SpaceX首次正式發射商業載人飛船,馬斯克離他的太空夢想更近了。
北京時間11月16日8:27,在美國佛羅裡達甘迺迪航天中心,SpaceX的載人龍飛船搭乘獵鷹9號運載火箭,將運送3位NASA太空人和一名日本太空人發射升空。龍飛船計劃與國際空間站對接,4位太空人將開展約半年的太空站任務。這也是首次經批准的正式商業載人航天任務,標誌著商業載人航天的重要裡程碑。
啟航!
點火發射
火箭一級分離:
火箭二級分離:
飛船內的太空人:
點火2分36秒後,龍飛船與一級火箭分離。
點火約10分鐘後,一級火箭成功降落並被回收。
點火12分15秒後,飛船與二級火箭分離。此後,龍飛船獨自踏上前往國際空間站的旅程。
飛行計劃原計劃於11月15日實施發射,但由於天氣原因,推遲到今日(16日)發射。
「這是首次有4名太空人,並且通過商業太空飛行器前往國際空間站,這也是美國聯邦航空管理局(FAA)首次批准前往軌道的商業載人太空飛行器,」NASA局長吉姆·布裡登斯廷(Jim Bridenstine)表示,「此次飛行有著眾多『第一』,4位太空人也將在未來半年內取得更多驚奇的發現。」
在空間站做什麼?科學實驗不能停!
他們將做太空人過去二十年在空間站一直在做的事情:監督科學實驗,執行維護任務,與地面上的學生交談。
例如,太空人將收集他們自己的生物樣本,以幫助地面上的科學家研究飲食變化是如何影響身體的。太空人們還將種植蘿蔔,這是探索食物能否在太空生長的最新實驗。(紅萵苣和芥菜是太空人研究過的早期食物。)
他們還將測試真菌是否能夠分解小行星巖石並幫助提取有用的金屬ーー這是外星採礦作業的科學前奏,也是利用細菌進行的類似成功實驗的後續。
Crew-1 是2020年和2021年飛龍計劃的三次飛行中的第一次。
早在 8 年前 NASA 就宣布,首次商業載人飛行定於 2016 年 11 月開啟,但這一註定載入航天史冊的事件一拖再拖,直至今天。
此次任務官方名稱是 Crew-1——無疑,1 代表著首次,標誌著政府與商業夥伴持續合作前往國際空間站的開始。
Crew-1 徽章上,有一個龍頭、載人龍飛船和數字 1 作為主體。邊緣的暗藍色字母 C 上有 5 個小圖標,順著逆時針方向,依次是國際空間站和代表美國載人航天成就的太空梭、阿波羅號、水星號、雙子星座號。
打破太空飛行器「發射荒」
自從首架太空梭「哥倫比亞」於1981年升空以來,太空梭一直是NASA進行載人航天項目、搭建國際空間站的有力工具。但隨著「挑戰者」號和「哥倫比亞」號太空梭相繼發生事故,加之其餘的3架太空梭逐漸老化,2010年,NASA決定將太空梭全部退役。2011年7月,「亞特蘭蒂斯」號太空梭成功執行最後一次任務後,太空梭正式宣告退出歷史舞臺。
在此之後,美國的載人航天陷入了近10年的空窗期。由於缺乏載人太空飛行器,美國太空人只能搭乘俄羅斯的「聯盟」號飛船進入國際空間站。費用昂貴不說,「寄人籬下」使得國際空間站中NASA太空人的數量也受到了限制。
不過,NASA顯然不會任由這種情況持續太久,但這次研發的主角由他們自己轉變為商業公司。在決定退役太空梭的同一年,NASA就宣布了下一代商業載人航天計劃。此後,兩家企業——馬斯克的SpaceX與波音公司展開了激烈的競爭,而NASA則為兩家公司提供資金支持。
其中,波音公司製造的CST-100星際航線(Starliner)飛船於去年年底進行了無人試飛,計劃與國際空間站對接。但由於任務計時器出錯,飛船燃燒的推進劑超過預期,因而偏離了原定航線,錯過了與空間站對接的機會。就在上周,NASA宣布星際航線的下一次無人測試將於2021年一季度進行,而首次載人飛行預計至少要到明年夏天才能進行。
