文/ 江山

9月16日-19日，美國太空探索技術(shù)公司的載人龍飛船進(jìn)行了人類首次以純粹商業(yè)化太空旅游為目的軌道飛行。這次太空游的客戶是在線支付處理公司Shift4 支付（Shift4 Payments）的創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官賈里德·艾薩克曼，以及他邀請的3 名美國公民，被稱為“鼓舞四人組”。

此次純商業(yè)化飛行距載人龍飛船的首次載人試飛不過一年多的時(shí)間。2020年5月，太空探索技術(shù)公司在佛羅里達(dá)肯尼迪航天中心用獵鷹9 火箭成功地將載人龍飛船發(fā)射入軌，開展載人飛行試驗(yàn)任務(wù)。之后載人龍飛船與國際空間站成功對(duì)接。這次飛行是航天飛機(jī)退役近9年后美國再次在美國本土自主將本國航天員送入國際空間站，也是史上首次由以商業(yè)方式研制的火箭和飛船送人上天進(jìn)行軌道飛行。

沉舟側(cè)畔千帆過

眾所周知，美國宇航局主要負(fù)責(zé)美國民用空間探索活動(dòng)。在美蘇太空競賽中，美國宇航局投入超過30 萬人、耗資255 億美元，成功實(shí)施阿波羅登月計(jì)劃，終于完成了“世界第一”的使命。

冷戰(zhàn)結(jié)束后，太空競賽告一段落。美國宇航局把載人航天的重點(diǎn)放在可重復(fù)使用的航天飛機(jī)上。在每次發(fā)射和降落萬眾歡呼的同時(shí)，航天飛機(jī)計(jì)劃本身面臨著很多隱憂，其投入實(shí)際運(yùn)營的航天飛機(jī)并沒有完全達(dá)到初衷，相反由于技術(shù)復(fù)雜、投資巨大、維修周期長、可靠性不斷降低而引發(fā)詬病。

2003年美國哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)事故可以說是壓死駱駝的最后一根稻草。“哥倫比亞號(hào)”在再入大氣層時(shí)解體，7 名航天員殞命，這是美國宇航局損失的第二架航天飛機(jī)和第二個(gè)7 人乘組。時(shí)任美國總統(tǒng)的小布什于2004年宣布，2010年底美國宇航局航天飛機(jī)將全部退役。2011年7月，曾在近地軌道馳騁了30年的航天飛機(jī)退出歷史舞臺(tái)。

受航天飛機(jī)退役影響最大的當(dāng)屬美國對(duì)國際空間站上的貨物補(bǔ)給和乘員輪換。俄制聯(lián)盟號(hào)飛船成為唯一能夠往返運(yùn)送航天員的擺渡船。也正是從那時(shí)起，美國宇航局開始把商業(yè)航天當(dāng)作一個(gè)重要的體系來發(fā)展。2005年，商業(yè)乘員與貨物項(xiàng)目辦公室成立，作為該局的直接分支機(jī)構(gòu)，其宗旨是扶持商業(yè)航天企業(yè)、刺激航天經(jīng)濟(jì)發(fā)展。這為美國宇航局帶來了運(yùn)營管理模式上的巨大轉(zhuǎn)變，該局開始嘗試從“探索”太空轉(zhuǎn)變成為“投資”太空。

10年前，美國載人航天進(jìn)入到過渡期。當(dāng)時(shí)美國宇航局讓航天飛機(jī)退役，同時(shí)開始實(shí)施商業(yè)乘組計(jì)劃（CCP），而新型飛船什么樣、何時(shí)飛行等都不得而知。10年以后，該局商業(yè)載人合作伙伴之一太空探索技術(shù)公司研制出了載人龍飛船。2020年“載人龍”在2 次飛行中把航天員送上國際空間站，包括當(dāng)年11月份進(jìn)行了名為機(jī)組1 號(hào)的首次運(yùn)營飛行并于2021年4月28日成功返回。為了不把所有雞蛋放在一個(gè)籃子里，美國選擇了兩家公司研發(fā)商業(yè)載人飛船。目前只有太空探索技術(shù)公司的飛船投入使用，波音公司的星際線飛船還處于研發(fā)階段。該飛船在不載人試飛中出現(xiàn)了諸多問題，現(xiàn)在正在等待第二次飛行機(jī)會(huì)。

