SpaceX實現首次載人發射!馬斯克成功開啟商業太空新時代

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現場!美載人太空船成功升空,SpaceX實現全球首次商業載人發射

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「 3…2…1…Fire.」

一架載人太空飛機劃破了佛羅里達州灰藍色的天空。

經歷一次發射活動延期後,終於在美東時間5月30日15點22分(北京時間5月31日凌晨3點22分),美國太空技術探索公司(SpaceX)公司的載人龍飛船(Crew Dragon,執行Demo-2任務)從美國佛羅里達州的肯尼迪太空中心起飛,成功將兩名美國國家航空太空局(以下簡稱「NASA」)太空人鮑勃·本肯(Robert Behnken)和道格·赫爾利(Doug Hurley)送入太空。

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NASA太空人鮑勃·本肯(左)和道格·赫爾利(右)

載人龍飛船以17,000英裡/小時加速上升,2分40秒後一級火箭分離,二級火箭點火成功。

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然後,火箭第二級與帶有太陽能電池板的龍飛船分離,一級火箭降落到回收船中。

12分鐘10秒左右,火箭二級與飛船完成分離,船艙逐漸升高至太空軌道。

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SpaceX首次載人太空發射階段圓滿成功!

這是自2011年7月太空飛機「亞特蘭蒂斯號」(STS-135)退役後,美國首次使用國產火箭和太空器,從美國本土將NASA太空人送往空間站。同時,這也是世界首次讓太空人乘坐私營太空公司的太空器到達太空。而且,這是SpaceX公司成立18年來,首次將人類送入太空。

睽違9年,美國本土首次將太空人送入太空,從肯尼迪到矽谷,再到美國白宮,此次發射活動備受關註。美國總統川普(Trump)和副總統邁克·彭斯(Mike Pence)甚至親自到場,在肯尼迪太空中心觀看發射活動。

川普在肯尼迪現場表示,「太不可思議了。我為NASA和SpaceX的成功合作感到驕傲。當看到這樣的景象時,真是不可思議。」

「這一發射開啟了人類太空的新時代。」美國NASA局長吉姆·布萊登斯汀(Jim Bridenstine)表示,「這是人類太空飛行的一個新時代。」

SpaceX投資人之一,總部位於矽谷的Fusion Fund創始合夥人張璐在朋友圈表示:「改變世界的同時創造財富,但最重要的還是改變世界」!

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事實上,這次發射的過程可謂是一波三折。本次載人發射任務原定於美國東部時間5月27日下午發射,最終因雷暴天氣原因,被迫推遲。在歷史性的載人發射任務面前,SpaceX和NASA雙方都無比謹慎。即使是今天發射前的幾個小時,NASA依然說有50%的概率能夠按時發射。

但在短短的幾個小時內,NASA和SpaceX勇敢的踏出新一步,從而開啟了人類太空飛行的新紀元。從這一刻起,大眾距離太空旅行、重返月球、拍攝地球等夢想將不再遙遠。

為擺脫對俄依賴,美國九年太空太空夢終實現

太空飛機承載著美國人的光榮與夢想。

過去半個世紀,美國多次主導了太空領域的體系建設和太空飛機發射任務,至今也是唯一成功以太空梭進行過載人任務的國家。

「二戰」後,美國、蘇聯兩國開啟了航空爭霸。1964年,蘇聯提出了「暴風雪太空梭登月太空計劃」,發射了包括暴風雪號太空梭等多個太空飛機。在蘇聯解體後,俄羅斯的太空設備由哈薩克斯坦接收,由於經費不足致使俄太空計劃陷入停頓。

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蘇聯暴風雪號太空梭(11F35 K1)太空飛機

最終,全世界只剩美國對太空飛機進行研發並執行相幹任務,擁有太空一方霸主地位。

數據統計顯示,在「亞特蘭蒂斯號」退役前,美國把50多顆衛星送進了太空軌道,並將16個國家的355名人員送入太空。

但是,美國人引以為傲的太空飛機時代在2011年暫時落幕。

2004年,時任美國總統的喬治·布什(George Bush)宣布結束美國太空飛機計劃。2011年7月,名為「亞特蘭蒂斯」號的太空飛機在執行12天的太空任務後,和先行退役的「發現號」和「奮進號」太空飛機一樣,被送入博物館,實現永久退役。而這成為美國最後一次從本土飛向國際空間站。

此後九年間,NASA從未做過美國本土發射太空飛船的工作,而是選擇與俄羅斯進行合作,通過從哈薩克斯坦發射的俄羅斯「聯盟號」(Soyuz)飛船,將美國太空人送入國際空間站。

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太空飛機demo-1(來源:NASA)

為何美國不選擇繼續自主研發和發射新的太空飛機?

