SpaceX 18年里程碑,全球首次商业载人发射的前世今生 | 甲子光年

来源:http://www.hraqqr.cn 时间:06-06 12:52:40

原标题:SpaceX 18年里程碑,全球首次商业载人发射的前世今生 | 甲子光年

飞船、现场和商业载人的前世今生。

作者 | 刘景丰

编辑 | 火柴Q

美国东部时间5月30日15时23分(北京时间5月31日早晨3时23分),佛罗里达肯尼迪航天发射中央39A发射台,人类首次实现了商业载人发射!

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猎鹰9火箭托举载人龙飞船发射

这一次,创造历史的又是马斯克。

他成立的商业航天公司SpaceX旗下的第二代载人“ 龙”飞船(下文龙飞船,均指二代载人龙飞船)刚刚搭载着两位宇航员, 道格拉斯·赫尔利和罗伯特·本肯顺手进入太空。

两位宇航员在龙飞船内

这是自2011年之后 ,时隔9年,美国在本土实走的第一个载人航天义务;更是全球第一次由私有企业实现的载人发射。

为了这一次龙飞船的成功发射,SpaceX已做了足足6年的准备:

2014年,与NASA签定相符约,最先正式打造载人航天项现在;

2016年1月,完善飞船降落伞测试。

2019 年3月,二代龙飞船携带伪人试飞成功,不过一个月后,这台成功试飞的飞船在例走静态点火时突然首火爆炸;

2020年1月搭载伪人测试逃生编制,并主动引爆了搭载飞船的火箭“猎鹰9” 号,献奉上了史上“最贵烟花”;

更别挑此前上千次的发动机静态点火测试、近百次的降落伞测试和数十次的海上声援回收飞船测试……

庞大的技术和工程挑衅,也让龙飞船发射日期频繁推迟, 从最初乐不都雅设想中的2015年一向推迟到了今天。

而原定于3天前(美东5月27日16时33分)的发射义务也在当天发射前因天气因为被危险作废。

2020年1月龙飞船逃生编制测试中火箭爆炸

就在此次龙飞船发射的前镇日(美东时间5月29日13时49分),SpaceX旗下星际飞船(Starship)SN4原型机在测试中发生爆炸。现场火光冲天,火球甚至将火箭运载车淹没。

星际飞船爆炸刹时火光冲天

好事多磨,好在此次星际飞船爆炸未影响本次载人龙飞船发射进程。

一周前,对发射徘徊满志的马斯克曾在Twitter上写道“睁大你的眼睛,看向天空”。

很好!他异国让吾们绝看。

值得一挑的是, SpaceX在本周二还公布了另一个好新闻——新获得了3.5亿美元融资。这位太空狂人的星际追求梦又多了些砝码。

龙飞船发射成功,新融资到账,在创办SpaceX整整18年后, 太空狂人马斯克离上火星又近了一步。

1. 历史性时刻

发射前半幼时,两名宇航员道格拉斯·赫尔利和罗伯特·本肯已早早坐进龙飞船,期待末了的发射。

行为首批实走商业载人飞走义务的宇航员,鲍勃·本肯和道格·赫尔利不光有20年的太空经验,还都开过航天飞机。

道格拉斯·赫尔利是美国海军陆战队中校、试飞员。他曾驾驶过“奋进”号和“亚特兰蒂斯”号航天飞机实走义务,其中就包括2011年美国航天飞机退伍前末了一次飞走——“亚特兰蒂斯”号航天飞机实走的谢幕义务。

罗伯特·本肯是别名工程博士、空军上校。他曾两次参与“奋进”号航天飞机飞走义务,并进走过6次、共超过37个幼时的太空走走。

宇航员罗伯特·本肯(左)和道格拉斯·赫尔利(右)

他们早在2018年就被NASA选定进走龙飞船的首飞,为这一次飞走义务已等了2年。

龙飞船内部设计走白色极简主义风,很像高级轿跑。飞船内有7个座位,3面圆形窗户。在座位前上方,是飞船的表现和限制模块。

龙飞船内部的表现和限制模块

飞船内部展现视频

两位宇航员的太空服则由 曾为蝙蝠侠、超人、蜘蛛侠、美国队长等漫画铁汉设计电影战衣的好莱坞服装设计师何塞·费尔南德斯操刀。 自然,这酷炫的太空服也必须议决NASA的各项厉苛测试,以已足航天义务所需的功能性和坦然性。