在過渡期美國宇航局的載人航天活動(dòng)一直依賴俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)載人飛船，花錢購買船上的座位，“聯(lián)盟號(hào)”成為航天員往返國際空間站的唯一擺渡船。聯(lián)盟號(hào)飛船每個(gè)座位對(duì)美國宇航局的收費(fèi)近來已漲到8000 萬美元以上，而據(jù)報(bào)道，自2006年以來，該局已為70 張“聯(lián)盟號(hào)”“船票”花掉了39 億美元。

“星際線”載人飛行的單座費(fèi)用為9000 萬美元，高于太空探索技術(shù)公司“載人龍”飛船5500 萬美元的估計(jì)費(fèi)用，也高于美國宇航局購買“聯(lián)盟號(hào)”每個(gè)座位8600萬美元的價(jià)格。對(duì)“波音”和太空探索技術(shù)公司的費(fèi)用估計(jì)是用兩家各自合同總價(jià)減去飛船研制成本，并假定合同所含6 次正式飛行任務(wù)中的每次都乘坐4 人。

▲ 2011年阿特蘭蒂斯號(hào)航天飛機(jī)的謝幕飛行

太空探索技術(shù)公司的載人龍飛船和波音公司的星際線飛船可以說是航天飛機(jī)的接班人，二者都是在美國宇航局載人乘組計(jì)劃中獲得資金從2010年開始研制的。美國宇航局當(dāng)時(shí)計(jì)劃到2015年至少有一種美國私營載人飛船可以飛天。按照這個(gè)計(jì)劃，航天飛機(jī)退役后美國依賴俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船的時(shí)間只有4年。然而計(jì)劃趕不上變化，鑒于此前從未以公私合營的方式研制過軌道載人飛船，進(jìn)度推遲也就不足為奇了。

▲ 美國宇航局早期商業(yè)乘組計(jì)劃海報(bào)

天工人巧日爭新

傳統(tǒng)上，美國宇航局負(fù)責(zé)項(xiàng)目整體管理和運(yùn)行，研制工作向承研商層層分包。在商業(yè)貨物運(yùn)輸和商業(yè)乘員運(yùn)輸計(jì)劃中，入選的商業(yè)公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目的整套運(yùn)營，包括總體設(shè)計(jì)、研制、試驗(yàn)、發(fā)射和運(yùn)營管理等，美國宇航局僅采購運(yùn)輸服務(wù)，并負(fù)責(zé)進(jìn)度、安全監(jiān)管及技術(shù)支持，提升商業(yè)公司在項(xiàng)目研制中的自主性、靈活性。2006年美國宇航局開始實(shí)施商業(yè)貨運(yùn)計(jì)劃，為商業(yè)乘組計(jì)劃探路。在商業(yè)貨運(yùn)計(jì)劃的支持下，孕育了出了兩種實(shí)用型不載人國際空間站貨運(yùn)飛船：太空探索技術(shù)公司的龍貨運(yùn)飛船和“諾·格”的天鵝座貨運(yùn)飛船。前者2012年5月與國際空間站成功對(duì)接，成為造訪該站的商業(yè)航天器；當(dāng)年10月，執(zhí)行首次商業(yè)貨運(yùn)合同任務(wù)，正式開始為美國宇航局運(yùn)營的國際空間站運(yùn)送貨物補(bǔ)給。“天鵝座”緊隨其后于2013年登站。目前這兩種飛船仍在服役。憑借龍貨運(yùn)飛船，太空探索技術(shù)公司先后獲得了美國宇航局的“商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)”（COTS）合同，認(rèn)證其貨運(yùn)能力；“商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)”（CRS）合同，執(zhí)行貨運(yùn)任務(wù)。

商業(yè)貨運(yùn)飛船為商業(yè)乘組計(jì)劃開創(chuàng)了一種新模式。2010年商業(yè)乘組計(jì)劃簽署的首批價(jià)值5000 萬美元合同被“藍(lán)色起源”、“波音”、典范空間發(fā)展公司、“內(nèi)華達(dá)山脈”和“聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟”瓜分。這批合同后來被稱為商業(yè)載人發(fā)展（CCDEV）-1，其目標(biāo)是支持研發(fā)一系列載人航天技術(shù)，例如典范空間發(fā)展公司得到的資金用于研制生保系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，“聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟”則用這筆錢改進(jìn)其可用于載人飛行的宇宙神5 火箭。

