經過兩個多月的太空旅行,載人龍飛船終於返回了地球。
北京時間8月2日7時35分,兩名太空人道格·赫爾利(Doug Hurley)和鮑勃·貝肯(Bob Behnken)乘坐載人龍飛船,從國際空間站分離並返回地球。經過約19小時多的飛行,於北京時間8月3日2時48分成功降落在墨西哥灣。
離5月31日載人龍飛船成功發射,已經過去了64天。正如此次Demo-2任務的成功發射一樣,載人龍飛船的返航本身,就在創造歷史——這是第一次由美國私營商業公司建造的載人飛船成功往返國際空間站。
將人類送出並返回地球,在商業載人航天史上,SpaceX是第一家成功的公司;而馬斯克,是第一個改寫了這項歷史的人。從曾經不被看好的「陪跑員」到「領跑員」,馬斯克和SpaceX用了18年。
SpaceX結束了只有政府擁有太空飛行器的時代,不僅實現了「從0到1」的顛覆式創新,更快速實現著「從1到N」的迭代升級與商業上的巨大成功。太空商業化的全新時代由此啟幕。以下:
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載人龍飛船如何返回地球?
北京時間8月2日7時35分,道格·赫爾利和鮑勃·貝肯在國際空間站工作的另三名太空人的幫助下進入了離地超300公裡的國際空間站。在太空航行了兩個月後,載人龍飛船終於返回地球了。
為了保障返航,NASA和SpaceX為載人龍飛船在佛羅裡達海岸附近提供了7個備選降落點,分別是:彭薩科拉、坦帕、塔拉哈西、巴拿馬城、卡納維拉爾角、代託納和傑克遜維爾。
龍飛船與國際空間站分離前的6小時,SpaceX和NASA根據具體情況共同決定了本次首選濺落區為彭薩克拉(Pensacola)。
當兩位太空人登上龍飛船,一切準備就緒。北京時間8月2日7:35,龍飛船與國際空間站正式分離。在分離時,龍飛船和它的軀幹大約重27600磅。返航過程大致可以分為以下幾個階段:
首先,龍飛船的太空飛行器在設定時間內與國際空間站的氣閘進行了分離。然後,龍飛船啟動了引擎,通過燃燒產生反推力助其進入一個低軌道,使其與濺落區對齊。
龍飛船與國際空間站分離時刻
接下來,龍飛船與釋放內置散熱器及太陽能電池的軀幹分離(軀幹將在大氣層中燃燒),以減輕重量。然後飛船執行脫軌燃燒,並將其安置在合適的軌道上進行濺落。在軀幹分離和脫軌燃燒完成後,龍飛船太空艙重約21200磅。
龍飛船與軀幹分離示意圖
在軀幹分離、確認過回收區域的情況後,龍飛船再次啟動引擎以使其脫離軌道,按預期的降落地點進入大氣層。在進入大氣層之前,龍飛船用於保護對接系統的前錐完成封閉。
龍飛船進入大氣層時的飛行速度甚至可以達到音速的23倍(17500英裡/小時)。這期間就會產生令人難以想像的巨大空氣摩擦,並導致飛船外的溫度達到1925攝氏度(3500華氏度)。同時還會造成飛船與地球之間的通信中斷,持續約4分鐘。
龍飛船從軌道返回地球,承受著返回大氣層時產生的強烈熱量
在穿越上層大氣後,龍飛船需要打開降落傘以降低飛船到達低層、密度更大的大氣層時的速度。在海拔5500米(18000英尺)處,兩個錐管降落傘打開,讓飛船保持平衡。同時,引擎也會點火使太空艙減速。在海拔1830米(6000英尺)的地方,四個主降落傘被打開,太空艙速度能降至190公裡/小時(119英裡/小時)。
