＂
點擊「國家空間科學中心」關注我們吧
＂
4月1日，某網紅主播在直播間賣火箭，還是快舟一號運載火箭，購買定價4500萬元的運載火箭發射服務還能優惠500萬，到手價4000萬元。
快舟一號甲火箭在淘寶直播間賣出
圖片來源：CCTV
火箭也能網上買了？火箭為什麼沒有想像的那麼貴？
Part.1
電商史上第一單火箭成交
商業行業正在崛起
快舟一號運載火箭是一個商業性質的小型固體運載火箭，而並非載人運載火箭。目前該火箭已經完成了8次商業發射，近地軌道運載能力為300公斤。也就是說，花4000萬元買快舟一號，只能將300公斤的貨物送到近地軌道上，並不能將人送上天。
隨著商業航天時代拉開序幕，載人航天由以往的國家隊運營模式轉變成了私企運營，很多私營企業也會將載人航天逐漸變成他們的主要業務。目前美國的SpaceX公司、藍色起源公司等正在研發載人版的運載火箭和飛船，SpaceX第一次載人發射預計在2021年至2022年進行。
Part.2
成也逃逸塔、敗也逃逸塔
載人火箭，最重要的是安全問題，私營企業能否把握好這一關，這是一個巨大的挑戰。
早期發射載人飛船使用的逃逸裝置是逃逸塔，蘇俄聯盟系列火箭的逃逸塔已有數十年的歷史，使用至今。安裝了整流罩和逃逸塔的火箭，逃逸系統以整流罩為逃逸飛行器的主體，啟動逃逸塔上的固體火箭發動機之後，可以在2秒左右的時間內將搭載太空人的乘員艙帶到距離火箭2至3公裡之外的安全區域。
正在吊裝中的火箭逃逸塔
圖片來源：NASA
帶逃逸塔的火箭主要分為低空、高空和軌道逃逸三種模式，發射後120秒內、高度40公裡以內會啟動低空逃逸；超過120秒但是在200秒之內，高度在40公裡至110公裡會啟動高空逃逸；110公裡高度以上為軌道逃逸，依靠飛船自身攜帶的發動機進行制動，以高速彈道模式逃逸後再次重返大氣層。
以逃逸塔為主要逃生方式的火箭，最危險的地方也在逃逸塔，正所謂成也逃逸塔、敗也逃逸塔。
載人運載火箭發射之後，不論是否出現故障，在發射之後第120秒都要將逃逸塔拋棄掉，此時火箭所處的高度在40公裡左右。拋棄逃逸塔的目的是減少重量，為火箭最後衝刺助力；同時逃逸塔的發動機推力強大，達到70噸，在40公裡以上高度工作時也不太合適。如果在發射之後120秒逃逸塔沒有正常點火，那麼逃逸塔就無法與火箭分離，飛船就無法進入預定軌道，返回艙的降落傘也無法打開，太空人則沒有生還的可能。因此，逃逸塔不論如何都要在發射之後120秒正常點火，完成拋塔動作，否則後果就不堪設想。換個角度看，逃逸塔在發射正常時要成功點火，發射失敗也要成功點火，不點火是不行的。
在過去數十年，載人火箭一直採用逃逸塔作為主要逃生方式，將整流罩納入作為逃逸飛行器的模式。低空採用逃逸塔逃生，高空採用安裝在整流罩上的高空逃逸發動機，入軌之後採用飛船自身動力，這種配置應該說是較為成熟的。在多次關鍵時刻，逃逸塔都成功地保護了太空人的安全。
1983年蘇聯T-10A飛船發射前，火箭還沒有點火就發生燃料洩露事故，地面控制人員迅速啟動逃逸程序，在太空人脫離火箭6秒後，發射臺就被洩露的燃料給炸了。
這次事故讓蘇聯人記憶猶新，地面控制中心還發現，逃逸塔自動啟動線路被洩露的燃料燒掉，導致需要手動啟動逃逸塔。萬幸的是手動啟動之後，趕在火箭爆炸之前，太空人已經逃逸了火箭。
安裝在聯盟火箭上的逃逸塔
圖片來源：quora.com