2011年4月，美國宇航局簽發(fā)第二輪合同CCDEV-2。這些合同金額比第一輪要大，共計(jì)2.7 億美元?！八{(lán)色起源”“波音”“內(nèi)華達(dá)山脈”和太空探索技術(shù)公司各分得一杯羹，其中“波音”拿到9200 萬美元用來研制“星際線”，太空探索技術(shù)公司拿到7500 萬美元研制載人龍飛船。

▲ 載人龍和貨運(yùn)龍飛船（左）比較

在2012年8月宣布的商業(yè)載人綜合能力（CCICAP）合同中，該局的手筆更大?！皟?nèi)華達(dá)山脈”拿到2.12 億美元繼續(xù)開展追夢者航天飛機(jī)的研制，“波音”和太空探索技術(shù)公司分別獲得4.6 億和4.4 億美元。

▲ 星際線飛船

2014年9月，美國宇航局最終宣布“波音”和太空探索技術(shù)公司贏得了CCTCAP 合同，主要任務(wù)包括兩家公司載人飛行系統(tǒng)的最后研制工作以及6 次前往國際空間站的運(yùn)營性載人飛行。這兩家公司分別拿到42 億和26 億美元。據(jù)報(bào)道，美國宇航局在商業(yè)載人運(yùn)輸計(jì)劃下投給“波音”和太空探索技術(shù)公司的經(jīng)費(fèi)總額分別超過50 億美元和31.4 億美元。

道阻且長行則將至

美國宇航局宣布商業(yè)載人運(yùn)輸能力（CCTCAP）合同時(shí)，希望至少有一種私營載人飛船可以在2017年底投入使用， 但該局的希望落空了。資金缺乏是導(dǎo)致推遲的原因之一。多年來，美國國會(huì)批給商業(yè)載人項(xiàng)目的資金總比白宮申請的預(yù)算少。技術(shù)挑戰(zhàn)是導(dǎo)致推遲的另一個(gè)原因。

▲ “載人龍”在廠房

▲ 中標(biāo)的兩家飛船模擬對(duì)比圖

▲ “機(jī)組”1 任務(wù)作為美國宇航局，也是太空探索技術(shù)公司的第一次商業(yè)航天正式載人飛行

航天飛行難，載人航天飛行更難。2019年3月，太空探索技術(shù)公司的載人龍飛船首次訪問國際空間站，進(jìn)行了代號(hào)為驗(yàn)證1號(hào)的為期8天的不載人飛行。該公司計(jì)劃在同年發(fā)射驗(yàn)證2號(hào)飛船，但在驗(yàn)證1號(hào)任務(wù)一個(gè)月后，驗(yàn)證2號(hào)飛船在發(fā)射中止系統(tǒng)地面試驗(yàn)中爆炸。之后太空探索技術(shù)公司對(duì)爆炸原因進(jìn)行調(diào)查，改進(jìn)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證2號(hào)的飛行因此不得不推遲。

波音公司CST-100 星際線飛船的研制也不順利。星際線飛船在2019年12月進(jìn)行不載人試飛時(shí)暴露出軟件問題，致使其未能如期同國際空間站對(duì)接，并提早返航。美國宇航局和“波音”組織開展了一項(xiàng)獨(dú)立評(píng)審，給出了80 項(xiàng)整改建議，涉及測試、軟件開發(fā)、通信和其他問題。

星際線飛船外形同阿波羅登月飛船類似，但電子設(shè)備要先進(jìn)得多。它由乘員艙和服務(wù)艙組成，最多可乘7人（初期配置最多5 人），在人數(shù)減少的情況下可多裝貨物。飛船最大直徑4.5 米。飛船防熱罩采用“波音輕質(zhì)燒蝕材料”。同阿波羅飛船不同，“星際線”要在陸地上降落，而這讓氣囊變得格外重要。飛船的乘員艙部分按設(shè)計(jì)要能重復(fù)使用多達(dá)10 次。