SpaceX龍飛船的研發過程同樣歷經波折。去年4月,龍飛船在進行發動機自動點火測試時,一個閥門故障導致火箭發射的推進劑洩漏,從而引發連鎖反應,導致爆炸。就在當月,龍飛船在返回艙著陸測試中也遭遇了挫折。返回艙配備的4個降落傘中,除去一個為測試系統控制能力而「主動未打開」的,其餘3個未能正常打開,導致返回艙高速撞毀。
不過,在查明並解決了一系列問題之後,龍飛船還是搶先一步實現了商業載人航天的目標。今年5月30日,龍飛船已經載著兩名太空人道格拉斯·赫爾利(Douglas Hurley)和羅伯特·貝恩肯(Robert Behnken)前往國際空間站,完成了Demo-2演示任務的最後一環。經過64天的太空之旅,龍飛船在大西洋成功濺落,兩名太空人安全返回。此次任務的成功標誌著商業航天時代的開啟,並獲得了關於運載火箭、龍飛船、地面系統、在軌飛行、對接、返回、著陸等全流程的數據,為飛船最終認證提供了參考。
此後,SpaceX除了等待FAA的最終批准,還進一步改進了之前存在的問題。SpaceX 副總裁漢斯 · 科尼斯曼(Hans Koenigsmann)表示,工程師們發現,再入大氣層時的高溫對飛船隔熱罩造成了過度侵蝕,該公司已經加固了易受影響的部分。其次,在第一次載人飛行時降落傘打開的高度有點低,如今降落傘的高度測量系統也得到了改進。最近,SpaceX 還更換了執行發射任務的獵鷹 9 號火箭的兩個發動機,這使發射延誤了兩周。
經過近半年的等待,NASA於11月10日宣布,FAA對載人龍飛船和獵鷹9號火箭的認證工作已經完成,認為SpaceX有能力運送太空人往返於軌道,並授予SpaceX 6次乘員運輸任務,每次任務將最多搭乘4名航天員,同時向國際空間站運送100千克貨物。這是NASA歷史上首次給予商用載人航天系統認證。
Crew-1任務的4位太空人
此次被命名為Crew-1的任務共有4名成員參與,他們分別是NASA太空人香農·沃克(Shannon Walker)、維克多·格洛弗(Victor Glover)和麥可·霍普金斯(Michael Hopkins),以及日本太空人野口聰一(Soichi Noguchi)。
四名太空人來自何方?
本次搭載了四名太空人,比5月份的載人發射多了兩人,他們分別是維克託·格洛弗(Victor Glover);麥可 霍普金斯(Michael Hopkins);香農·沃克(Shannon Walker)和野口聰一(Soichi Noguchi)。
維克託·格洛弗(Victor Glover)生於1976年4月30日,是SpaceX載人龍飛船的指令長。
1999年,格洛弗畢業於加州理工州立大學,並獲普通工程學學士學位。格洛弗有飛行試驗工程學、系統工程學和軍事作戰藝術與科學三個理學碩士學位。2018年8月,格洛弗成為商業載人計劃的太空人之一。
麥可·霍普金斯(Michael Hopkins)生於1968年12月28日,現任NASA太空人。
1991年,霍普金斯進入伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校並獲航空航天工程理學學士學位。1992年,他又在史丹福大學獲航空航天工程理學碩士學位。
霍普金斯擁有太空行走經驗。2018年8月,霍普金斯和格洛弗被指派乘坐SpaceX載人龍飛船前往國際空間站執行首次載人商業發射任務。
香農·沃克(Shannon Walker)生於1965年6月4日,是一名美國物理學家,2004年入選為NASA太空人。2010年6月,沃克搭乘聯盟號飛船首次進入太空。
