(原標題:人類首次商業載人航天發射成功,誕生第9款載人入軌太空飛行器)
澎湃新聞記者 張靜
人類航天史上誕生第9款載人入軌太空飛行器:SpaceX載人龍飛船。
美國東部時間5月30日15時22分,獵鷹9號火箭搭載乘坐著NASA太空人鮑勃·本肯(Bob Behnken)和道格·赫爾利(Doug Hurley)的載人龍飛船,從佛羅裡達州甘迺迪航天中心39A發射臺點火升空。12分鐘後飛船順利進入近地軌道,朝國際空間站進發。
SpaceX載人龍飛船成為人類歷史上第9款載人入軌太空飛行器,也是繼美國水星號飛船、雙子座飛船、阿波羅飛船、太空梭後,第5款美國載人航天運輸工具。
本次任務是人類首次商業載人航天發射。全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩表示,美國商業載人航天計劃採用官方發包、發射商承包的商業模式,它將為NASA節省大約200億-300億美元。此次任務成功,不僅意味著美國重啟載人航天關鍵一發,也是開啟商業載人航天一個新時代。
飛船入軌,NASA局長「鬆了一口氣」
原定於美國東部時間5月27日16時33分開展的SpaceX龍飛船首次載人試飛,因天氣不佳在距離發射不到20分鐘時被取消。
第二次發射嘗試當天,NASA局長吉姆·布裡登斯廷在推特上表示,當天發射取消的可能性為50%。不過推遲3天後,龍飛船首次載人試飛還是如期而至。
火箭升空12分鐘後,龍飛船連「本」帶「利」,外加載著一隻恐龍玩偶,進入近地軌道,與獵鷹9號分離。
載人龍飛船計劃在發射19小時後,也就是美國東部時間5月31日10時29分對接國際空間站。對接後,兩名太空人將留在空間站,協助目前在空間站上的唯一一名NASA太空人克裡斯·卡西迪(Chris Cassidy)開展工作。
鮑勃·本肯將在此次任務中擔任聯合操作指令長,負責交會、對接和解除對接以及飛船與空間站處於對接狀態期間的各項工作。道格·赫爾利擔任飛船指令長,負責發射、著陸和回收操作。
兩位太空人經驗豐富。49歲的鮑勃·本肯和53歲的道格·赫爾利都在2000年被NASA選為太空人。鮑勃·本肯有過2次太空梭飛行經驗,在太空中飛行時間超708小時,6次太空行走時間超37小時。
道格·赫爾利有過2次太空飛行。在加入NASA前,他是美國海軍陸戰隊的戰鬥機飛行員和試飛員。Hurley在超過25架飛機上擁有逾5500小時的飛行經驗。
巧的是,9年前,美國30年太空梭時代135次飛行歷史終結的「謝幕之旅」也有道格·赫爾利的參與。2011年7月8日,他駕乘著的美國「亞特蘭蒂斯」號太空梭完成美國太空梭最後一次發射升空。
「這是美國能夠再次做到這一點的偉大時刻。」5月20日,當兩位太空人一起抵達甘迺迪航天中心時,道格·赫爾利表示,商業載人太空飛行器的開發是NASA和SpaceX的「馬拉松」,「我認為這是一種高潮,是人類太空飛行的下一個階段。」
NASA局長與太空人自拍
「我鬆了一口氣。」飛船入軌後,吉姆·布裡登斯廷說。不過,他要在鮑勃和道格安全回家之前才會慶祝,「他們可能會在空間站一直待到8月初。」
龍飛船在軌停留時間取決於飛船的太陽能電池板、下一次載人任務的時間,目前NASA瞄準8月30日發射下一次載人飛行。當然也要考慮返航時的天氣,「如果有適合返航的窗口,並且兩位太空人也不必待在國際空間站上了,我們就會接他們回來。」吉姆·布裡登斯廷在發射前表示。
人類歷史上第9款載人入軌太空飛行器
1961年4月12日,蘇聯東方號宇宙飛船發射,這是人類第一次環繞地球飛行。此後,美國水星號飛船、蘇聯上升號飛船、美國雙子座飛船、蘇聯聯盟號飛船、美國阿波羅飛船、美國太空梭、中國神舟飛船相繼實現載人飛行。
SpaceX載人龍飛船成為人類歷史上第9款載人入軌太空飛行器,是人類首次商業載人航天發射,也是2011年以來美國太空人首次乘坐美國飛船從美國本土進入軌道。
「這是一個漫長的過程。」NASA局長吉姆·布裡登斯廷在發射後評論說,「自我們用美國火箭從美國本土發射美國太空人,到現在已經9年了,現在我們做到了。」
9年前,自美國太空梭退役後,美國運送太空人往返空間站的工具全部「仰仗」俄羅斯飛船。但俄羅斯飛船票價水漲船高,2008年,單人票價不到2200萬美元。但到美國太空梭2011年退役時,票價漲至近4000萬美元,目前票價已高達約8600萬美元。