2021年7月美國宇航局批準(zhǔn)了波音CST-100 星際線飛船升空執(zhí)行第二次不載人試飛任務(wù)的方案。OFT-2 任務(wù)若獲成功，該局和“波音”就將能繼續(xù)推進(jìn)實(shí)施“星際線”代號(hào)為“載人試飛”（CFT）的首次載人飛行任務(wù)。美國宇航局十分渴望讓“星際線”投入使用，從而為空間站人員往返運(yùn)輸帶來冗余，該局認(rèn)為在商業(yè)載人運(yùn)輸計(jì)劃中同時(shí)有兩種航天運(yùn)輸系統(tǒng)可用是非常重要的。

雛鳳清于老鳳聲

2020年5月30日，太空探索技術(shù)公司載人龍飛船由獵鷹9-1.2 型火箭發(fā)射，在“驗(yàn)證”2 載人試飛任務(wù)中把兩位美國宇航局航天員送上國際空間站，同年8月2日順利返航。此次任務(wù)對(duì)“載人龍”發(fā)射、交會(huì)、自主對(duì)接、停泊、再入、濺落、回收的整個(gè)飛行程序進(jìn)行全流程測試和認(rèn)證。這次飛行結(jié)束了航天飛機(jī)2011年退役后美國自主軌道載人航天能力斷檔的局面，也是史上首次由以商業(yè)方式研制的火箭和飛船送人上天做軌道飛行。

除了此次純粹太空旅游性質(zhì)的飛行，“載人龍”已經(jīng)3 次把不同國家的10 名航天員送往國際空間站，代號(hào)分別為“驗(yàn)證”2、“機(jī)組”1 和“機(jī)組”2。

2020年11月發(fā)射的“機(jī)組”1任務(wù)是首次有飛船一次送4 人入軌，并于2021年5月返回，也成為了美國載人航天運(yùn)輸工具在天上飛行時(shí)間最長的一次。此前，美國載人航天運(yùn)輸工具的最長飛行時(shí)間紀(jì)錄是由阿波羅飛船在上世紀(jì)70年代執(zhí)行飛往天空實(shí)驗(yàn)室空間站的一次任務(wù)時(shí)創(chuàng)造的，時(shí)長為84 天。

2021年4月發(fā)射的“機(jī)組”2 任務(wù)是“載人龍”飛船第2 次正式商業(yè)乘員運(yùn)輸服務(wù)任務(wù)，也是該型飛船第3次執(zhí)行載人飛行任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了4 個(gè)首次：首次使用復(fù)用“載人龍”飛船和復(fù)用的獵鷹9 火箭組合執(zhí)行載人發(fā)射任務(wù)，商業(yè)乘員任務(wù)首次攜帶2 名來自國際合作伙伴的航天員前往國際空間站，兩次商業(yè)乘員任務(wù)的航天員首次實(shí)現(xiàn)在軌任務(wù)交接，兩個(gè)機(jī)組的航天員同時(shí)在軌7 天，站上總?cè)藬?shù)超過11 人，國際空間站首次同時(shí)對(duì)接兩艘商業(yè)載人飛船。

▲ 貨運(yùn)型二代“龍”飛船靠近國際空間站

載人龍飛船具備可重復(fù)使用、乘員運(yùn)輸能力強(qiáng)、內(nèi)部空間大、操作界面友好等特點(diǎn)，能夠執(zhí)行低成本、業(yè)務(wù)化的近地軌道載人航天飛行任務(wù)?！拜d人龍”采用兩艙段設(shè)計(jì)方案，包括乘員艙和非密封艙兩部分，能夠自主實(shí)現(xiàn)對(duì)接，需要時(shí)也可由駕駛員手控操縱實(shí)現(xiàn)?？??！拜d人龍”是“龍”2型第二代飛船的載人型號(hào)。飛船高8.1米（含軀干段，亦稱筒段），底部直徑3.7 米，與空間站對(duì)接時(shí)重約12 噸，最多可乘7 人（執(zhí)行美國宇航局任務(wù)時(shí)乘4 人，外加貨物）。若與國際空間站對(duì)接，飛船至少可留軌210 天。它與第一代貨運(yùn)用“龍”飛船的一大不同是增設(shè)了8 臺(tái)“超級(jí)天龍座”推力器，每臺(tái)推力71 千牛，用于為發(fā)射中止系統(tǒng)提供動(dòng)力，在發(fā)射出問題時(shí)把飛船帶到安全距離以外。飛船還配備了生保系統(tǒng)和其他與乘客相關(guān)的重要設(shè)備，并開設(shè)了舷窗。飛船內(nèi)部設(shè)計(jì)時(shí)尚，配備大型觸屏式電腦顯示屏。飛船返航時(shí)采用海上濺落方式。