15时23分,随着发射倒计时终结,“猎鹰9”火箭发出庞大轰鸣声,烈焰推着火箭和飞船升入太空。

载人龙飞船点火发射

发射1分钟后,火箭将飞船推入8.1千米高空,此时飞船飞走速度已经达到1000公里/幼时。5分钟后,飞船飞走速度已经超过1万公里/幼时,进入200公里的近地轨道。同时,“猎鹰9”号火箭也顺手在海上平台被回收。

发射9分钟后,“猎鹰9”号火箭顺手在海上平台回收

飞船将在太空飞走19个幼时,于美国东部时间5月31日10时与国际空间站对接。

载人龙飞船运走轨迹、与空间站对接过程图

此次发射的龙飞船,采用两舱段设计方案,自力飞走时可做事1周,对接状态下可做事210天。

接下来的19个幼时里,两位宇航员将沿着地球轨道环绕飞走,并将于美东时间周四上午11点29分与国际空间站对接。

现在,SpaceX和NASA已把今年8月30日行为了下一次龙飞船发射的现在标日期。届时,会有4位宇航员被送上太空,其中3名是美国NASA宇航员,别名是日本宇航员。

2. 龙飞船有何纷歧样?

其实人类之前已有载人航天的技术,那么此次发射的龙飞船与此前相比有何纷歧样?

细数下来,龙飞船创造了多个世界第一:

第一个可重复操纵的载人飞船;

第一个由商业公司制造的载人飞船;

第一个成功议决逃生编制测试的载人飞船;

得好于该项义务,SpaceX成为全球第一个把宇航员送入太空的商业公司;

从某栽意义上, 龙飞船的成功宣示了美国重返载人飞船的走列。

当现代界,能实现载人航天的国家只有三个:中国、美国、俄罗斯。

中国、俄罗斯选择了飞船路线,现在技术下这栽航天器只能操纵一次;美国在1972年之前选择用飞船来运送宇航员,但因为那时的飞船只能操纵一次,1972年之后转向航天飞机路线,益处是能够重复操纵。

但设想中很美的航天飞机计划的发展却欲速不达。

航天飞机更像是一架用火箭驱动的飞机,这是它能重复操纵的关键———大机翼在减速伞等设备的辅助下限制速度,进而限制升力的大幼和倾向,调节飞走姿态和位置,使航天飞机实在地降落在跑道上。

美国“发现者”号航天飞机正在起飞

但真最先投入操纵后, 它的弱点最先袒露,不光成本没降下来,坦然性还无法保障。

航天飞机操纵费用有多贵?议决一组数据来感受下,自1972年以来,美国共为航天飞机项现在付出开支1960亿美元,共实走飞走义务135次,分摊下来每次的发射成本约为15亿美元, 相等于每发射一次就烧失踪1.5个 “独角兽”。

更让人忧郁闷的是,航天飞机的坦然性首终无法保障。

1986年,“挑衅者”号航天飞机起飞后爆炸,7名航天员遇难;2003年,另一架 “哥伦比亚”号航天飞机又在起飞后发生爆炸解体,机上7名航天员同样一切遇难。

“挑衅者”号航天飞机起飞后爆炸

两次事故,不光亏损了美国5架航天飞机中的2架,还失踪了14名航天员。人们对航天飞机的坦然性足够质疑:135次飞走失败2次,算下来航天飞机的事故率达到1.5%,远远超出了NASA在设计之初推想的每10万次飞走失败1次的请求。

航天飞机事故成了美国人心中挥之不去的痛。这也是日后NASA为什么会如此看重载人飞船坦然性能的因为。

2011年,在“亚特兰蒂斯”号航天飞机实走完末了一次义务后,美国终结了一切航天飞机的服役。

此后,NASA与波音公司、SpaceX配相符了“商业乘员计划”,开展可重复操纵的载人飞船项现在。

最先做出收获的是拥有浓重工业内情的波音公司。2019年11月,波音旗下名为“星际客机”的载人飞船率先辈走了危险逃生编制测试,但测试时遭遇故障,飞船返回舱3个降落伞中有1个没掀开。

一个月后, “星际客机”在首次不载人的试飞中再次遭遇挫折——未能按计划与国际空间站对接,只好挑前返航。两次测试倒退令NASA大失所看。

“星际客机”的失败,顺势把可重复操纵载人飞船的首发机会让给了SpaceX龙飞船。

龙飞船的逃生编制测试,是以一场“最腾贵的烟花”向世人展现的。

2020年1月19日,龙飞船搭载伪人宇航员借助“猎鹰9” 号火箭起飞。随后“龙”飞船带着伪人飞离火箭,火箭随即爆炸,在空中形成庞大的火球,被网友们戏称为“最腾贵的烟花”。

飞船在大泰西上降落,测试成功。

这次逃生测试是载人航天史上的一次宏大突破。

逃生测试是答对火箭发射不料最为关键的一片面。有了此次的成功测试,NASA和SpaceX 才下定信念进走真实的载人飞走。

坦然性有了,还要考虑可用性——成本够不足矮?

