[湃客,SpaceX,載人航天,馬斯克]SpaceX首次正式載人航天任務發射成功,馬斯克助力美國重回太空

2021-04-04 14:08

原創 澤南、微胖 機器之能

NASA苦等十年,今日夢想實現。當選美國總統發來賀電,SpaceX首次正式商業載人飛行發射成功。龍飛船這款太空出租車,今天正式「開始運營」了。
撰文 | 澤南、微胖
美國東部時間本周日晚上19:27,在美國佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心,獵鷹9號火箭發動機轟然響起,SpaceX載人龍飛船宣告發射成功。
這次名為Crew-1的任務是自5月31日之后,美國載人航天的第二次成功發射,也是首次正式商業任務。自此,SpaceX進入了定期運送宇航員往返國際空間站的新時代。

締造歷史

本次飛船的發射克服了糟糕的天氣,以及航天器封閉問題造成的延誤。如果一切順利,預計在27個半小時之后,龍飛船將于美東時間晚11點和位于400公里高空軌道上的國際空間站自動完成對接。
上天之后一個小時,任務指揮長邁克爾·霍普金斯告知地面飛船已進入軌道,可以看到地球的美景,并感謝SpaceX工程人員使得任務成為可能:「那是一段艱難的旅程!
本次飛行被認為是馬斯克旗下SpaceX的首次「真正」的長時間載人航天任務,今年5月成功進行的Demo-2任務耗時兩個月之久,雖然也與國際空間站進行了對接,但其主要的意義在于驗證可行性。
今天發射的龍飛船載人艙被命名為Resilience,其發射任務是未來一系列國際空間站任務的開始——早在2014年,NASA就制定了半年一次飛行的時間表,計劃在國際空間站和地球之間定期運送各國宇航員。今天的行動是SpaceX終于兌現承諾的一步,載人龍飛船是首個獲得NASA認證的商業載人航天系統。
盡管到達了這一重要里程碑,但一些NASA官員仍然不愿意將載人龍飛船描述為已經「成功投入使用」。挑戰者號和哥倫比亞號航天飛機當年失敗的陰影仍在工程師們心中揮之不去。
「我認為在NASA,人們一直保持著緊張感,我們永遠不愿宣告勝利,并從此停止學習和自滿,」NASA商業太空飛行主管Phil McAlister在新聞發布會上說道。
「我有一種感覺,一旦將其稱為可用的系統,我們不再保持饑餓感,進而不再警惕!
拜登發推:NASA和SpaceX今天的發射「證明了科學的力量」。
不過對于NASA來說,本次發射當然至關重要:因為它可以保證美國有辦法把自己的航天員運送到宇宙空間站。SpaceX將成為NASA載人航天的主要供應商,載人龍飛船將幫助國際空間站承載更多航天員。聯盟號可以搭載三人開展為期六個月的任務,而四座的載人龍飛船開始工作后,國際空間站的常住人口將會提升至七人。
本次任務中,飛船搭載的宇航員有四人,其中包括三名NASA宇航員Mike Hopkins、Victor Glover、Shannon Walker以及來自日本宇宙航空機構的Soichi Noguchi(野口聰一)。
在和空間站對接之后,他們將會與十月份搭乘聯盟號上天的三名宇航員,來自NASA的Kate Rubins,俄羅斯宇航員Sergey Ryzhikov與Sergey Kud-Sverchkov會面。
由于人數眾多,Mike Hopkins在出征前指出,國際空間站上的空間不足,在任務執行的一段時間內如果想睡覺的話,一些成員將不得不在對接中的載人龍飛船上找地方。不過設計最多能搭載七人的龍飛船空間足夠大,還配有洗澡間,條件應該不會差。
這些宇航員有望在六個月時間內完成諸多科研工作。更重要的是,他們的這次旅程宣告了一段無船可飛時代的結束。

