最快在北京時間5月28日早晨,近10年來首次在美國本土進行的載人航天發射能否成功,將揭曉答案。
據美國國家航空航天局(NASA)消息,美東時間5月27日下午16時33分(北京時間5月28日凌晨4時33分),兩名美國航天員將搭乘埃隆·馬斯克旗下SpaceX製造的載人龍飛船(Crew Dragon),飛向距離地球250英裡的國際空間站並進行交會對接。執行此次代號為DM-2任務的火箭,是同樣出自SpaceX的獵鷹九號火箭。
執行此次發射任務的獵鷹九號火箭。(來源:NASA)
航天員搭乘飛船去國際空間站執行任務已不稀奇,這次發射為何備受關注?
美國要重新找回面子
一方面,這是美國人自2011年太空梭退役後,首次進行的載人航天任務,甚至決定其「重返月球」計劃的實施。另一方面,也是馬斯克創立太空探索公司18年來的首次載人飛行,對於馬斯克而言意義非凡,一旦成功將成為全球首家使用私人製造火箭和飛船將人類送入軌道的企業。
熟知航天史的小夥伴都知道,美國航天的迅猛發展始於「美蘇爭霸」,一場耗費巨資的「阿波羅登月計劃」讓美國表面上看似勝出,也讓美國樂此不疲。上世紀60年代末,在「阿波羅登月計劃」行將結束之際,依然沉溺在太空探索激情中的NASA認為,需要建設一種可重複使用的航天運載工具。自1981年NASA發射首個太空梭開始,之後的30年時間裡,NASA的哥倫比亞號、挑戰者號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號太空梭先後共執行了135次任務。
太空梭看起來很美,但苦水只有美國人知道。在取得技術成功的同時,太空梭並沒有實現降低成本的目標,領先時代的復用技術帶來的是高昂的維護成本與複雜的檢修流程。美國政府起初對太空梭計劃的預算為430億美元,每次發射費用預計為5400萬美元,但由於太空梭系統過於複雜,技術和系統維護需要大量的人力、物力,這一計劃遠遠超出預算。根據NASA的統計,截至2010財年,太空梭的準備和發射成本平均為7.75億美元,太空梭計劃共花費1137億美元。
昂貴的發射和維修成本下,還隱藏著整體系統的脆弱。2003年,一塊燃料貯箱上的隔熱泡沫塑料在發射中擊中了「哥倫比亞」號太空梭的隔熱瓦,最終導致了該機在再入大氣層時解體,7名航天員喪生。據統計,在太空梭歷史上,共有14位航天員殞命。
2011年7月8日,「阿特蘭蒂斯」號太空梭在美國甘迺迪航天中心升空,這是美國太空梭的最後一次飛行。 (來源:新華社)
歐巴馬上臺後,叫停了新的登月計劃,開始將太空探索的目光投向火星,對於服務於近地軌道的太空梭來說已無用武之地。與此同時太空梭投入使用後並未達到原先預想的目的。2010年,由16個國家的科學家參與的國際空間站基本建成時,美國決定放棄運轉30年的「太空梭」。
自此之後,美國在國際空間站定期輪換航天員,都要購買俄羅斯聯盟號載人飛船的「船票」。
9年多時間,美國本土沒有執行過一次載人飛行。這讓「航天霸主」多少沒了面子。關鍵每次還要向俄羅斯支付巨額費用,如今每次艙位費已高達9000萬美元,著實讓美國吃不消。
由此,NASA幾年前啟動了「商業載人項目」,NASA與SpaceX和波音公司分別籤訂了26億美元、42億美元的合同,打造經濟實用的航天往返運輸系統——分別為載人「龍」和「星際客車」。
商業載人航天新開端
那麼,這次即將執行任務的「載人龍」究竟實力幾何?