為了改變這一局面,美國航天局大力支持商業載人航天發展,希望政府與企業合作的模式能夠孕育出這一產業。2014年,波音公司和SpaceX分別從美國航天局獲得42億和26億美元的大合同,用以建造最初計劃2017年首飛的「星際客機」載人飛船和載人龍飛船。
載人龍飛船是SpaceX新一代宇宙飛船,用來送人類飛往國際空間站和其他目的地。2012年,龍飛船成為第一艘向空間站運送貨物的商業飛船,但龍飛船從一開始就被設計用來載人。
與龍貨運飛船相比,載人龍飛船有不少突破。龐之浩表示,載人龍使用了新的超級天龍座發動機系統、觸摸控制屏和更耐用的熱防護層等眾多下一代太空飛行器技術,可容納7名航天員,而目前俄羅斯聯盟號飛船只能搭載3人。
飛船既可與國際空間站自動對接,也能在航天員的手動控制下完成對接,無需空間站的機械臂協助。這意味著載人龍飛船採用了更新的測控設備,達到更高控制精度。
載人龍飛船的一大亮點是取消了可展開太陽電池翼的設計,而是採用非加壓艙半包圍體裝式太陽能電池板。「這樣可以避免出現電池翼展不開的故障,而且比展開式太陽能電池翼使用率高,效能更好,無論哪個角度,只要有太陽光照,飛船就會吸收光輻射。」
此外,龐之浩介紹,載人龍飛船底部主熱防護系統採用了第三代PICA-X改進型酚醛浸漬碳燒蝕材料,所以飛船再入大氣層時可承受多次高溫燒蝕而不呈現嚴重退化,使航天員在重返大氣層時能得到更好的保護,也有利於乘員艙多次使用,在執行月球或火星飛行任務也無需任何改動。
首創新型發射逃逸系統
載人龍飛船的最大特點是採用了首創的新型發射逃逸系統。龐之浩表示,飛船救生不使用逃逸塔,而是利用自身裝配的超級天龍座發動機系統進行發射逃逸,讓船箭分離。
飛船4個側面分別裝備推進器吊艙,每個吊艙配有2臺超級天龍座發動機,互為備份。在這4組8臺發動機中,任何1臺出現故障都不會對飛船產生顯著影響。
「這種集成式發射逃逸方案的好處是逃逸系統全程都在飛船上,讓其具備全程逃逸能力。」在需要緊急逃離的情況下,太空人旋轉並拉動飛船中標有「EJECT」的大手柄,就會啟動飛船引擎,逃離危險。
相比於裝在飛船頂端的逃逸塔,由於新型發射逃逸系統避免了逃逸塔分離過程,簡化了整流罩,因此可提高乘員安全性,該逃逸系統還可重複使用。
去年3月,載人龍飛船成功進行首次不載人試飛,搭載了一個假人模型的載人龍飛船在國際空間站停留5天後返回。但這枚回收一個多月後的飛船,在超級天龍座發動機的一次靜態點火測試中發生異常而被摧毀。
這場事故推遲了原計劃當年夏天進行的飛行中發射中止測試。飛行中發射中止測試是用以驗證火箭飛行中出現緊急情況時太空人逃生能力的試驗。一旦載人龍飛船在火箭飛行中出現緊急狀況,動力中止系統就可將載有太空人的飛船同火箭分離。
終於在今年1月,也是在甘迺迪航天中心39A發射臺,載人龍飛船搭乘「四手」獵鷹9號升空。為完成飛行中發射中止測試,一場蓄謀已久的爆炸發生了。獵鷹9號第一級發動機關閉,龍飛船上為逃逸系統提供動力的8臺超級天龍座發動機點火使船箭分離,火箭在空中爆炸解體。
已爬升至最高點的飛船拋棄其主幹段,由較小的「天龍座」推進器調整方向,使飛船載人艙再入大氣層。隨後2個引導傘和4個主降落傘相繼成功打開,飛船在大西洋上實現軟著陸。載人艙逃逸測試成功,為載人龍飛船在往返國際空間站之前清掃最後一個主要障礙。
相比於一路高歌猛進的SpaceX,老牌波音公司標榜的技術穩定性並不完全可靠。去年12月20日,搭載了一個假人「星際客機」搭乘「宇宙神5」型運載火箭從卡納維拉爾角空軍基地升空。但發射約1個小時後,美國航天局稱,飛船未進入預定軌道。
於是波音決定讓「星際客機」在今年秋天自費二次試飛,為此預留4.1億美元。但今年3月,NASA發布波音「星際客機」首次試飛失利的調查結果,顯示波音公司需要採取61個「校正動作」、花費數月時間才能修補好這艘載人飛船存在的缺陷。調查團隊還在軟體測試中發現了49個「缺漏」。
馬斯克對波音也有微詞。去年11月,他在推特上說,「波音公司為同樣的事情得到了更多回報,這是不公平的。」當時美國航天局公布的一份報告顯示,「星際客機」每個座位票價9000萬美元,龍飛船為5500萬美元。實際上,2014年的大合同之後,NASA又陸續對兩家公司增資,而波音繼續拿大頭。