1987年,沃克在德克薩斯州萊斯大學畢業,並獲物理學學士學位。1987年,沃克在詹森航天中心開啟職業生涯,任太空梭機器人飛行控制員。1990年到1993年,沃克向詹森航天中心請假去讀研究生,其研究領域是太陽風與金星大氣的相互作用。
野口聰一(Soichi Noguchi)生於1965年4月15日,是日本航空工程師和日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)太空人,還是第五位進入太空的日本太空人。
野口聰一高中畢業後考入東京大學,分別於1989年和1991年獲航空工程學士學位和碩士學位。畢業後,從事過商業發動機空氣動力學設計工作。
1996年6月,野口聰一被JAXA選為太空人候選人後前往NASA詹森航天中心進行太空人培訓。野口聰一擁有豐富的太空行走經驗。
SpaceX Crew-1成功發射後,野口聰一將是首位同時乘坐過太空梭、聯盟號和龍飛船的非美籍太空人。
龍飛船內部充滿了科技感
載人龍飛船使用了類似阿波羅飛船的太空艙設計,可以容納7名太空人。霍普金斯將其命名為「適應力」(Resilience)。霍普金斯說,2020年充滿了挑戰,我們需要從太空計劃中獲得正能量。之所以選擇這個名字,是因為它不僅與4名太空人有關,還要為每個人的生活帶來一些積極的東西。
太空艙下方連接的是服務艙,這裡包含了太陽能電池、散熱器、儲物空間等。整個龍飛船直徑4米,高8.1米,使用了16個天龍座推進器用於在軌道上對飛船的運動狀態進行微調,每個推進器在真空環境中可以提供相當於40千克重的力。
載人龍飛船還配備了逃逸系統:8個超級天龍座推進器,每個都能提供相當於7.2噸的推力,從而使載人艙能夠在任務的任何階段迅速脫離,幫助太空人逃生。
龍飛船的內部也充滿了科技感。SpaceX工程師約翰·費德施皮爾(John Federspiel)就介紹稱,公司的設計理念就算將飛船打造為「21世紀的飛船」,其內部最顯著的特徵之一是3塊觸摸顯示屏,飛船的指揮官和駕駛員可以通過屏幕進行操控,徹底改變了用按鈕操控飛船的方式。
Crew-1的太空人計劃在太空中停留197天,遠超1974年美國太空實驗室最後一批機組所創造的84天的美國自身記錄。屆時他們的接替者將登上另一艘載人龍飛船到來。同時,貨運版本的龍飛船還將繼續定期運送食物和補給。
SpaceX載人航天計劃負責人本吉·裡德(Benji Reed)表示,該公司預計將在未來14個月內發射7艘龍飛船,包括3艘載人飛船和4艘貨運飛船。他說:「這些飛船的發射意味著,太空中隨時都會保留兩艘飛船。」
太空中的最大建築物:國際空間站
載人航天飛行的目的地是國際空間站,國際空間站是目前人類在太空中建造的最大建築物。
國際空間站總質量達420噸,長109米,寬73米,是目前太空中的最大建築物。運行在距離地面大約400公裡的近地軌道上,速度為每秒7.6公裡。
國際空間站是一個擁有現代化科研設備、可開展大規模、多學科基礎和應用科學研究的空間實驗室,為在微重力環境下開展科學實驗研究提供了大量實驗載荷和資源,支持人在地球軌道長期駐留。
國際空間站項目由16個國家共同建造、運行和使用,是有史以來規模最大、耗時最長且涉及國家最多的空間國際合作項目。自1998年正式建站以來,經過十多年的建設,於2010年完成建造任務轉入全面使用階段。
目前,國際空間站主要由美國宇航局、俄羅斯國家航天集團、歐洲航天局、日本宇宙航空研究開發機構和加拿大空間局共同運營。
也許這才是剛剛開始。對於馬斯克來說,殖民火星才是終極夢想。(綜合)