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美國東部時間5月30日15時22分,宇航員鮑勃·本肯和道格·赫爾利乘坐SpaceX載人龍飛船,在“獵鷹”9號火箭的助推下,進(jìn)入深邃的太空。此次龍飛船載人到達(dá)空間站意味著,人類遨游太空、登陸月球、移民火星以及探索其他星球的目標(biāo)可能會在未來一一實(shí)現(xiàn)。這一切既是人類雄心所致,更需要人類的智慧和技術(shù)來支撐。
此次發(fā)射是史上首次通過民營企業(yè)研發(fā)的火箭和飛船將宇航員送入太空,也是自2011年美國最后一架航天飛機(jī)退役后,首次在美國本土執(zhí)行的載人航天任務(wù)。在經(jīng)過近19小時的飛行后,龍飛船于美國東部時間5月31日上午10時16分飛抵國際空間站,并開始執(zhí)行對接任務(wù)。兩名宇航員預(yù)計在空間站停留30~119天,之后,他們將乘坐載人龍飛船離開空間站返回地球,降落在大西洋上。
“上天”需要技術(shù),技術(shù)意味著競爭。SpaceX載人龍飛船發(fā)射成功的背后既有國際競爭,又有美國國內(nèi)的競爭。
自從2011年航天飛機(jī)退役以來,美國一直無法將自己的宇航員送上太空,其中既有技術(shù)的問題,也有經(jīng)濟(jì)的問題,還有對宇航員生命安全的考慮。1972年到2011年,是美國載人航天的黃金時代。20世紀(jì)90年代是美國航天飛機(jī)發(fā)展鼎盛的時期。但是,后來航天飛機(jī)事故頻發(fā),在全球歷次載人航天失事中共有22位宇航員喪生,其中因美國航天飛機(jī)喪生的就有14位,占比高達(dá)63%!因此,航天飛機(jī)不得不逐漸退出歷史舞臺。
在美國的航天飛機(jī)退出歷史舞臺之后,俄羅斯的航天飛船挑起了大梁,在過去的9年中,宇航員進(jìn)入國際空間站完全由俄羅斯及其“聯(lián)盟”號飛船來實(shí)施。美國的航天飛機(jī)和飛船計劃陷入停滯,美國國家航空航天局(NASA)要參與航天探索,就只能搭乘俄羅斯的“聯(lián)盟”號飛船,因此只能受制于人。
俄羅斯“聯(lián)盟”號飛船的價格一漲再漲,美國原打算2017年啟動商業(yè)載人運(yùn)輸飛行,但因波音和SpaceX公司的飛船研制遭遇一系列困難而推遲,NASA不得不花費(fèi)約10億美元增購了12個“聯(lián)盟”號座位,以保證本國宇航員能夠繼續(xù)造訪空間站并進(jìn)行空間探索。但是,2007年“聯(lián)盟”號飛船每個座位的單價只要2180萬美元,到了2020年,每個座位的單價漲到9000萬美元,漲幅超過4倍。
現(xiàn)在,SpaceX載人龍飛船能將宇航員送到國際空間站,意味著美國將不會再受到俄羅斯的高價“勒索”,更意味著俄羅斯的太空探索有了強(qiáng)勁的對手。此次成功發(fā)射,也體現(xiàn)了美國航天探索的復(fù)蘇。
國際競爭當(dāng)然體現(xiàn)在技術(shù)上。SpaceX載人龍飛船技術(shù)上的一個主要競爭力是火箭可回收使用,這將奠定航天探索的可持續(xù)性。SpaceX載人龍飛船是靠“獵鷹”9號二級火箭運(yùn)載,在龍飛船升空后2.5分鐘后,一級火箭就脫離主體,降落到位于大西洋上的SpaceX海上回收船塢上。對火箭的回收利用會大大降低太空探索的成本,也是太空探索可持續(xù)發(fā)展的一條必由之路,更是民營企業(yè)能躋身太空探索的奧秘之一,它跨越了目前航天發(fā)射工具的一次性運(yùn)載工具(ELV)階段,進(jìn)入到可重復(fù)使用運(yùn)載工具(RLV)的新階段。
過去,美國的航天飛機(jī)單次發(fā)射花費(fèi)約15億美元,中國的“長征三號乙”運(yùn)載火箭的發(fā)射費(fèi)用是6000萬美元,“獵鷹”9號的發(fā)射報價為6100萬美元,但是其使用的液氧和煤油不過價值20多萬美元。一級火箭能回收,各方的預(yù)測和計算是,可以降低40%~90%的發(fā)射成本,僅以40%計算,就能節(jié)約2440萬美元,如果還能重復(fù)多次使用,成本則會大大降低。這使得人類探索太空有了真正可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)基礎(chǔ)。
