美国恢复了载人航天能力 离重返月球还有多远(组图)

 

 

如果将上世纪六十年代的家用小轿车和现在流行的款式摆在一起，你一定能发现它们之间诸多的不同。相比于六十年代的老车，如今的新车在外观上更前卫，内饰上更讲究，排放上更环保，也有ABS、ESP、安全气囊、行车雷达等新技术系统让行驶更安全。然而，除去这些细节上的不同，轿车的主体结构和基本原理没有革命性的变化，依然是发动机将其他形式的能量转化为动能，输出到轮胎，驱动车辆前进。碰到堵车，还只能老老实实的排队，并不能飞过去。



（龙飞船发射升空）

美国时间5月30日，由NASA“商业载人航天计划”支持的载人型龙飞船，让美国恢复了失去9年的载人航天飞行能力。龙飞船飞行的目的地是距离地面400公里左右的国际空间站。而向这个高度的轨道运送运送宇航员的技术，美国通过上世纪五六十年代开展的“水星”计划就已经掌握。龙飞船和水星号飞船的对比，就好像上世纪六十年代的小轿车与如今的小轿车之间的区别一样，虽然新技术数不胜数，但本质上依然是一种往返于近地轨道的载人航天器。这也是为什么NASA通过“商业载人航天计划”获得两种近地轨道飞船的同时，还要继续进行自己的“猎户座”飞船研发计划。要让美国宇航员重返月球甚至登陆火星，靠目前的载人型龙飞船是做不到的。



（上世纪六十年代使用的水星号飞船）

当年航天飞机的停飞，除了可靠性因事故而受到质疑外，另一个重要原因是其经费消耗实在太高，每次飞行大约要燃烧掉15亿美元的经费。美国迫切希望寻找一种更便宜的上天手段。商业载人航天计划正是为了实现“提质增效”的目标而开展的。以往，美国采用政府兜底式的经费支付方式。作为飞船的买主，当NASA将飞船、火箭等设计制造任务交给承包商后，研发过程中的超支全部由NASA买单。由于航天任务的经费体量一般十分巨大，且具有未知性和高风险性，这种经费支付模式有其合理性——如果NASA不兜底，大概没有哪家企业敢接这样的活。然而，也正是有了NASA兜底，承包商自身所承担的压力减小，没有太多的东西去控制成本，超支和项目拖延的现象经常发射。
 



（载人型龙飞船和配套开发的宇航服）

而在商业航天模式中，付费的方式则和一般的商业合同更接近，NASA支付的研发和使用费用是固定的。如果说以往的模式中，NASA是飞船的买主，在商业模式中，NASA则更接近于租客的角色，它不再为飞船的研发负总的责任，而是采购自己需要的服务内容，而企业得到NASA部分经费支持所研发出的飞船，也可以用于它自身的经营业务。对于近地轨道飞行这种早就被美国掌握并熟练运用的技术，开发新飞船和进行飞行的风险已经没有那么大，而开发出的飞船又可能通过其他业务盈利，因而企业能够接受这种新型的付费模式。对于新兴的航天企业，这又是他们不可多得的挤进市场的机会。



（NASA自己正在研制的猎户座飞船）


因此，比起技术上的进步，龙飞船首飞更大的意义在于一种新的航天服务采购付费模式的实现。在商业载人航天计划的基础上，NASA计划进一步建立起商业化的近地轨道经济，为太空经济的提供新的商业领域。


广义上的近地轨道，指高度低于2000公里的轨道。NASA的近地轨道经济，则更具体的指运行在近地轨道上的载人航天器所带来的商业机会。在美国政府Performance.gov网站上给出的NASA优先目标中，近地轨道排在了第一位，具体内容是：在近地轨道，运输、主流和其他在轨服务既有NASA这个传统垄断者购买，也有其他客户购买。2021年9月，NASA将开始对商业服务的发展进行支持，具体政策包括发布新的商业机会、支持演示飞行、开始验证活动和支持示范商业能力等。