其實主要原因還是在於資金缺乏和技術陳舊。

NASA曾評估過,從太空飛機誕生到2010年,美國已經在上面花費了約2090億美元。1972年,啟動太空飛機項目之時,美國每次發射飛機的成本就高達15億美元。考慮通脹因素,這一金額已超過登月、制造原子彈和開鑿巴拿馬運河的總和。若NASA自主研制和發射火箭和太空飛機,每次的實際成本可能達到345億美元。

由於1998年亞洲金融危機和2008年全球金融海嘯,這兩次大的金融市場動蕩,讓白宮的財政情況亮起紅燈,削減了NASA的日常開支。自2010年至今,每年NASA得到的白宮開支費用區間大約在20億美元到65億美元之間,遠遠無法支撐起太空飛機的持續研發。

因此,NASA在資金方面的缺失,讓其無法持續研發太空飛機,最後也轉做大負荷運載火箭,研制將人類送上月球、小行星和火星的衛星,減少研發支出。

另外,太空飛機技術老舊,安全性能堪憂也是美國太空飛機退出歷史舞臺的原因。

1986年1月28日,美國「挑戰者號」上空剛起飛73秒,由於固體火箭助推器內的高壓高熱氣體泄漏,飛機發生解體爆炸,導致機上7名機組人員無一幸免。而在2003年2月1日,美國「哥倫比亞號」再發生太空飛機左翼解體爆炸事件,同樣導致7名美國太空人犧牲。

這兩次事件,成為美國人心中揮之不去的痛。

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帶NASA logo的火箭(來源:SpaceX)

最終,美國想到的唯一辦法就是,借俄羅斯的太空飛機,讓太空人維護一下美國的國際空間站。

但昔日太空霸主的美國萬萬沒想到,俄羅斯會借機坐地漲價。

鈦媒體梳理後發現,自美國2004年宣布結束太空飛機計劃後,俄羅斯已將載送太空員升空費用8度加價,漲幅最大的一次是2011年夏天,美國需為每位升空太空員向俄支付4340萬美元,較上半年大幅加價57%。而到2019年時,「聯盟號」上的每個座位高達8600萬美元,約合6.2億元人民幣,較2005年上漲超180%。

在這9年間,NASA已為70張座位票向俄羅斯支付近40億美元,主要用做執行太空任務的相幹技術費用。

這樣的境遇讓很多美國老科學家頗感不適。美國NASA科學家歐文·加裡歐特(Owen Kay Garriott)教授形容稱:「悲傷的感覺如同失去一個老朋友,我們喪失了60年前冷戰開始時的那種精神。」

《華爾街日報》曾評論指,美國成功研發出太空飛機,贏得了技術競賽,但卻輸掉了這場持久的戰爭。

過去幾年的經濟負擔,以及美俄關係迅速陷入冰凍期,給NASA施加了更大的壓力,最終,他們決定終止對聯盟號的使用,擺脫對俄太空設施的依賴,由馬斯克的spaceX公司執行後續的太空任務,為NASA的載人太空計劃提供了更可靠的新選擇。

據多家外媒報導,NASA最終隻向SpaceX公司支付了3.96億美元資金。並且,這筆錢不僅專門用於研發火箭和太空飛機,還為貨運龍飛船和佛羅里達州發射臺的開發提供了資金支持。換而言之,龍飛船是迄今為止美國最便宜的載人太空器,也是SpaceX公司為NASA制造最具性價比的載人太空器。

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載人龍飛船發射前最後一次重大測試(圖片來源:SpaceX)

經過長達九年的研發與測試,今天,馬斯克給NASA交上了一份滿意的答卷。

為什麼是SpaceX?