失落的十年

美國在1960年代和1970年代將宇航員送上月球,建造出世界上唯一的進出軌道的航天飛機,也曾嘲笑俄羅斯載人飛船的粗糙。
時過境遷,航天飛機卻成為政府最為沉重的負擔。
除了舊式設計給宇航員帶來的安全隱患,作為最為復雜的航天器,每更換一個零部件,背后是特殊加工設備和維護保養人員的高昂成本。
由于航天飛機維修期的存在,一年也只能實現五到六次發射,遠低于預設的一月兩次。還有天價的發射費用,一次發射費用大約需要四、五億。
1986 年的挑戰者號航天飛機發射失敗,帶走了七位宇航員的生命。2003年,哥倫比亞號七名機組人員全部罹難。
隨后,喬治·W·布什總統決定,由于過于復雜和危險,一旦國際空間站建設完成,剩下的三架航天飛機發現號、亞特蘭蒂斯號與奮進號便退休并送往博物館。
挑戰者號航天飛機災難發生于美國東部時間1986年1月28日上午11時39分,在美國佛羅里達州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心上空剛起飛73秒的挑戰者號航天飛機發生解體,機上7名機組人員喪命。解體后的殘骸掉落在美國佛羅里達州中部的大西洋沿海處。
犧牲的七名機組人員。
哥倫比亞號發射失敗犧牲的七名宇航員。
結果,NASA不得不依靠昂貴的俄羅斯航天器運送宇航員往返國際空間站。
由于這種壟斷局面的形成,聯盟號的「船票」一路水漲船高,2018 年漲到了平均 8100 萬美元一張。據統計,在過去的 9 年里,美國在這一項目上向俄羅斯支付了近 40 億美元。
如果使用私企SpaceX的龍飛船,根據美國政府審計,每座價格大約低至5500萬美元。

艱難轉型

美國太空計劃最終確定的替代方案不是技術創新,而是哲學和政策創新,也為馬斯克這樣的瘋狂創業者崛起創造了生態環境。
2009年,奧巴馬就任美國總統。處在財政赤字和金融危機加深之中的奧巴馬提倡與商業太空公司合作。
2011年,復蘇法案倡議商業太空合作計劃Commercial Crew。該項目類似PPP(政府與社會資本合作),NASA 向公司提供資金,以開始開發可以將宇航員帶入軌道的航天器。在航天器制造完成之后,這些私人企業還可以通過運營航天飛行服務來實現盈利。
在技術層面,NASA 也通過直接派駐技術人員和專利轉讓等方式, 幫助這些私營公司研發和驗證關鍵技術和生產工藝。
然而,從傳統邁向商業的轉型并非康莊大道。
據《紐約時報》報道,加勒特·賴斯曼(Garrett Reisman)是一位前NASA宇航員,2011年從NASA退休后進入SpaceX,也親身體驗到了私營公司與NASA之間的不信任。
「我記得有一個家伙幾乎不加掩飾地說,他們要殺了某人!顾苋菀自谘葜v時聽到這樣的聲音。
與此同時,國會也對這樣的轉型深表懷疑。NASA局長吉姆·布里登斯廷回憶道,「國會沒有太多支持!巩敃r,他還是一名國會議員。
雖然奧巴馬想更快,更努力促進這項變革,并考慮在2009年通過的經濟刺激計劃中隱瞞一項準備為其提供資金的規定。但是,由于國會和一些NASA高級官員的反對而被排除在外。