“龍”2 型飛船按設(shè)計(jì)可至少使用5 次。該型飛船的電池片敷設(shè)在飛船的筒形軀干上，可避免帆板展開這一危險(xiǎn)環(huán)節(jié)，而且發(fā)電效能更高，不必像傳統(tǒng)帆板那樣必須調(diào)整好光照角度。除人員運(yùn)輸外，太空探索技術(shù)公司從美國宇航局拿到的第二份“商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)”合同（CRS）2 下的貨運(yùn)補(bǔ)給任務(wù)也要采用“龍”2 型飛船。CRS2 合同最初包括至少6次飛行，現(xiàn)已增加到9次?！褒垺?型飛船的貨運(yùn)型號(hào)已在去年12月初升空首飛。

私營公司的“新寵”

除承擔(dān)為美國宇航局運(yùn)人的任務(wù)外，太空探索技術(shù)公司還打算用“載人龍”來“拉私活”。有心建設(shè)私營空間站的公理公司將在2022年用“載人龍”開展一次飛往國際空間站的商業(yè)任務(wù)，要把該公司一位專業(yè)航天員和3 位私人航天員送上空間站；最近又宣布將用載人龍飛船再開展3 次前往國際空間站的載人飛行任務(wù)。

太空探索技術(shù)公司2月1日宣布，在線支付處理公司Shift4 支付創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官賈里德·艾薩克曼購買了一次“載人龍”發(fā)射任務(wù)，代號(hào)“鼓舞四人組”，也就是本文開始時(shí)提到的這次飛行。飛船在低地軌道上飛行，不同國際空間站對(duì)接。自稱“全球首項(xiàng)全平民飛天任務(wù)”的這項(xiàng)任務(wù)其他3 名機(jī)組人員包括曾參與多項(xiàng)地面“模擬航天員”任務(wù)的女科學(xué)家和教育工作者賽安· 普羅克特、洛· 馬公司在西雅圖地區(qū)的雇員克里斯·森布羅斯基和圣裘德醫(yī)院醫(yī)師助理海莉·阿塞諾。飛船留軌3 天，軌道傾角與國際空間站一樣，都是51.6 度，但軌道高度將達(dá)540 千米，比該站高100 多千米。這是美國航天飛機(jī)2009年最后一次執(zhí)行哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在軌維護(hù)任務(wù)以來人類到達(dá)的最高軌道高度。

“鼓舞四人組”任務(wù)采用曾在國際空間站上執(zhí)行美國宇航局“機(jī)組”1任務(wù)的那艘名為“堅(jiān)韌號(hào)”的飛船?！皥?jiān)韌號(hào)”除進(jìn)行整修外，還在船上增設(shè)了一個(gè)瞭望口。這個(gè)新窗口仿照國際空間站上的穹頂艙，取代了飛船鼻錐下原有的對(duì)接適配器。由于“鼓舞四人組”任務(wù)不去同該站對(duì)接，這個(gè)適配器也就用不著了。

“鼓舞四人組”是“載人龍”首次執(zhí)行用戶不是美國宇航局的任務(wù)，卻不是其飛行清單上唯一的此類任務(wù)。太空歷險(xiǎn)公司在2020年2月曾宣布同太空探索技術(shù)公司簽署協(xié)議，擬在2021年底到2022年年中利用“載人龍”飛船送4 位私人航天員上天。飛行的目的地也不是國際空間站，而是高度是該站兩倍還多的一條軌道。

總之，在太空探索技術(shù)公司2020年利用獵鷹9 運(yùn)載火箭和載人龍飛船成功實(shí)施國際空間站運(yùn)輸任務(wù)后，美國已恢復(fù)了近地軌道載人運(yùn)輸能力，為美國國際空間站商業(yè)化和其他商業(yè)載人航天活動(dòng)創(chuàng)造了條件，商業(yè)載人航天成為美國航天活動(dòng)中的一支重要力量?！?/p>