龙飞船是可重复操纵的,随着操纵次数增补,成本会逐渐降矮。

一份美方通知表现:SpaceX龙飞船的报价为每座位5500万美元。而波音“星际客机”的船票是每人9000万美元,比SpaceX贵出60%。倘若再跟航天飞机折相符每次飞走消耗15亿美元的费用相比,龙飞船的费用是航天飞机的1/27。

云云看,龙飞船无疑是现在最完善的载人飞船了。

3. 互相收获的SpaceX和NASA

造出龙飞船的SpaceX现在大放异彩,其主要营业有三大板块:

一是发射营业,产品分类对答猎鹰1、猎鹰9、猎鹰重型等运载火箭。

二是载人航天营业,对答今天发射的二代龙飞船和异日更大型的星际飞船星舰(Starship);

三是志在打造天基互联网服务的星链计划。

实际上,包括SapceX在内,现在美国商业航天公司的蒸蒸日上,都离不开背后的伯乐NASA。

上世纪90年代以来,美国航天工业最先被波音和洛克希德·马丁公司垄断,这两家公司后来还说相符首来哄仰火箭发射价格,让NASA身受其苦。

2003年,痛定思痛的幼布什当局,最先对彼时仍处于垄断地位的NASA和传统军工巨头开刀。

这背后的逻辑是, 当局主导和军工巨头垄断下的航天项现在异国生存压力,不光匮乏创新动力,而且从子编制到火箭飞船成本都主要虚高。

幼布什的做法很直接,颁布了两道政令——《国家航天运输政策》《美国国家航天政策》。这两道政策最主要的作用就是将NASA的做事重心转折到科学钻研和深空探测周围。

此后,NASA逐渐让出近地空间营业,并向私营航天公司盛开有关科研项现在。换句话说,美国最先真实铺开了商业航天的市场。

美国扶持商业航天的背后还有一个幼插弯。在2011年美国航天飞机退伍后的9年里,NASA不得不倚赖俄罗斯的“联盟”号载人飞船将宇航员送去国际空间站。

而且在这个卖方市场, 俄罗斯“联盟”号的船票也最先涨价,从2007年的单价2180万美元涨到2018年已达8110万美元。

俄罗斯“联盟”号载人宇宙飞船

对于世界头号航天大国的美国来说,这有点太丢面儿了,本身的载人航天义务不光要看别人脸色,还被别人宰。

为此NASA最先了一场赛马—— 在载人航天最中央的运载火箭、货运飞船、载人飞船和空间站四个方面,均扶持了一批明星公司和项现在,可谓百花齐放。

比如运载火箭周围,既有的“宇宙神”和“德尔塔”家族火箭,也有诺格公司的安塔瑞斯火箭和SpaceX的猎鹰系列火箭;

在货运飞船周围,基于运载火箭的基础, SpaceX的货运“龙”飞船和 诺格公司的“天鹅座”飞船是最大赢家;

在载人飞船周围,最初有 蓝色首源、波音、内华达山脉集团和说相符发射同盟等公司,末了只剩SpaceX的龙飞船和波音的“星际航线”入围;

空间站方面,佼佼者是 毕格罗宇航,它凝神于可充气式软性空间站的建设。2016年,其曾将一个重达1.4吨的毕格罗可充气居住舱( BEAM)送到国际空间站,为宇航员挑供太空做事休休场所。

在这场赛马的“载人”赛道里,SpaceX是除航天老贵波音之外,获得NASA最多资金扶持的公司。

自2006到2012年,NASA给SpaceX投资近5亿美元,尤其当2008年猎鹰1号成功首飞,SpaceX成为第一个实现火箭发射的商业航天公司,NASA献上“超级大礼”——与SpaceX签定了总额达16亿美元国际空间站货物补给相符同。此后又与SpaceX签定26亿美元的国际空间站人员运输相符同,声援其开发龙飞船,SpaceX的载人项现在由此在2014年最先正式启动。