為什么是 SpaceX?
周二,工人們正在準備SpaceX Falcon 9火箭和Crew Dragon,為發射做準備。
此次飛行的 SpaceX 獵鷹 9 號重型運載火箭,已經成為了航天領域的明星。此前,獵鷹 9 的一級火箭已經成功回收了 44 次。
與之搭檔的龍飛船實際上是貨運飛行器(裝上座椅運人,拆掉座椅運貨)。在此之前,為了達到「正式運行」狀態,NASA必須讓飛船達到載人級別。
這是一個非常耗時耗力的過程,最終通過兩次測試飛行得以完成:一次是無人飛行,另一次是將兩名航天員送到國際空間站。
NASA表示,此次Crew-1在上次飛行經驗的基礎上進行了「多次升級改造」。例如,飛船的太陽能電池板進行了加固。
龍飛船航天器最多可容納七名宇航員。左邊為阿波羅服務艙;右邊為龍飛船。
必須承認,瘋狂的馬斯克和SpaceX,并不是傳統意義上的NASA承包商。波音和洛克希德以及其他公司都因為過分謹慎而花了太多錢, SpaceX卻膽量驚人:
從設計、制造的高度垂直一體化到積極擁抱新技術,馬斯克實實在在降低了航天工程的成本。SpaceX 工程師從上到下設計了航天器,包括計算機上的飛行軟件和太空艙內的廁所(包括更漂亮的宇航服)。
在位于加利福尼亞州霍桑市的SpaceX總部,該公司的技術人員在此指導宇航員從頭到尾完成任務。對于NASA而言,要適應這種安排(讓出操作控制權,學會信任SpaceX)并不容易。
不過,在至關重要的安全問題上,NASA的工程師與SpaceX同行密切合作,他們可以接觸到該公司最詳細的計劃。前者仍然有權判斷SpaceX的系統是否安全,工作人員可以進行干預。
就安全性而言,SpaceX的系統遠沒有航天飛機復雜。在發射后的緊急情況下,SpaceX的太空艙可以將自身推離火箭,安全著陸。航天飛機沒有這個選擇。
事實上,SpaceX要為宇航員的安全負責,其程度是私營企業從未經歷過的。
作為應對措施,SpaceX員工會收到關于兩起航天飛機失事后的簡報,并聽取NASA資深員工關于該機構所犯錯誤以及如何避免這些錯誤的報告。
當新工程師加入這個項目時,他們被邀請參觀肯尼迪航天中心的一個房間,這個房間并不對公眾開放,里面陳列著航天飛機的殘骸,這樣他們就不會忘記他們工作的危險性。
SpaceX公司表示,第一批乘客在下降過程中沒有危險。但公司決定重新設計隔熱罩的一部分,以適應未來的任務。公司還對返回艙的降落傘進行了調整,比工程師們預期的距離更近。
獵鷹9號火箭在另一項無人執行的任務中出現了問題,在發射前關閉,隨后該公司更換了火箭助推器上的兩個引擎。
如今,NASA和SpaceX的領導人經常說,他們只有準備好了才會發射。馬斯克還延續了他的傳統,在發射前向全公司發送簡短的電子郵件,鼓勵那些認為火箭不應該發射的人告訴他。
太空飛行的風險幾乎和登月計劃時一樣大。馬斯克自己也明白這一點。
「我不是很虔誠的教徒,」今年5月首次載人試飛,兩位宇航員安全返回地球時,馬斯克曾告訴記者,「但我曾為它祈禱過!
到本世紀末,SpaceX的任務可能看起來很普通,甚至沒有什么新聞價值。但對于那些從事航天事業的人來說,悲劇似乎不是會不會發生的問題,而是何時發生的問題。
除了NASA的合同,如今,SpaceX還定期為眾多客戶發射和降落可重復使用的火箭,并占領了約70%的市場。十年前,美國航空航天公司幾乎將所有發射商業衛星的業務都輸出給了俄羅斯和中國等競爭對手。
SpaceX還在部署數百甚至數千顆衛星的過程中,以創建Starlink。
而對于美國政府而言,這么多年過去了,商業化載人項目終于取得了成功!府斠粚谜畵Q屆時,目標都是連貫的,這個項目就證明了成功! NASA 局長吉姆·布里登斯廷說道。
現在,幾乎每個人都支持私營公司將宇航員運送到軌道的想法。SpaceX不再是笨拙的暴發戶外行人,它是火箭領域的龐然大物,也是NASA的核心貢獻者。
參考鏈接:
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
原標題:《SpaceX 首次正式載人航天任務發射成功,馬斯克助力美國重回太空》
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