SpaceX創下太空冒險新歷史 尋找遠古生命跡象 人類探測器遠徵火星

2020-08-05 齊林居
SpaceX創下太空冒險新歷史 尋找遠古生命跡象 人類探測器遠徵火星

8月2日,美國太空人本肯和赫利乘坐載人龍飛船返回地球。

美東時間8月2日,兩名美國太空人返回地球,這意味著著名的太空冒險家埃隆·馬斯克的太空霸業又寫下了新的歷史。馬斯克旗下的太空科技企業SpaceX完成全新創舉—搭乘兩名太空人的太空飛船「飛龍奮進」號(Crew Dragon Endeavour)成功往返國際太空站(ISS),在歷經2個月的太空運載測試任務後,於2日下午2點48分,安全濺落墨西哥海灣。這也是史上第一次,由私人太空企業執行載人航天任務,此舉被普遍視為拉開未來人類太空之旅商業化的探路序幕。

SpaceX自行研發製造的「飛龍奮進」號的太空航程,始於美國佛羅裡達州甘迺迪航天中心。這艘飛船在今年5月30日下午3點22分成功發射,13分鐘後,飛船與第二節助推火箭分離,幾分鐘後進入地球運行軌道。其任務是同美國國家航空航天局(NASA)合作,測試能否將人類安全送往太空站並返回地球。

NASA太空人羅伯特·本肯和道格拉斯·赫利,8月2日下午在佛州西海岸登陸,避開了正在該州大西洋海岸移動的危險的熱帶風暴「伊薩亞斯」(Isaias)。他們兩人今年5月從佛州升空,這是2011年以來NASA首次從美國本土發射太空人,更是商業開發的太空首次將人類送入近地軌道。

在成功抵達空間站後,「飛龍奮進」號在上周末剛剛結束長達約9周的測試任務。飛船從太空返回地球耗費時間約19個小時,並且返程旅途中大部分都交由「飛龍奮進」號先進的電腦系統自動駕駛。SpaceX之傲人科技,讓太空人得以在返回地球之前,能稍事休息。

赫利和本肯的配偶也都是太空人,他們於國際標準時間8月1日晚 23點34分離開了國際空間站,在黑暗的太空中,「飛龍奮進」號飛船緩慢順利的與太空站脫離。NASA在推特上說,現在他們開始返航了。這是美國中斷向太空運送太空人10年後,首次恢復往返太空。不同的是,今天是由科技奇才馬斯克的「龍」飛船負責運載任務。

本肯當天在空間站舉行的告別儀式中說,「最難的部分是將我們發射升空,但最重要的部分是讓我們回家。」當兩位太空人第二天醒來時,收到了一段他們年幼的孩子叫他們起床的錄音,說「我們迫不及待地想見到你。」

「別擔心,你明天可以睡懶覺。」本肯6歲的兒子西奧說。他被告知爸爸的飛船降落後他可以得到一隻小狗,因此催促爸爸「快點回家,我們可以去拿我的狗。」

在重返大氣層時,「飛龍奮進」號飛船的軌道速度從每小時28,000公裡降至560公裡,最後在濺落時降至24公裡。

8月2日下午2點48分,「飛龍奮進」號避開了正逼近佛州海岸線的熱帶風暴「伊薩亞斯」,以濺落海面的方式安全降落在墨西哥灣海上。NASA和SpaceX先前都選擇佛州的彭薩科拉沿海作為飛船2日的優先降落地點,美國空軍2日對「伊薩亞斯」的行進路線實時跟蹤,著陸地點隨後改為墨西哥灣,在海上降落。

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8月2日,載人龍飛船返回艙降落在墨西哥灣。

「飛龍奮進」號飛船返回艙透過4個巨大降落傘,如海中水母一般飄蕩入海的壯闊歷史一刻,讓全球媒體屏息以待。當時,有超過40名工作人員守候在早已停泊於墨西哥灣的SpaceX回收船「航海家」號(GO Navigator)上,其中包括對兩名太空人做身體檢查的醫生和護士。

這艘海上回收船於2018年投入使用,寬11米、長52米,能通過船尾起重機打撈海上降落的飛船。它設有停機坪和醫療設施,如發生緊急情況,直升機可以從船上直接運送太空人返回陸地。NASA 要求 SpaceX 在飛船落水1個小時內完成回收。 SpaceX 回收艦隊現編有10艘船艇,可完成回收飛船、火箭、衛星整流罩等不同任務。