2018年10月，聯盟MS-10飛船執行任務起降，在發射之後第118秒，四個助推器分離時出現故障，此時逃逸塔已經在第114秒分離，逃生系統啟動了高空逃逸發動機。高空逃逸發動機啟動之後，整流罩飛行器與火箭分離，接著整流罩內分離螺栓啟動完成拋棄整流罩，乘員艙與軌道艙等分離，進入彈道式返回模式。之所以這麼稱呼，是因為該過程類似彈道飛彈彈頭再入大氣層，於是稱之為彈道式返回。
1975年4月，聯盟-18A飛船在發射之後288秒發生故障，第二級和第三級無法成功分離，此時飛船所在高度為145公裡，聯盟飛船啟動逃生程序後最大過載達到了21G，僅僅花了21分鐘就從145公裡軌道高度降落到地面。
但同時，逃逸塔式的逃逸系統也是危險的，整流罩之內還有多個爆炸螺栓將飛船與火箭固定在一起，如果螺栓起爆失敗，也會導致逃逸失敗。
Part.3
整體式逃逸模式，防護能力升級
2020年1月19日，SpaceX在完成了載人版「龍」式飛船的「飛行中發射中止測試」。這個測試主要是為了驗證假如獵鷹火箭在上升段出現問題，太空人是否能夠逃生成功。
在測試進行時，兩個假人被放置在獵鷹9號火箭載荷艙中的載人版「龍」式飛船上，發射後1分30秒，火箭第一級發動機關閉，載人版「龍」式飛船啟動逃逸程序，8臺SuperDraco逃逸發動機點火將「龍」式飛船推離火箭。
獵鷹9號發射過程中測試龍飛船的逃逸系統
圖片來源：cloudfront.net
「龍」式飛船的逃逸測試中，飛船的逃逸系統的設計與NASA，蘇俄早期逃逸塔有很大的不同，「龍」式飛船採用了整體式逃逸方案，飛船本身就是一個逃生裝置，正所謂船在人在、船毀人亡。
「龍」式飛船由兩個部分構成：乘員艙和貨艙，乘員艙最多可搭載7名太空人，直接對接在在獵鷹9號火箭頂端，還能充當整流罩的作用。貨艙連接在乘員艙下方，可運輸非加壓貨物，同時還起到支撐乘員艙的作用。
龍飛船的主體結構，分為乘員艙和貨艙
圖片來源：SPACEX
獵鷹9號和「龍」式飛船對接完成之後，不需要再增加火箭的整流罩，連上面級發動機都可以用「龍」式飛船的動力替代。這樣做的好處在於，從結構上簡化了載荷部分的重量，將整流罩、逃逸塔都整合到「龍」式飛船上，飛船在任何時候都可以啟動8臺SuperDraco逃逸發動機脫離火箭。
龍飛船的SuperDraco逃逸發動機正在測試
圖片來源：teslarati.com
如果「龍」式飛船順利進入軌道，還能利用8臺發動機進行軌道機動，甚至在今後利用這8臺發動機進行地外天體軟著陸，實現了逃逸、降落、變軌、再入段制動減速多功能化。
整體式逃逸方案我們也可以在波音公司研發的Starliner載人飛船上看到，該飛船在與運載火箭對接完成之後，也不需要整流罩和逃逸塔，整體逃逸模式與「龍」式飛船基本相似。
Starliner載人飛船將逃逸發動機安裝在服務艙（貨艙）下方，有4臺RS-88發動機，一旦在發射過程中出現故障，乘員艙和貨艙會一起逃逸。但是，NASA的獵戶座飛船卻仍然採用逃逸塔模式，可以看出同樣都是載人航天發射，國家隊和私營企業做出的選擇是不一樣的。
NASA獵戶座飛船仍然採用逃逸塔
圖片來源：NASA
飛船自逃逸模式簡化了許多逃逸程序，提高了逃生的成功率，飛船自逃逸模式應該是未來載人飛船逃逸的主流模式，這需要在載人飛船設計的時候就嵌入逃逸發動機，這個細節在中國下一代載人飛船上也已經出現！
等到商業航天技術發展成熟，直播帶貨直接賣載人火箭座位或許也會成為可能，一個座位可能會低至數千萬人民幣不等。如果說造價4000萬的快舟1號都有800多人拍下50萬的定金訂單，那麼幾千萬人民幣的入軌旅遊應該也會爆單。
來源：中國科普博覽