龍飛船從國際空間站返回後,在4個降落傘的引導下濺落在大西洋上
SpaceX的工作人員會提前到達備選濺落點,從水中回收太空艙。兩艘救援船「搜尋者」(Go Searcher)和「領航員」(Go Navigator)在佛羅裡達海岸附近的墨西哥灣和大西洋海域進行了搜救。這兩艘船上都有超過40名來自SpaceX和NASA的專業人員。
龍飛船成功濺落
經過約19小時多的飛行,龍飛船於北京時間8月3日2時48分成功濺落在墨西哥灣。美國宇航局的太空人仍然安全地呆在飛船內,並稱,「我們目前很好。」這是第一次商業公司建造和運營的美國飛船從國際空間站搭載太空人返回。
SpaceX的機組人員Mike Heiman說:「奮進號,我代表SpaceX和NASA團隊,歡迎大家回到地球,感謝SpaceX的飛行。」
搭載SpaceX人員的兩艘快艇則從主回收船出發。第一艘檢查太空艙的完整性,並測試周圍區域是否存在自燃推進劑蒸汽。第二艘負責安全回收龍飛船的降落傘。
救援船
龍飛船成功被裝載在回收船上
之後,主回收船將龍飛船船員艙吊到主甲板上,放置在穩定的位置以便打開艙門,等待醫務人員進行初步檢查,並協助兩位太空人出艙。
北京時間8月3日4點整,龍飛船艙門打開
太空人出艙
離開太空艙後,兩名太空人立即被送往回收船上的醫療區進行初步評估。經過初步的醫療檢查後,貝肯和赫爾利將乘直升機回到岸上,隨後兩名太空人登上已經等候著的NASA飛機回到休斯頓。
這是繼阿波羅號後,太空人第一次在海洋降落。貝肯此前在接受採訪時表示:「我們很興奮參加這次飛行,並最後降落在水面上。我們最初的商飛團隊裡,沒有人有過太空艙降落的經歷,所以我們很期待。」
2
返航有多難?
返回地球,是本次Demo-2飛行中最關鍵的部分。將太空人安全帶回家,龍飛船才算完成了這次使命。
即使是一向自信的馬斯克,也在先前的採訪中流露出對於返航的擔憂,他說:「他們的返回,某種程度上比發射更危險,因此在他們安全返回之前,我們不會宣布勝利」。
馬斯克出現在地面控制中心關注龍飛船返回
馬斯克更多的擔憂在於龍飛船本身的設計:在初代龍飛船的背風面有一個簡單的圓錐形,基本就是飛船的後殼,所以它非常對稱,沒有特別的突起或別的東西。但在載人龍飛船中,由於飛船後殼的側面安裝了逃生推進器就造成了不對稱。
當然,在那次採訪中,馬斯克也強調稱,SpaceX和很多工程師已經對載人龍飛船的設計進行了方方面面的測試。這套設計在載人飛行前也進行了發射測試。在2019年3月2日進行的無人軌道航行(即Demo-1任務)中,龍飛船就成功完成了和國際空間站的對接並安全返航地球。
但在2019年4月20日的靜態火焰測試中發生了爆炸事故(顯然是由於四氧化二氮洩漏),摧毀了Demo-1太空飛行器。然而,SpaceX公司在2020年1月19日又一次做了測試,另一艘龍飛船成功通過飛行空中中止系統的測試。所以,在NASA的嚴格監督下,SpaceX為載人飛行做足了準備。
馬斯克在採訪中表示:「我們已經研究了六種方法,所以我並不認為Demo-2計劃會失敗。我只是有點擔心它後殼上的不對稱結構,以及如果轉太多的話,可能會出現一個奇怪的滾動耦合。雖然我認為這個風險很低,但卻也是我最擔心之處。」
好在龍飛船經住了考驗,馬斯克的擔心沒有發生,安全實現了返航。
3
兩個多月的太空之旅
太空人們做了什麼?