   （NASA的近地轨道经济路线图）

在相关的行动计划上，NASA则提出了几个具体的举措。在国际空间站上，NASA将拿出自己占有的部分使用权，交给商业机构开展研发工作以外的活动。实际上，国际空间站美国部分，目前的使用权是三分天下的状态。除了欧洲、日本和加拿大等NASA的国际合作伙伴拥有的约五分之一的使用权外，NASA自己和美国的国际空间站国家实验室各占有五分约之二的使用权。通过国家实验室，已经有不少机构进行与商业产品有关的研发活动，也有向高校和其他科研机构出售研究平台的业务。而NASA此次拿出自己的份额，希望企业能有研发活动之外的业务设想。


SPACEX、波音在商业航天计划支持下拥有了自己的飞船，内华达山脉、轨道科学等公司在商业航天计划前几轮的筛选中，也获得了部分支持。虽然未能在最终的PK中获胜，但他们也拥有了自己飞船的设计方案甚至样机。未来，美国有能力将人送入太空的将不只有NASA。为了让这些公司拥有市场空间，NASA计划开放国际空间站给私人航天员使用，只要相关企业愿意按照NASA的价格付费并通过了有关评估，就可以将宇航员送到太空上执行任务。



（内华达山脉公司的追梦者号飞船，未能最终入选执行任务的飞船序列。为此，内华达山脉公司还向美国政府有关部门投诉了NASA，但诉求未能得到支持。）

为了在长远上解决国际空间站退役后，美国宇航员在近地轨道长期驻留的问题。NASA将促进企业对近地轨道飞行目的地的投入和研发。近期，NASA将开放国际空间站上的接口，资助企业研发商业舱段安装到国际空间站上来。而NASA作为启动用户，将会订购相当的服务。最终，NASA希望这些舱段，乃至未来的近地轨道商业空间站，都能由包括NASA在内的许多用户共用，而非NASA一家独享。

其他几项行动计划则面向的则是更加长远而不确定的问题，而所有这些行动计划都指向了同一个目的：产生长远而持续的供给和需求，让载人航天不再是NASA自己的事情，让近地轨道上出现更多的卖家和卖家，让载人航天从纯烧钱的活动变成能够创造经济价值的钱生钱的活动。


在过去的十年中，全球太空市场得到了长足的发展，试产规模从2006年的1760亿美元增加到了2018年的3450亿美元。越来越多的资本开始涌入太空领域，支持创业公司。在2000年到2014年的15年间，与太空相关的创业公司总共获得了11亿美元的风投，而在2017年一年，就有高达39亿美元的风险投资进入太空领域。

在NASA联合美国十多家航天产业企业进行的共同研究中，大部分企业对近地轨道载人航天领域产生新的经济价值表示乐观。然而，至于在空间站这类长期有人驻留的近地轨道航天器上，具体进行哪些活动来产出利润，企业的看法并不统一。从微重力环境下新材料的研发，到私人企业进行的太空旅游，甚至是太空中的娱乐与广告，市场方向的预测多种多样，可行性目前也不明确。不过，目前企业能够达成的共识是，如果这方面的产业真的能够发展起来，带头大哥和首要大客户，必然是NASA。

改写人类航天史！SpaceX首次载人飞行发射成功 但马斯克的雄心远不止于此

为什么说SpaceX首次载人飞行具有历史意义？


美国东部时间5月30日下午3点22分（北京时间5月31日凌晨3点22分），一枚SpaceX“猎鹰9号”火箭在美国国家航空航天局（NASA）肯尼迪航天中心39A发射台发射升空，将SpaceX的“龙飞船”太空舱送入轨道。

这次发射载人的“龙飞船”，成功地将两名美国宇航员鲍勃·贝肯（Bob Behnken）和道格·赫利（Doug Hurley）送入轨道，开启了商业航天的新纪元，这意味着缺席近十年的轨道载人航天重返美国，也标志着太空探索新纪元的开始，还是一个由商业公司领导的新纪元。