在人類飛向太空的征程中,除了國際競爭,美國國內(nèi)也存在激烈競爭,這就是政府科技機(jī)構(gòu)與以SpaceX為代表的民營科技企業(yè)間的競爭。美國空軍上校、資深宇航員斯科特·霍洛維茨曾幫助NASA制定了將宇航員送到空間站和月球的計劃。經(jīng)過核算,這項(xiàng)計劃將花費(fèi)345億美元。
SpaceX和波音的方案則要便宜得多,NASA計劃向SpaceX和波音投資近50億美元,將他們的載人龍飛船和星際線飛船系統(tǒng)送上發(fā)射臺。后來,在整個商業(yè)貨運(yùn)發(fā)展計劃中,NASA最終只向SpaceX支付了3.96億美元。這筆錢不僅用于研發(fā)火箭,還為貨運(yùn)龍飛船和佛羅里達(dá)州發(fā)射臺的開發(fā)提供了資金。其中,SpaceX的可回收火箭技術(shù)的成功,節(jié)省了大量的航天發(fā)射資金,也使得SpaceX比波音提前一年完成了載人飛行項(xiàng)目,波音最早也要到2021年春天才能完成太空載人飛行。
從經(jīng)濟(jì)角度看,SpaceX贏得了競爭,比原來的預(yù)算節(jié)省了幾百億美元。SpaceX在太空探索中的雄心還不止于此,該公司目前正在興建第一艘“星際飛船”,而且計劃未來每年建造100艘星際飛船,每當(dāng)?shù)厍蚝突鹦擒壍劳綍r,可把約10萬人從地球送到火星。SpaceX創(chuàng)始人馬斯克的宏偉藍(lán)圖是,要在2050年之前將100萬人送上火星。
航天探索、太空旅游以及外星移民,都必須首先保證人的安全。為此,載人龍飛船有首創(chuàng)的新型發(fā)射逃逸系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)問題,不需要從火箭逃逸塔逃生,而是利用自身裝備的8臺超級天龍座發(fā)動機(jī)逃生。這也意味著宇航員可以在載人龍飛船處于上升階段的任何時刻逃逸,可以避免過去的航天悲劇。1986年1月28日,在美國肯尼迪航天中心上空,剛起飛73秒的“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)發(fā)生解體,機(jī)上7名機(jī)組人員全部喪生。有了新的逃生裝備,從理論上看,這樣的悲劇未來將不會再發(fā)生。
載人龍飛船也體現(xiàn)了人工的可控性。在此次飛行任務(wù)中,當(dāng)飛船距空間站約219米時,宇航員停止了自動飛行模式,并使用手動控制靠近空間站。這一操作既驗(yàn)證了宇航員控制飛船的能力,也體現(xiàn)了飛船的安全性。與“聯(lián)盟”號飛船相比,SpaceX載人龍飛船可搭載的人數(shù)更多,也體現(xiàn)了航天技術(shù)的進(jìn)步和商業(yè)價值。該飛船是用載貨飛船改裝的,采用了當(dāng)下主流的兩艙構(gòu)型設(shè)計,由加壓艙(返回艙)和服務(wù)艙構(gòu)成,高6.1米,重約4.2噸,可搭載7名宇航員,是目前載人最多的飛船。宇航員都坐在加壓艙內(nèi),前排3個,后排4個。即便不搭載宇航員,也可以裝載等量的貨物。
現(xiàn)在,SpaceX載人龍飛船已經(jīng)被命名為“奮進(jìn)”號飛船。這是美國航天界的一個傳統(tǒng),要等飛船升空進(jìn)入預(yù)定軌道后,由執(zhí)行任務(wù)的宇航員為飛船命名。
SpaceX載人龍飛船的一小步,證明了人類探索太空,甚至移居其他星球的可能性。據(jù)悉,SpaceX載人龍飛船的單人票價為五六千萬美元,也許下一次“奮進(jìn)”號飛船會迎來一位有經(jīng)濟(jì)實(shí)力的太空愛好者,以旅客的身份與宇航員一起遨游宇宙。