「飛龍奮進」號降落後,美國總統川普在第一時間激動地發推祝賀:「太空人們完成了睽違45年後,第一次的濺落登陸任務!贊到爆!」SpaceX負責人則對本肯和赫利說,歡迎你們返回地球!感謝你們乘坐SpaceX公司開發的太空飛行器「龍」飛船。

川普所指的,是1975年由美國與蘇聯共同合作的「阿波羅-聯盟」測試計劃(ASTP)。NASA的太空人最近一次從太空返回水面是在1975年7月24日,在太平洋地區,那裡是濺落最多的地方。1975年的這項任務,不只破天荒由美蘇合作擔負航天載人任務,同時也是美國距今最後一次成功以濺落方式降落的太空任務。

「只要太空旅行變得像航空旅行一樣容易尋常,屆時人類的未來文明就沒什麼好擔憂的了!」得知「飛龍奮進」號平安回到地球後,馬斯克如此表示。而在飛船當初升空時,他曾強調,雖然順利但不敢高興得太早,因為「降落可以比升空危險得多……我們必須確保他們安全歸來,並確定我們做足一切準備工夫,將降落風險減到最低。」

馬斯克擁有的SpaceX,是當今世界最具競爭力的私人太空企業之一,此前它以「龍」貨運飛船及「獵鷹」系列火箭著稱。在Space執行5月份的載人宇航任務前,美國近年來一直依靠俄羅斯飛船將太空人送入空間站。自2011年太空梭退役後,NASA長期租用俄國的「聯盟」號(Soyuz)飛船載人到國際太空站。為提升效率、降低成本,NASA把新型載人太空飛船的研製外包給私人企業,當中就有太空探索技術公司SpaceX和軍工巨頭波音。

在結束本次測試後,「飛龍奮進」號將展開維修重整,預計9月底再承擔下一次發射,把4名太空人送入空間站,執行為期6個月的任務。

。屆時也將會是SpaceX和NASA之間,第一次完全以商業合作模式實施載人任務(由NASA方面支付太空人登艙費用)。

法國太空人託馬斯·佩斯凱定於明年春天乘SpaceX「龍」飛船再次前往空間站。之前,他在2016-2017年搭乘俄國「聯盟-03」號飛船去過一次國際空間站,在那裡工作了200多天。

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「航海家」號海上回收船運載載人龍飛船返回艙回基地

由NASA外包私人高科技企業的合約類似合作,已被公認是當前及未來的太空探索與開發趨勢—NASA既可以將成本轉移,節省預算以發展主力的登月、登火星計劃;私人太空企業也可藉此佔有太空商機的一席之地。而除了SpaceX,包含波音及全球首富傑夫·貝佐斯的太空企業「藍色起源」(Blue Origin),也都是試圖通過招標和NASA達成合作,磨刀霍霍上太空、富可敵國的太空競逐者。

火星,顯然是人類太空徵程的下一個重要目標。馬斯克今年年初曾放話,他的「龍」飛船可在2050年之前將100萬人送上火星。他準備每年建造100艘「星際飛船」,每當地球與火星軌道同步時,就把10萬人送上火星。

阿聯的「希望」號和中國的「天問一號」,分別於2020年7月20日和23日發射,開始7個月飛向火星的航程。美國國家航空航天局的「毅力」號則在今夏火星探測窗口期完成了第三次發射。若都能成功著陸,明年火星上將有4個持續活動的探測器,它們當中有NASA早前的「好奇」號(Curiosity)。「好奇」號自2012年降落火星,已經在火星上往返23公裡的路程。

「毅力」號較早前預定的一次發射由於硬體問題而被迫取消後,NASA決定在7月底發射最新的火星探測車。NSAN必須要在8月中旬以前發射成功,否則就會因行星校準問題導致任務延誤,並付出昂貴代價。

「毅力」號項目科學家柯尼斯·法利說:「我們比七月十七號原定發射日期推遲了幾天,在火箭組裝上有過幾個技術問題,但現在太空飛行器已做好發射準備,就在幾天前,太空飛行器已被固定在火箭頂端。」

在對「毅力」號火星探測器完成裝備整合併對飛行器和助推器做了最終測試後,NASA噴氣推進實驗室研究科學家伯大尼·埃爾曼說:「發射火箭的困難之一是,你必須把所有的東西都包裝妥當,正好放進太空飛行器裡。因此,推遲並不是因為探測車的緣故,而是把探測車包裝到火箭裡,並且要確保火箭發射準備就緒的問題。」