在太空史上,載人太空的研制和發射一直都與政府緊密相幹,美國也不例外。美國的太空事業基本都是由NASA做主導,比如水星,雙子座和阿波羅時代的太空飛行計劃,全為NASA一手包辦。

21世紀初以來,NASA就一直有計劃找其他機構接手將太空人員運往國際空間站的任務。在哥倫比亞號太空飛機於2003年發生解體爆炸事故之後,NASA就著重研發能夠抵達月球的替代飛船。

要有足夠費用承擔這個項目,必要的一步就是在運送人員和設備前往國際空間站的任務上與私人企業合作。2014年,商業太空員計劃(Commercial Crew Program,簡稱CCP)正式誕生。

簡單來說,CCP就是NASA尋求私人承包商太空器服務,將實驗設備和補給運送到國際空間站在軌實驗室,利用商業運輸的能力,將美國的太空計劃商業化,從而推進美國高質量科學研究和技術開發。

在這其中,政府將不再做主導,只是作為SpaceX的客戶角色,整個過程都是由SpaceX研發。NASA給予了商業公司大量人才、技術、資金的支持,這將大大減少雙方實際付出的成本。

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從左至右分別是:美國NASA局長吉姆·布萊登斯汀(Jim Bridenstine);SpaceX創始人埃隆·馬斯克(Elon Musk);載人龍飛船的兩名太空人道格·赫爾利和鮑勃·本肯(圖片來源:洛杉磯時報)

前白宮太空顧問Mark Albrecht曾表示,此次載人發射任務,失敗歸於NASA,榮耀歸於Space X。

2015年,NASA確認和波音(Boeing)公司、SpaceX公司簽署了42億美元和26億美元的合同,委托兩家公司分別開發和測試新的宇宙飛船——Starliner和龍飛船,目的是運送NASA太空人往返國際空間站。這種宇宙飛船要成本更低、效率更高、更安全,基本上可以作為太空飛機的替代品。

相對於多次飛行失敗的波音,SpaceX在近幾年的成就斐然

2008年,獵鷹1號發射成功後,SpaceX成為人類第一個實現火箭發射的民營商業太空公司;2015年12月,SpaceX將獵鷹9號火箭飛回發射場附近的著陸場,並成功垂直著陸,這是軌道級火箭的首次成績;2016年4月,SpaceX成功將一艘龍飛船送入低地球軌道;2017年3月,SpaceX將已回收的火箭第一級再次發射,並再次成功著陸。

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SpaceX(圖片來源:NASA)

截止2019年2月,SpaceX已與NASA進行了16次國際空間站(ISS)補給任務的合作。多次火箭、衛星發射都非常成功。另外,在整體技術研發實力上,SpaceX也是世界太空領域的佼佼者。

該公司已經在定期運送貨物至國際空間站,現在計劃開始運送太空人。馬斯克的公司還在研發建造更大的載人「星際飛船(Starship)」——這可能將開啟火星定居的第一步。

此前,SpaceX為載人太空飛機的發射進行了多次準備工作,花費了多年的時間進行測試和檢查,以確保此次發射能夠安全進行。

2019年3月,SpaceX進行了一次同樣的演示飛行,沒有太空人。今年1月,SpaceX進行了另一項關鍵測試,在沒有任何人發射太空艙的情況下,故意摧毀了火箭,以表明該飛船能夠在緊急情況下將太空人送到安全地點。

自2012年10月,SpaceX公司研制的貨物龍飛船,多次將科研物資和補給送至國際空間站,而這次發射的載人龍飛船,是在貨運飛船基礎上改進而成的。

相對於一代的貨物龍飛船,此次二代的載人龍飛船依舊需要用「獵鷹9號」火箭助推發射,採用兩艙式設計,由乘員艙和非密封艙兩部分組成的,內部增加了生命保障系統、座椅和控制面板等,內部操控臺全部換成了觸屏。

與傳統的火箭不同,獵鷹9號的一級火箭使用了可回收技術,有了這項技術,運載火箭得以重復利用,發射成本也因此大幅度降低。

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SpaceX官網提供的龍飛船內部圖

另外,載人龍飛船最大的特點就是採用了首創的新型發射逃逸系統,可重復使用、安全可靠等,另外,乘員運輸能力強,內部空間較大,操作更為友好等,也是該飛船引人註目的原因之一。