得益於日新月異的通訊技術發展,太空人在太空的一舉一動都可以及時傳達到地球。
早在幾年前,NASA就讓SpaceX為國際空間站送去了一個叫做OPALS的裝置(Opals stands for Optical PAyload for Lasercomm Science)。用更快的雷射通訊取代S波段的衛星通訊,航天員便可以輕易地在太空上網,分享他們的所見所聞。
那麼,長達兩個多月的太空之旅中,太空人們完成了哪些任務?
▋太空行走
龍飛船與國際空間站對接後,共有四次出艙任務,最後一次太空行走時間為7月21日。
本次龍飛船太空人貝肯與ISS上的太空人卡西迪在進行工作
美國東部時間7月21日下午12點41分,本次隨龍飛船發射的太空人貝肯,和之前已在國際空間站的太空人卡西迪(Chris Cassidy),成功進行了長達5小時29分鐘的太空行走。
兩人共同完成一系列旨在升級國際空間站系統的任務——包括安裝保護存儲單元、移走空間站太陽能電池組底部起重裝置、為今年晚些時候SpaceX貨運任務的商業氣閥做準備等等。
對於兩位太空人來說,這都是他們個人航天生涯的第10次太空行走。貝肯目前已經完成了61小時10分鐘的太空行走,這使他成為美國太空行走時間第三長的太空人。而卡西迪目前已經進行了54小時51分鐘的太空行走,在全球太空行走時間排行榜上排名第九。
在國際空間站上,太空人們通過太空行走,幫助升級了空間站的能源供應系統,協助完成了一些瑣事,以支持軌道實驗室的裝配和維護。據NASA統計,太空人們這次在國際空間站完成了約114個小時的研究。
▋總觀太空
除了空間站的維護任務,太空人們還「兼職」擔任了優秀的宇宙攝影師。從山脈、冰川,到湖泊、海洋、沙漠等等,極盡展現了地球及宇宙無法用語言形容之美。
以下圖片摘自太空人貝肯和赫爾利的推特:
阿曼及阿拉伯海上的美麗荒島Masirah
2020年大西洋颶風季的首個颶風Hanna
地中海與利比亞的分界線
國際空間站視角的日出時刻
在目前的條件下,我們大多數人只能在地球仰望星空,而太空人們則通過影像,從「上帝視角」為我們帶來不一樣的視野。
自1961年加加林作為首位進入太空的太空人向人們描繪宇宙的浩瀚與感動後,前往太空的數位太空人都展示出一種奇妙的認知轉變。參與阿波羅14號登月任務的埃德加·米切爾(Edgar Mitchell)就曾說:
「你會立刻產生一種全球意識、一種以人為導向的情懷、一種對當前全球狀態的強烈不滿以及一種做些什麼來改變這一切的衝動。從月球上看去,國際政治顯得如此小家子氣。」
這種心理後被稱為「總觀效應」(overview effect),指的是人在航行太空時,從多數人無法體驗的角度回望地球時,產生的認知改變。
執行本次龍飛船任務的兩名太空人在接受採訪時,貝肯也談到了這種感受:「從宇宙往下看地球,它沒有國界,它很脆弱。我認為目前在新冠疫情中,我們也正在經歷這樣的事。它把世界所有人聯繫起來,讓我們重新考慮我們的聯繫,讓我們明白共同努力向前,對我們有多重要。」
7月5日的暗夜,一名NASA太空人漂浮到國際空間站的窗口,凝視著地球的邊緣,等候奇觀的出現。當空間站在中東上空傾斜時,今年新發現的新智慧星(NEOWISE)及其發光的彗尾出現在黎明前的地平線上。然後它幾乎和噴著灰塵和氣體的太空巖石出現的速度一樣快,消失在眩目的陽光中。
對我們大多數人來說,得益於科技的迅猛進步、太空人們的拍攝,我們不必冒著生命危險飛到太空去看這樣的場景,就可以欣賞到這樣的宇宙奇觀,未嘗不是一種幸運。
貝肯和他的太空人同事們記錄了數百張照片。英國的圖形藝術家肖恩·多蘭(Sean Doran)從NASA的圖像檔案中下載了這些照片,然後編輯成了一部驚豔4K超清延時視頻,並分享到了推特、Youtube等網站。
通過視頻,觀眾仿佛真的置身於距地球三百多公裡的空間站上,以17500英裡/小時的飛行速度在觀測這顆「新晉網紅」彗星升起。今年下半年,NEOWISE慧星即將離我們越來越遠,也隨之變暗,下次回歸將會是6000多年以後。
▋「最後」的小任務
2011年美國最後一家太空梭退役時,曾在國際空間站留下了一面國旗。NASA當初為了增加這場商業航天競賽的意義,宣布說要將這面旗幟獎勵給第一個將太空人送上空間站的公司。
九年後,SpaceX超越了所有的競爭對手,拿回了這面極具紀念價值的旗幟。
按照目前的計劃,這面國旗只會被SpaceX保存一段時間,美國已經在為接下來的登月任務作準備,屆時,這面國旗還將在阿耳忒彌斯登月計劃中繼續前往月球。
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成功返航意味著什麼?
