載人航天裡程碑時刻!首次正式商業載人航天任務成功發射,馬斯克讓...

2020-11-30 網易新聞

　　防走失，電梯直達安全島

　　

　　來源：環球科學

　　

　　文 | 吳非、樊亦非

　　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。

　　

　　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。

　　

　　「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。」

　　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。

　　

　　CST-100星際航線（左）與SpaceX龍飛船（右）

　　圖片來源：波音/SpaceX

　　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。

　　

　　今年8月，載人龍飛船返回（圖片來源：NASA）

　　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。

　　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）。

　　

　　從左至右依次為沃克、格洛弗、霍普金斯和野口聰一（圖片來源：NASA）

　　其中，霍普金斯是首位在太空艙內指揮4人機組團隊的指揮官，他也是首位隸屬於美國太空軍的NASA太空人。此次的駕駛員格洛弗是本次機組人員中，唯一一位首次進入太空的。他也將成為國際空間站建立20年以來，首位承擔全職工作的黑人成員。沃克曾於2010年6月乘坐聯盟號TMA-19進行了首次太空飛行任務。

　　除了以上3位NASA太空人，日本太空人野口聰一也加入了本次任務。他此前曾乘坐過美國的太空梭及俄羅斯的「聯盟」號飛船兩度前往太空。野口聰一成為首位搭乘美國商業太空飛行器的非美國籍太空人，也是史上第三位搭乘3種不同類型太空飛行器進入太空的太空人。

　　設計亮點

　　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。

　　

　　龍飛船太空艙與獵鷹9號火箭

　　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。」

　　參考來源：

　　https://www.space.com/spacex-crew-1-astronauts-nasa-firsts

　　https://edition.cnn.com/2020/11/08/world/astronauts-excited-iss-resilience-launch-trnd/

　　https://www.cbsnews.com/news/spacex-nasa-crew-dragon-launch-international-space-station/

　　https://www.space.com/spacex-nasa-crew-1-astronauts-launch-site-arrival

　　https://www.bbc.com/news/science-environment-52840482

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