緊張的發射現場

就在幾天前的5月27日,SpaceX宣布,因雷雨天氣原因,載人發射活動被迫推遲。

NASA方面隨後解釋稱:「佛羅里達州地區含有帶電雲,它對火箭發射來說尤其危險。如果火箭飛得離帶電雲足夠近,閃電可能會擊中火箭,造成損害,危及飛行任務。在既定的發射時間,天氣卻不太好,可能會影響太空人和火箭的成功發射。」

據SpaceNews報導,NASA和SpaceX在30日的發射活動前進行了審查,最終確認,龍飛船或獵鷹9號火箭沒有重大技術的問題,可以按計劃發射。

當地時間5月30日中午12點左右,即飛船發射兩個多小時前,兩名NASA太空人鮑勃·本肯和道格·赫爾利,乘坐特斯拉公司提供的Model X電動汽車(配備鷹翼門款),不到半小時左右到達發射場地。而非NASA運送太空飛機人員的改型Astrovan Starliner房車運送太空人。

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下車後,兩人身穿SpaceX制作的太空服,在離地面約230英尺的光滑人行道上行走,擺出幾個Pose姿勢後,緩緩登上位於獵鷹9號火箭頂部的SpaceX載人龍飛船太空艙。

然後,地面人員安頓太空人的座位,戴上座椅約束裝置,經過檢查無誤後,最後關閉艙門,密封外殼。

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關閉艙門

經過對天氣反覆評估後,SpaceX最終確認繼續推進發射計劃。在預定的升空前不到一個小時內,SpaceX飛行控制室宣布「準備發射」,下午1:17,NASA發推文稱,船員已經安頓好了。並且,在發射前約35分鐘,SpaceX裝載了燃料。

據悉,此次發射是由SpaceX公司提供指令和地面技術支持,而非NASA。盡管鮑勃·本肯和道格·赫爾利是NASA太空人,而且美國NASA方面也會進行監督,但這是SpaceX的地面控制室,由該公司負責發射和技術指令,馬斯克也在離發射場僅數英裡的任務控制室內進行觀察,確保發射活動萬無一失。

值得一提的是,只有當載人龍飛船發射成功後進入指定軌道,成功與國際空間站對接,並安全將太空人帶回地球,這次的任務才算成功。

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龍飛船發射過程示意圖

按照SpaceX的計劃,預計在19個小時後,即北京時間今晚23點,載人龍飛船將嘗試與國際空間站完成對接。

一切圓滿完成後,龍飛船太空艙內的兩名太空人將在國際空間站中停留30至119天,根據地面指令,兩位太空人將適時返回龍飛船的太空艙,與空間站解除對接,回歸地球表面。

解除對接後的太空艙將重新進入地球大氣層,使用降落傘減速並濺落到大西洋上,這個過程大約花費約幾個小時到兩天。然後,SpaceX和NASA的地面工作人員,在名為「GO Navigator」海船上接載兩名太空員,最後返回佛羅里達州的太空基地。

未來:人們可以花4億到NASA的空間站玩30天

一旦兩名太空人可以成功回到地球上,就可以證明「CCP計劃」是非常成功的,可以按計劃進行。

SpaceX和NASA將仔細檢查此次測試飛行中收集到的數據,並進行分析,來證明太空人可以成功借助龍飛船往返國際空間站。

如果這次的載人龍飛船示范2號(Crew Dragon Demo-2)任務成功的話,SpaceX將會繼續與國際太空站進行六次實體運作任務,這是他們與NASA的26億美元合同所要求的一部分。

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這意味著,SpaceX將讓更多人,可輕松「打車」往返NASA國際空間站。

NASA此前曾計劃,從2020年開始,允許遊客拜訪國際空間站,每人費用約為5800萬美元(約4億元人民幣),其中包括3.5萬美元每晚的住宿費,最長可達30天。

具體遊客和費用的安排由波音和馬斯克旗下Space X兩家公司負責,他們將挑選遊客,保證宇航遊客達到太空飛行所需的醫學和培訓要求。在運送方面,SpaceX將使用自己的龍飛船,波音用Starliner飛船。