本次Demo-2任務是SpaceX公司載人航天系統的最後一次重大測試。在本次國際空間站的測試中,貝肯和赫爾利,以及在國際空間站的太空人卡西迪和伊萬尼辛(Anatoly Ivanishin)還對龍飛船的船艙宜居性進行了評估。
NASA現已確認這代龍飛船可以滿足他們的所有要求,包括飛船的發電能力、軟體與生命支持系統性能、宜居性等各方面因素。在獲得NASA的認證後,龍飛船在未來將用於執行運載人員往返國際空間站的任務。
這也意味著自2011年美國太空梭退役後,美國太空人不得不購買俄羅斯聯盟號船票的尷尬境地將得到徹底改變,美國的太空人終於可以不用坐著俄羅斯的飛船上下班了。
在此之前,每位太空人搭乘聯盟號的船票價格已從2000多萬美元漲到8000多萬美元。SpaceX有能力承擔商業載人航天的任務,並不斷致力於降低航天成本。
Demo-2返航後,SpaceX和NASA的專業團隊會確認用於認證的所有數據,各項指標的反饋將影響接下來的載人航天計劃。
美國東部時間7月28日,NASA還正式官宣了參與Crew-2計劃的4名太空人名單。這將是SpaceX公司第二次向國際空間站的龍飛船載人飛行,是NASA商業乘員計劃的一部分。
NASA的太空人Shane Kimbrough和Megan McArthur將分別擔任此次任務的指揮官和飛行員。而日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)的太空人Akihiko Hoshide和來自歐洲航天局(ESA)的太空人Thomas Pesquet將作為專家加入。
Crew-2計劃預計於2021年春季發射,四名太空人將在國際空間站待長達6個月左右的時間,與空間站的其他幾名太空人,協同完成大量的科學研究。
對大眾來說,太空之旅再也不是白日做夢。目前,SpaceX已經與一家初創公司Axiom Space達成合作協議。最早在2021年下半年,龍飛船會將三名私人付費的太空遊客送上國際空間站,同行的還有一名經過Axiom專業訓練的指揮官。他們將在國際空間站上生活至少8天,體驗微重力環境,並欣賞到只有在空間站才能欣賞到的地球景觀。這將是有史以來第一次完全私人的太空站旅行。
NASA也已經宣布,將允許遊客訪問國際空間站,每人費用約為5800萬美元(約4億元人民幣),其中包括3.5萬美元每晚的住宿費,最長可達30天。
此前,NASA局長吉姆·布裡登斯廷今年5月在推特上宣布,將與湯姆·克魯斯赴太空合作拍攝一部電影,這也將是有史以來第一部在太空拍攝的敘事長片。由此看來,湯姆·克魯斯去國際空間站上拍電影的計劃也快實現了。
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載人飛船隻是起步,
馬斯克的火星夢想在路上
載人龍飛船的成功發射,是商業航空發展史上的重要裡程碑。當然,對於馬斯克和SpaceX來說,這只不過是宏大商業版圖的冰山一角,是實現移居火星夢想的開篇。
馬斯克說,「希望這邁出旅程的第一步,去開發火星和多行星文明——以月球為基地,從地球擴展,這需要大量的創新和技術。但今天發生的這一切,大家都能看到它真實可信。」
不斷創造著商業航天奇蹟的SpaceX,最終宗旨是要降低太空運輸成本,提高太空服務能力,使人們能夠在火星建立新的文明。
馬斯克曾在2016年的一次公開演講中表示:「如果能把移居火星的成本降至美國房價的中值,大約是20萬美元,那麼在火星成功建立自給自足文明的可能性就很大。」
