陆器,这三家企业中依然包括SpaceX。

此次载人航天除了对美国意义重大之外,它还是对SpaceX龙飞船的最后一次大考,龙飞船也是NASA的Commercial Crew Program的一部分。NASA的这个项目有着许多的目标,但是它最重要的目标是:让私人企业制造出下一代航天器,将美国宇航员送上轨道,而不是由NASA自己制造飞行器。他们希望这些商用航天器能以更低的成本制造出航天器,从而节约纳税人的税金。在航天器制造完成之后,这些私人企业还可以通过出售航天器上的座位来实现盈利。


数字不会骗人,通过用这种方式制造航天器,NASA的确节省了大量的资金,然而新的载人航天经济依然处于襁褓期,它可能是更伟大的事情的起点,或者实现那些商业上的东西还需要采取更多的步骤。无论你如何看,这都是进步。现在唯一不确定的是,这个进步的程度有多大,有关这一点我们必须要在时候回过头来看才能下结论。

截止到目前,这种新的太空商业模式在达成目标方面可谓喜忧参半,但是更多的分析师都认为,它为NASA和企业对太空的探索带来了一种全新的方式,在未来十年中,这个新方式可能会从根本上改变太空经济的样貌。


从现在来看,一切都在朝着正确的方向前进,但是几次进展并不意味着整个任务的成功。和任何一个新兴市场一样,我们最终将需要利用时间来检验这种模式是否能够奏效,以及这类全新的“旅行”方式是否能够持续。


马斯克:功成归团队 若失败全算我的 

马斯克说,在肯尼迪航天中心发射就好像时代广场发射一样,心怀感激,就像梦想成真了一样。对团队他有自己的勉励方式,“如果任务成功了,功劳属于SpaceX和NASA团队,如果失败了,责任全在我。”


马斯克强调,我是飞船的首席工程师。

在火箭发射的过程中可能会出现很多问题,包括极端恶劣的天气。美国国家航空航天局(NASA)之所以会考虑让自家宇航员乘坐完全由私人公司制造的火箭,唯一的原因在于,SpaceX已经被证明是一个非常可靠、价格相对低廉、且管理得当的企业。在过去的十年里,它已经发射了大约100枚火箭,其中有许多安全返回了地球。SpaceX正在主导这个行业,同时实现了接近400亿美元的市值。获得这一成绩需要许多聪明、勤奋的人共同付出努力,但正是埃隆·马斯克,凭借他的大胆、“善变”使得这一切成为可能。


即使是最痛恨马斯克的人(在美国有很多这样的人),也不得不为他感到自豪。在美利坚帝国似乎正走向衰落的时刻,马斯克让人们相信:伟大的事情仍然是可能的,人类还有很多事情要做。马斯克饱含爱国之情地说道,“毫无疑问,美国仍然是一块充满机会的土地,这里的希望比其他任何地方都要多,绝无其他国家能够让我做到这一点。”这段慷慨激昂的讲话来自于一位亿万富翁,一位英雄的企业家,对于2020年的美国来说,再合适不过了。

虽然国际空间站的任务可能是他职业生涯中的一个决定性时刻,但这只是他的公司实现更大抱负的一个跳板。马斯克想在火星上建立人类殖民地,一方面是为了让人们有更大的梦想,另一方面是为我们人类提供一个后备计划,以防小行星撞击地球,或者说是一场巨大的瘟疫。SpaceX的工程师们正忙着建造一艘名为“星际飞船(Starship)”的大型飞船,这艘飞船可以把人类带到“月球、火星和其他地方”。几十年前,这样的探索可能看起来很可笑,但现在感觉非常真实,尤其是当你意识到关于马斯克职业生涯的的另一个巨大讽刺:疯狂的火箭公司SpaceX现在是马斯克最稳定、最成功的企业。


对了,还要说一句,关于现在肆虐美国的新型冠状病毒,马斯克是最知名的解除隔离倡导者之一,也是对病毒影响最为轻描淡写的人之一。


SpaceX雄心远不止于此 

事实上,SpaceX的雄心壮志远不止于此。该公司目前正在研制一种名为“星际飞船”(Starship)的新型巨型火箭,有朝一日可能把人类带到月球和火星等深太空。

尽管SpaceX的第一艘“星际飞船”的原型还没有建成,但其CEO埃隆·马斯克(Elon Musk,身兼特斯拉CEO)已经制定了宏伟的计划,包括将人类送上火星。


马斯克今年1月曾表示,SpaceX有能力在2050年之前将100万人送上火星。显然,马斯克不只是想把少数一些人送上火星,而是想在那里组建一个新的国家。他提出了每年建造100艘星际飞船的目标,每当地球和火星轨道同步时,就把大约10万人从地球送到火星。

马斯克在Twitter上称:“我们每年将建造100艘星际飞船,10年内数量就可以达到1000艘,这也就意味着每年的运力可达1亿吨。每当地球和火星轨道同步时,就可以同时把大约10万送往火星。”


当然,在这个大胆的愿景和现实之间有很多障碍,但对于SpaceX来说,今天的成功就是朝着正确的方向迈出了一步。

作者:不详 来源:网络
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