在中國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩看來,載人「龍」飛船有三大亮點:首先,載人多,飛船設計可載6至7人,而俄羅斯的「聯盟」號只能搭載3人。其次,飛船可重複使用。再次,飛船用途多,可將航天員送往空間站,經過改裝後,也可進行載人登月。
載人飛船設計可載6至7人,並可改裝進行載人登月。(來源:NASA)
而且,按照馬斯克的風格,龍飛船內部設計簡潔,與特斯拉電動汽車內部設計很相似。整個乘員艙看起來就像是一輛豪華的轎車,一共有7個褐色真皮鬥式座椅,上層4個,下層3個。為了多帶東西,也可以變成4座。其運貨空間位於飛船尾部,最多能容納14立方米的貨物。如果不搭載7名航天員,還可以加載等量的貨物。
該飛船既可與「國際空間站」自動對接,也能在航天員的手動控制下完成對接,而無需「國際空間站」的機械臂協助。這意味著「載人龍」採用了更新的測控設備,能達到更高的控制精度。
此次發射能否成功,對SpaceX和NASA都至關重要。
對於SpaceX來說,這是該公司商業載人任務的開始。從2012年開始,SpaceX一直藉助貨運龍飛船,為NASA將貨物運送到空間站,已進行16次。但載人龍飛船專門用於運送航天員,實際上馬斯克創辦SpaceX初衷,就是將人送往太空,最終到達火星。對NASA來說,將擺脫令他們頭疼的俄羅斯高價船票,過去十年他們已經累計支付34億美元;同時,也將重新具備在本土將太空人送上太空的能力。
載人龍飛船外觀(來源:SpaceX)
在龐之浩看來,這還將成為人類商業載人航天的開端。一直以來,俄美中三國的載人航天任務都由國家力量主導,SpaceX作為私營企業介入載人航天領域,將打破這一局面。
能否如期發射看老天臉色
截至記者發稿時,NASA在官網首頁已經顯示8小時倒計時的預告。目前看,此次任務將按首個發射窗口計劃執行。
不過沒到最後一刻,誰也說不準會不會發生意外。早在5月24日,NASA曾表示,根據氣象預報,發射日天氣容許度只有40%。以往航天發射低於50%天氣容許度時,基本就會取消或推遲。不過,5月26日,NASA給出的新風險評估表示,發射日當天的發射有利天氣有所轉好,天氣容許度從40%升至60%。
如果最後一刻因天氣原因第一個發射窗口取消,NASA給出的另兩個發射窗口分別是:美東時間5月30日15時22分(北京時間5月31日3時22分)、美東時間5月31日15時00分(北京時間6月1日3時00分)。
NASA官網打出載人龍飛船發射倒計時。(來源:NASA)
這次發射風險幾何?
NASA評估委員會的風險評估顯示,總體風險係數為1.666%(1/60)。這一風險不僅包括發射失敗、太空人人身安全等多項風險,還包括不能按計劃抵達國際空間站這類目標風險。而2011年太空梭謝幕飛行任務前,總體評估風險係數只有1.1111%(1/90)。面對累計飛行135次,132次成功往返的太空梭,對新手載人龍飛船而言,1.666%(1/60)的總體評估風險係數,已高於大多數太空梭發射任務的總體評估數值。
不過,對於航天員的安全風險,NASA給出的風險係數極低,僅為0.3623%(1/276)。這一風險評估選項非常細緻,甚至涵蓋了龍飛船太空飛行期間可能遭遇太空垃圾、微隕石等撞擊風險,以及返回艙隔熱罩遭損壞等安全風險。
儘管安全係數不低,但NASA還是派出了兩位「老司機」,道格·赫爾利和羅伯特·班肯。前者曾經兩度駕駛過奮進號、亞特蘭蒂斯號太空梭,並成功執行了2011年亞特蘭蒂斯號的最後一飛。後者曾執行過6次太空行走,總計超過37小時。
道格·赫爾利(左)和羅伯特·本肯身穿SpaceX太空衣,進行Demo-2任務發射前的彩排。(來源:NASA)
按照計劃,載人龍飛船搭乘獵鷹九號火箭,從美國佛羅裡達州甘迺迪發射中心發射升空並進入太空軌道後,機組人員和SpaceX任務控制中心將展開一系列測試,以驗證載人龍飛船能否按預期運行。大約24小時後,載人龍飛船與國際空間站空間站對接。隨後,兩名航天員將在國際空間站駐留,一起測試載人龍飛船並開展研究任務。任務結束後,兩名航天員將乘坐載人龍飛船返回地球,在佛羅裡達州大西洋海岸附近濺落。
值得一提的是,上周美國總統川普在白宮告訴記者,他或將現身SpaceX龍飛船載人試飛首秀現場,他還稱想把記者「送上火箭」,「暫時擺脫記者」。如果川普真來,這會可能已經在前往發射中心的路上了。不過,會不會白跑一趟,可能還要看最後的天氣幫不幫忙啦。