除了将两名宇航员成功送入轨道，猎鹰9号火箭的第一级还顺利降落在SpaceX的无人船上。事实上，今天的发射原计划在本周三进行，但由于天气原因而被迫取消。

●发射的那些细节●



贝肯和赫利在今天发射前大约3小时到达了发射台。他们乘坐的是一辆白色的特斯拉Model X电动汽车，上面装饰着NASA为发射而复活的旧的“worm”标志，让这次行程显得很有气派。



到达发射台后，宇航员乘坐电梯来到离地面约81米的机组人员通道臂，然后爬进了太空舱。经过一系列的系统检查后，贝肯和赫利穿上了“龙飞船”的中止系统，这是一个重要的安全部件。

这是从1986年”挑战者号“航天飞机失事中学到的教训之一，即所有未来的载人飞行器都应该配备紧急逃生系统，而这是航天飞机所没有的。

虽然飞行中的异常情况很少见，但NASA需要确保，如果SpaceX的”猎鹰9号“火箭出现问题，宇航员仍会被安全带回家。因此，SpaceX在今年1月的一次关键飞行测试中展示了该系统，该测试故意摧毁了一枚猎鹰9号火箭。

SpaceX在今天发射前45分钟开始用过冷液氧和煤油为Demo-2的”猎鹰9号“加注燃料。倒计时归零后，“龙飞船”踏上了有史以来第二次前往国际空间站的道路。（第一次是2019年3月，为Demo-1无人试飞。）



贝肯和赫利大约需要19个小时才能达到空间站。在此期间，宇航员将测试“龙飞船”的机载系统，收集数据，以便NASA能够证明该航天器可以搭载人类。“龙飞船”是完全自动驾驶的，可以在没有任何人为干预的情况下飞行。但是，它有一个完整的控制面板，宇航员将使用它来测试手动控制模式。

贝肯和赫利预计将于美国东部时间5月31日上午10点29分（北京时间5月31日晚上10点29分）抵达空间站，他们将在那里停留1~4个月。

●宇航服有何特别之处？●



1998年的宇宙灾难电影《世界末日》（Armageddon）的导演迈克尔·贝（Michael Bay），曾在接受采访时披露了那部电影制作过程中最严重的危机。

“在主要摄影工作开始前三周，我去看了太空服。”他说，“它们就像挂在架子上的阿迪达斯慢跑服。我差点在那里自杀。” 他说，原因在于，如果没有炫酷的太空服，整个电影就都会泡汤。

很显然，马斯克也对炫酷的太空服持有相同的执念。

从相关的设计元素便不难看出这一点：宇航员贝肯和赫利身着黑白相间的太空服，跳进黑白相间的特斯拉，来到卡纳维拉尔角的发射台后，又爬上了黑白相间的SpaceX“载人龙”太空舱，准备跟随“猎鹰9号”火箭开启国际空间站的处女航。



毕竟，想要吸引公众对太空飞行的想象力，风格设计至关重要。

实际上，SpaceX最容易让人们联想到的是“007”詹姆斯·邦德（James Bond）的礼服，就好像这是“钢铁侠”托尼·史塔克（Tony Stark）为《星际旅行》主角詹姆斯·柯克（James T。Kirk）的下一次冒险定制的全新太空服。流线的外形、图形化外观和铰接式设计，让这些太空服更接近流行文化和漫画作品的想象，摆脱了NASA过往的臃肿风格。

●两名担当重任的宇航员●



美国宇航局（NASA）宇航员鲍勃·本肯（Bob Behnken）和道格·赫尔利（Doug Hurley）无疑将成为近十年来最大的太空飞行事件的主角，这两位宇航员的一个宝贵之处在于，本肯和赫尔利自从2000年首次被选为宇航员以来一直是好朋友。事实上，他们的关系亲密到连妻子都是同一级别的航天工作者，他们也见证了彼此的婚礼。本肯和赫尔利表示，他们的友谊造就了他们相互之间的信任，这种信任只能来自于多年的相处与了解。

本肯说：“我们在一起工作了很长时间，所以我们不需要担心培训的问题。这对我们来说很重要。我已经了解了赫尔利在很多不同情况下的反应，我知道他在我们做的任何事情上是领先还是落后，就像他了解我一样。这样就简单多了，我不需要在交流中多说话，他只要瞥我一眼就知道我的想法。”