談到「毅力」號推遲發射一事,埃爾曼稱NASA在因火箭問題取消原定發射之後,對完成發射任務的兩周窗口仍持樂觀態度。他說:「通常,如果飛行器的所有狀況都亮綠燈,而且天氣良好,那麼發射將在第一天進行。窗口期是為了顧及惡劣天候、其它意外和緊急事件。因此,我們對發射升空非常樂觀。」

但是,萬一8月中旬還沒有發射,那麼這個任務就得等到地球和火星在2022年重新正好對齊,僅僅因推遲就可能耗資五億美元。美國、中國和阿聯從7月下旬起都積極向火星發射無人太空飛行器,繼續在這個行星上尋找古老的生命跡象。

與此同時,被稱為新世界的彗星C2020F3「尼歐懷茲」(Comet Neowise)」,整個7月都可在地球上直接觀測,最佳觀測時間為凌晨4點日出前和晚上8點日落後。7月22日晚至23日,「尼歐懷茲」彗星運行至近地點,距離地球約1.03億公裡,此後它的亮度將逐漸變暗並不可見,下一次進入太陽系預計為公元8786年。NASA稱之為「自然煙火」。

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在卡納維納爾航天中心展出的「毅力」號火星探測車模型

改良自「好奇」號的「毅力」號有1噸重,相當於一部小型旅行車,裝載19支攝影機及2支麥克風,有望為人類首度收錄到火星的聲音。「毅力」號還有一隻2米長的機械手臂,是由小型核能發電機帶動運轉。

此外,「毅力」號攜帶的「首創」號(Ingenuity)無人直升機,要在大氣密度僅約地球1%的火星表面開展試飛和探測飛行。這架直升機安裝在「毅力」號火星車的腹部,僅重1.8公斤,設計最大飛行高度4.5米,單次飛行至少持續30秒,能夠通過頂部的太陽能板充電。NASA 希望藉助「首創」號驗證在火星大氣層中使用飛行器的可能性,它能夠從較高視角拍攝火星車和周圍環境,並進入懸崖、洞穴、深坑等複雜地形。

7月30日上午7點50分,搭載「毅力」號火星探測車的「半人馬座」(或稱「宇宙神-5」號)火箭在佛州卡納維拉爾角準時發射升空,開啟「火星2020」探索任務。「毅力」號升空1小時25分鐘後與火箭分離並向地面發回第一個信號,目前已進入安全模式狀態,正在順利飛往火星,各個步驟均準時、成功進行。

美國航空航天局局長吉姆·布裡登斯汀說,這是一次「美妙」的發射。「非常成功,非常準時。」他說:「現在探測器絲毫不差地進入了軌道。太空飛行器在旋轉,說明很穩定。它正向火星前進。」

如果一切按計劃順利推進,「毅力」號探測車估計飛行6個半月後,於2021年2月18日在火星傑澤羅隕石坑登陸,成為自1997年迄今第5個降落火星的探測器,「毅力」號和4個「前輩」都是美國製造。「毅力」號主要任務將探尋火星上是否存在古老的生命跡象,科學家們相信,30多億年前的火星較今日溫暖許多,有河流與湖泊,環境條件可能衍生出簡單型態的微生物。至於火星為何變成如今眾所周知的寒冷與貧瘠世界,原因尚未完全清楚。

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NASA公布的「毅力」號火星車及其搭載直升機登陸火星後的模擬圖

「毅力」號配備的截止現今為止最強大的自動導航和駕駛系統將提高探索任務的效率。NASA噴氣動力實驗室參與了該系統的研發工作,實驗室一位工程師說:「這次我們要讓探測車自己決定往哪裡開,我們會告訴探測車,我們需要你去這個位置。」

「毅力」號要用它的眼睛觀察周圍,計劃並找出駕駛路線,避讓石頭,避開懸崖,避免斜坡等等,一切都要由它自己決定,這是它比以往的探測車更先進的一個方面。

「毅力」號還會收集火星地質與氣候數據,並採集土壤和巖石樣本,以便在未來的探索任務中帶回地球。這次火星探索任務將持續一個火星年,也就是大約兩個地球年。

「毅力」號可望創下的其它「第一次」,是要鑽探搜集大約30顆完整的火星巖心,並放置在試管中,交給日後美歐聯合發起的火星任務。它還將首次搭載火星探地雷達,能夠勘探地下冰層,為人類登陸火星尋找水源。

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