此外, NASA的软性扶持也不少,包括给人、给技术,争夺政策。

在人才上,SpaceX的成立就得好于NASA火箭科学家汤姆・穆勒的添入;此后也赓续有NASA人员添入SpaceX的传闻。

就在今年头,前NASA载人航天计划负责人威廉·格斯登迈尔也添入SpaceX,助力此次“龙”飞船发射坦然。

技术方面,SpaceX公司的主力发动机灰背隼1上至关主要的喷注器,就来自于阿波罗计划登月舱降落段发动机;SpaceX的2195铝锂相符金以及搅拌摩擦焊也不必像其异国家航天机构那样自力研发,只需直接购买有关设备即可。

政策更是不必说,一任任总统前仆后继地授予扶持。除了幼布什总统的两道政令,2015年2015奥巴马当局又议决了《关于促进私营航天竞争力、推进创业的法案》和《商业航天发射竞争法案》,进一步约束传统军工巨头,为其他商业航天发展彻底扫清窒碍。

奥巴马接见SpaceX公司人员

NASA这栽为他人做嫁衣的精神,让世界其他地区的民营商业航天公司好生醉心。

但成功除了看时代机遇,还要结相符幼我辛勤。

SpaceX的发展史,是一个一向为科技圈津津乐道的“励志故事”。

详细到载人项现在标研发中,SpaceX也足够挫折。

2016年9月,搭载龙飞船的“猎鹰9”号火箭在发射台爆炸,导致原定于以前12月的发射计一致推再推,2017、2018,连连破灭。

到2019年4月,SpaceX载人项现在又在一个月内遭遇两次重创:

先是4月20日,曾演绎过SpaceX测试首飞的第二代龙飞船在例走静态点火时突然首火爆炸;几天后,在龙飞船的一次返回舱着陆测试中,4个降落伞中有一个“主动未掀开”,导致返回舱高速撞向地面。

这场爆炸让NASA高层对一块儿高歌猛进的龙飞船项现在最先郑重首来,各栽测试变得更添厉苛。甚至NASA局长请求SpaceX岁暮前必须测试10次来表明坦然性。

栽栽压力袭来,行为总指挥的马斯克却出奇镇静,甚至都没在推文里挑及这首事故,但他转发了一篇文章:Tesla’s 11th Death Anniversary — No Joke!(特斯拉的第11个物化亡祝贺日——不是开玩乐! )。

意在言外, SpaceX不会被一次爆炸吓到,逆而会越挫越勇。

后来的外现也实在如此,调查表现,事故发生的因为是,飞船推进器的钛金属止回阀与氧化剂相互作用引发爆炸,而SpaceX此前的设计异国足够考虑钛阀门与氧化剂相互作用的极限条件。为此,做事人员彻底换失踪飞船上的钛金属止回阀,采用一次性坦然隔板burst disk替代。

2019 年 11 月,龙飞船再次进走了地面静态点火测试并取得成功。

这个幼弯折只是把人送去太空的千万道关卡中的一个。 从这个意义上,SpaceX行为这一周围的前沿公司,是在帮一切后来者挡风和踩坑。

有了NASA的“保姆式”的扶持,再添上马斯克天坚持到底的固执,SpaceX脱颖而出成为“天选之子”并不令人不料。它值得。

SpaceX与NASA也共同创造了国家航天机议和民营商业公司互相收获的佳话。

4. 商业航天新时代

50多年前,登月第一人阿姆斯特朗站在月球形式,说了那句著名的话:

“这是吾幼我的一幼步,却是人类的一大步。”

现在, 龙飞船的一幼步,也成为全球商业载人航天发展的一大步。

一方面,这将为异日更伟大的载人太空计划做准备。NASA上周末曾挑到,这次的载人发射会将 为月球和火星追求奠定基础。

另一方面,这也标志着进入太空能够不再是“宇航员”的专利,这也是龙飞船让大多如此昂扬的因为。

有新闻称,SpaceX已经和太空旅游公司Space Adventures签下相符约,两边计划在2021年岁暮至2022年年头启动太空旅游计划。

该太空旅游计划所搭载的正是此次成功运走的龙飞船。飞船每次最多可搭载4名游客,每次能够在轨道中中止5天。但在起飞之前,游客要先在美国进走数周的训练。

自然,现在上太空消耗不菲, 船票能够高达5200万美元,于是倘若你还异国挣够几个幼现在标,一时离翱翔太空有距离。

而异日,随着技术的升迁和载人飞船重复操纵次数的添多,太空船票有看下探,太空旅走将有机会会逐渐遍及。

这对一向在浩渺宇宙中感到孤独的地球雅致来说,能够是一场浩荡星际征程的首点。

在地面纷扰赓续的今天,龙飞船的发射,是一个值得一切人昂扬的科技挺进。

这辈子,你做好上太空的准备了吗?

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