NASA解釋稱:「從長遠來看,NASA的目標是成為許多客戶在低地球軌道上購買服務的獨立、商業和自由飛行的可居住目的地之一。」

NASA解釋稱:「從長遠來看,NASA的目標是成為許多客戶在低地球軌道上購買服務的獨立、商業和自由飛行的可居住目的地之一。」

根據《紐約時報》的報導,目前已有兩家公司宣布與SpaceX進行合作,計劃購買龍飛船座位,以非NASA乘客身份進入太空。今年2月18日,太空探險公司Space Adventures宣布,年底前計劃讓四人登上SpaceX的載人龍飛船,繞橢圓形的地球太空軌道運行,該公司沒有提及購買價格,但媒體指,費用大概要在4000萬美元左右。3月5日,Axiom Space發布消息稱,該公司將帶太空遊客乘坐SpaceX龍飛船,參觀國際空間站,從高空觀察地球。

而知名美國男演員兼電影制作人湯姆·克魯斯(Tom Cruise)甚至提出,他有興趣乘坐龍飛船到太空中拍攝電影。

中國科學院國家空間科學中心原主任吳季教授表示,如果此次發射和載人太空任務圓滿成功,那麼馬斯克的SpaceX公司就將證明私營部門參加載人太空運輸不再是個噱頭,而是開辟了新領域。此後,企業將可以向政府及其他希望購買服務的機構或個人出售個人太空旅行等服務。

張璐對鈦媒體表示,這次龍飛船成功發射,則意味著,SpaceX將有越來越多的客戶訂單,不止是從美國的一些公司,可能還有很多其他國家的訂單都會進來,都會與馬斯克進行更密切的合作,這對於該公司本身的健康發展、收入和利潤,有非常大的提升作用。

另外,NASA還希望擴大空間站的商業活動範圍,不僅限於國際實驗室那些科研活動。美國希望在2024年以前,首次將女性太空人送上月球,並且要繼1969年之後首次再讓一名男性太空人登月。

值得一提的是,目前SpaceX和NASA已啟動了下一次「龍飛船」載人太空飛行計劃。預計在今年初秋,他們將利用載人龍飛船,再進行一輪發射任務。該航班將搭載四名太空人:美國NASA太空人維克多·格洛弗、邁克·霍普金斯和香農·沃克,以及日本太空人野口信一。

目前美國政府已經對NASA追加了16億美元預算。美國副總統彭斯今年3月稱,五年內美國將派多人登陸月球。如果一切順利,美國將持續保持太空霸主地位。

與此同時,中國也在加緊做載人太空計劃。5月8日,中國長征五號B運載火箭,托舉新一代載人飛船試驗船實現首飛,且返回艙成功著陸。

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長征五號B運載火箭(來源:央視)

中國載人太空工程載人飛船系統總設計師、太空科技集團五院新一代載人飛船試驗船項目負責人張柏楠接受媒體採訪時表示,中國已經獨立自主建成了完整的載人太空體系,為下一步空間站的建造運營奠定了堅實的基礎。

5月24日,中國載人太空工程總設計師周建平在兩會期間透露稱,中國準備在兩年內執行11次飛行任務,發射「問天」和「夢天」兩個實驗艙,與核心艙對接,建造一個空間站,並將很快為該項目選擇一批新的太空人,而這批太空員選拔將不限於飛行員,還包括飛行工程師和有效載荷專家即科學家。「我們將於明年開始開展空間站關鍵技術驗證,實施在軌建造階段的發射任務。」

實際上,過去幾年中國太空經歷了很多新的變化,包括商業太空公司與中國載人太空之間的合作,讓中國太空事業呈現新的活力與發展點,加上「新基建」的推出,讓更多商業太空公司看到了機遇。

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2016年龍飛船太空艙接近國際空間站圖片(圖片來源:NASA)

就目前來看,此次SpaceX的龍飛船能夠發射成功,將是一次里程碑式的事件,它將永遠改變世界對人們送入太空的看法。對中國,乃至全世界商業太空領域,具有非常重要的意義。

航空領域專家,微信「小火箭」運營者邢強博士接受鈦媒體採訪時稱:「載人太空且對接到(國際)空間站,是近地軌道太空活動最大的一個聖杯。美國的商業太空產業從無到有,然後現在成為美國太空產業規模和技術層面的引領。對於中國來說,這具有非常大的啟發意義。(我)期待中國也能夠大力發展民營商業太空產業,為太空技術的發展提供更多可能性。」

(本文首發鈦媒體App,作者 | 林志佳,編輯|趙宇航)

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