他相信,在SpaceX等的努力之下,「未來會有一天,任何人只要想上火星,並為此存錢,他們總有一天能夠攢足錢,買票搬到火星居住。」
今年1月,馬斯克在推特上表示:「我們每年將建造100艘星際飛船,10年內數量就可以達到1000艘,這也就意味著每年的運力可達1億噸。每當地球和火星軌道同步時,就可以同時把大約10萬人送往火星。」SpaceX要在2050年前將100萬人送上火星,這是一個跨越行星的宏偉計劃。
從一開始,SpaceX的口頭禪就是,目標要夠遠大,近乎不可實現更好,不要聽別人的勸阻。埋頭苦幹,辛苦耕耘。
十年前,人們不相信、甚至嘲諷著馬斯克天馬行空的夢想。但到了今天,這位「矽谷鋼鐵俠」用實際行動一步步證明了他的商業版圖並非是在痴人說夢。
正如馬斯克所言:「科技不會自動發展,只有在眾多工程學家努力解決不斷出現的問題時,它才會得以發展」。這些走在前沿探路的人們,讓明天的人類文明更加璀璨。
所有偉大的夢想都是一樣的,飾演超人的演員克里斯多福·裡夫(Christopher Reeve)說過,偉大的夢想最初看起來都是不可能實現的,然後變成不大可能,然後是大獲成功。你只需要相信自己,不囿於迷惑懷疑的茂林中,堅持問自己一個問題:如果馬斯克所說的都實現了呢?
References:
1). NASA推特、官網:https://www.nasa.gov
2). SpaceX官網:https://www.spacex.com
3). Axiom Space官網:https://www.axiomspace.com
4). 克裡斯蒂安·達文波特《下一站火星:馬斯克、貝佐斯與太空爭奪戰》
5). 馬斯克演講《Making Humans a Multiplanetary Species》
6). Astronauts often describe a powerful &39; when gazing at Earth. Here&39;s Crew Dragon capsule, NASA says they&39;s plasma-blocking belly for damage, Dave Mosher, BUSINESS INSIDER
8). A jaw-dropping 4K video shows Comet Neowise rising above planet Earth from the view of an astronaut in space, Dave Mosher, BUSINESS INSIDER
9).《突破:龍舟飛行》,紀錄片漢化/水山
10).《載人龍飛船最後一考,瞄準8月2日重返地球》BY 三體引力波(ID:the-3body)
11).《SpaceX載人首飛成功後,擬9月起正式執行NASA載人合同》,網易科技
12).《剛剛,馬斯克改寫人類航天史!SpaceX實現全球首次商業載人發射》作者/ 李賢煥 寇建超,BY DeepTech深科技(ID:deeptechchina)
13).《Space X首次載人火箭發射成功,龍飛船承載馬斯克「火星殖民」野心》作者/霍思伊,BY 中國新聞周刊(ID:chinanewsweekly)
14).《馬斯克的龍飛船成功對接國際空間站!剛好過境中國上空,還發生了一點小「事故」》,BY 量子位(ID:QbitAI)
15).《創造歷史!Space X載人龍飛船發射成功,「鋼鐵俠」張開雙眼,望向蒼穹!下一步火星移民?》BY 證券時報網(ID: wwwstcncom)