全球民營航天的引領者,SpaceX是如何堅持創新之路的?

2020-08-20 二愣子大叔

2020年5月30日,美國航天史上迎來新一輪高光時刻,承載著美國夢的SpaceX的載人龍飛船成功發射升空,並將兩名NASA太空人鮑勃·本肯和道格·赫爾利送上了國際空間站。這意味著自2011年NASA太空梭退役後時隔九年,美國再度獲得了將人類送上太空的能力。在這九年間,俄羅斯的聯盟號飛船完全壟斷了向國際空間站輸送太空人的生意,而NASA為此支付的車票已高達33億美元。

龍飛船是SpaceX公司於2004年立項研發的太空飛行器,此時的太空梭已經確定在數年後退役。而NASA為了能夠繼續向空間站運輸貨物,提出了商業軌道運輸服務計劃,SpaceX因此拿到了2.8億美元的研發資金,並順利製造出了第一代龍飛船,第一代龍飛船長約6米,直徑約3.7米,淨重4.2噸,完全是為運送貨物而生。但龍飛船有著可復用性,所以能夠在返回地球並加以修繕之後再度使用。從2010年12月首飛至今,龍飛船已經完成了20次的商業運輸服務訂單,實現了9次復用。目前,第二代載人龍飛船已經於2016年1月成功拿到了NASA的第二輪貨物運輸合同,將在2020到2024年執行不少於6次的貨運任務,並於今年10月執行首次任務。

NASA在同期還設立了另一項雄心勃勃的星座計劃。在這項計劃中,NASA將主導研發名為戰神一號的火箭,搭配獵戶座飛船就可以把太空人送上國際空間站。然而在2009年的一份針對NASA的政府調查報告卻顯示,由此所產生的預期研發費用則高達345億美元。這如此驚人的數字面前,美國總統歐巴馬取消這一瘋狂的燒錢計劃。而嗅到商機的SpaceX 的CEO馬斯克隨即發了推特表示只需要給我八到十億美元,我就能研發出把人送上天的載人版龍飛船。一年之後SpaceX進入了計劃的資助名單中,並獲得了7500萬美元的初始資金。

載人龍飛船採取了非常激進的設計理念,拋棄了傳統的逃逸塔設計,並首次採用了集成式的推進發射逃生系統,只需藉助飛船底部分別位於四個推進艙中的八臺推進器就可以在突發情況下實現太空人的逃生。不僅如此,載人龍飛船在成本控制方面也有著革命性的突破,最重要是載人龍飛船同樣是可以回收的,設計壽命為十次,所以變相縮減了大量的製造成本,再加上沒有額外的加裝整流罩,八臺合金製成的推進器也全部由3D列印而成。需要展開的摺疊式太陽能面板也被彎折貼合在貨倉的外殼上。所以無論是重量成本還是內部可用空間上都極具優勢。根據目前公開的數據,載人龍飛船的擔任運輸價格僅為兩千萬美元,而俄羅斯的聯盟號飛船則高達八千兩百萬美元,差距非常之大。

載人龍飛船的內部設計上,馬斯克也秉承了他一貫的極簡設計理念。作為這九年來唯一指定的載人飛船,龍飛船可以做到不藉助機械臂與空間站全自動完成對接。而場內那些複雜的機械操控裝置也全被一塊塊觸控屏所代替。僅保留部分裝置,作為突發情況下的冗餘系統。那麼為了配合這些觸控操作,包括手套在內的艙內太空衣就需要一系列的改良了。

在此次的發射任務中,太空人所穿的服裝和之前相比明顯更具時尚感,而這正是SpaceX 2018年8月公布的龍飛船專用艙內太空衣,是由設計師喬斯費爾南德斯設計而成,有著極其前衛且美觀的外觀設計,整體採用了極簡的一體式設計理念,標誌性的頭盔則完全使用3D列印製作而成,各式的外掛裝備也都集中在了右腿側的隱藏式面板中。此外SpaceX則主要負責太空衣的安全性設計。服裝的黑色部分主要由諾梅克斯纖維製成,這種纖維在強度上弱於凱夫拉,但極具剛性且有著耐熱、耐化學和耐輻射的特性,而白色部分就有特氟龍製作而成,不但有著耐熱阻燃,抗酸抗鹼,且不溶於任何溶劑的特性。而且由於這一材料的表層摩擦係數極低,所以還能夠抗汙。

此次任務雖然只運送了兩名太空人,但實際上龍飛船是可以裝載最多七名太空人,這對於國際空間站的發展而言,也有著重要意義。為了國際空間站中太空人的安全考慮,在之前空間站只允許最多六人常住。如果超出六人,在需要緊急疏散時,就可能導致部分人員只能先滯留在空間站中等待下一批救援。但如果停靠在空間站的飛船是載人龍飛船,那麼國際空間站的常住人口就可以得到大幅的提升了。這多出來的成員也就可以從事更多的科研項目,提高項目的研發效率。

SpaceX成功完成了首次載人任務,無疑也是一項振奮人心的新突破。後續SpaceX憑藉著其極為低廉的價格優勢分析,還將進一步打開市場,獲得來自不同國家的載人運輸訂單。受此利好影響,SpaceX成功再度籌資3.462億美元,公司估值也因此上升到了360億美元。同時也需要謹慎對待這一次的發射成功,人類進入太空始終是一件風險性極高的事情。蘇聯解體之後,聯盟號飛船已經執行了77次任務,其中僅一次失敗且未造成人員死亡,所以俄羅斯的技術還是非常靠譜的。而載人龍飛船是否靠譜,還需要時間來證明,讓我們拭目以待吧。

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