现在，他们还不清楚自己什么时候能回家。最初，这趟旅行本应只持续一两个星期。毕竟，这是一次测试，意在展示载人龙飞船的所有关键特征、判断该飞船是否能进行载人飞行。但是由于发射的一再延迟，NASA需要本肯和赫尔利在空间站停留几个月。为了准备载人龙飞船的航天飞行，美国宇航局开始放宽购买俄罗斯联盟号火箭上宇航员座位的限制，但是随着载人龙飞船航行计划的持续延迟，NASA在空间站的宇航员存量正在减少，他们在空间站里面临人手不足的窘境，所以NASA决定延长这次任务时间，这样一来就可以有更多的人员来维护国际空间站。

因此，外界现在预计贝肯和赫利将在空间站停留至少一个月，NASA将决定本肯和赫尔利何时回家，由于两人的配偶都是宇航员，他们说自己的家人已经习惯了这种不确定性。赫尔利表示：“我的妻子她也是一名宇航员，她了解我所经历的很多事情。当我们的儿子三岁时，她已经在空间站待了六个月。所以航天飞行对我们来说并不陌生。我认为，她是一个懂得这些事情的人。”

赫尔利在新闻发布会上说：“这是一条漫长的道路，我认为我们都没有预料到，当我们准备开始这次飞行任务时，我们会遇上新冠疫情。但我们只是希望每个人都能安全。我们希望每个人都能享受载人龙升空的这一刻，享受美国太空历史上的这一刻。但最重要的是，我们希望每个人都能安全，在远处享受这一刻。”

●如何返回着陆？●

飞船入坞国际空间站后，宇航员将通过对接通道进入空间站，执行预定的科学任务。像无人飞船一样，载人“龙”飞船也配备了隔热罩和返回地球的降落伞，一旦确定了该任务的着陆日期，两位宇航员将把返程的物品装入飞船，准备返程，随后宇航员将进入“疏排球”中，这是轨道实验室的一个安全区域。当飞船离开空间站时，首先会丢弃推进舱，里面有太阳能电池板和其他系统，并将隔热罩向下放置起到减速作用，便于穿过地球大气层。



穿过大气层到达一定高度时，再展开4个降落伞进一步减缓下降速度，最终飞船将降落在位于佛罗里达州海域，SpaceX公司回收船将在着陆后1小时内将两位宇航员接回来。

●SpaceX的第一次，

NASA的最后一搏●

自从人类可以进入太空以来，这个产业的控制权就一直被政府牢牢握在手中。在过去半个世纪中，NASA虽然通过雇佣承包商来制造火箭，但是在生产和设计方面，NASA依然维持着完整的控制权。在载具制造完成之后，NASA就立刻获得它的拥有权和运营权。

这样做的结果就是，火箭的造价一直居高不下。自20世纪60年代以后，为了开发搭载宇航员登上月球的Saturn V火箭，NASA的预算开始不断膨胀。该机构希望，其下一代载具Space Shuttle能够降低成本，但是据一位分析师透露， Space Shuttle每飞行一次还是要让NASA付出了大约16亿美元的成本。



NASA过于强势的安全文化让他们形成了自己独特的行事方式，而这种行事方式经常让NASA的载具过于复杂，其复杂程度超过了真正的需求。而且，缺乏竞争也是载具成本居高不下的一个重要原因。

2004年，布什政府呼吁取消Space Shuttle项目，而就在这时，一个试验的机会到来了。在航天飞机停止运行之后，NASA依然需要找到一种方式，将物资运往国际空间站。NASA想要找到一种低成本的解决方案，让他们可以将资金节省下来，用在其他更具雄心的项目上，比如探索太空中更遥远的地方。于是，NASA的官员们迫切需要建立了一个新的太空商业模式。

通过新的商业模式，NASA将成为投资者，而不再是监督者。NASA告诉企业他们想要什么样的火箭或航天器，并针对这些项目进行投资。而企业将负责设计和生产这些太空载具。为了帮NASA节约成本，项目所需的一部分资金需要由这些企业来承担，而反过来，这样做也能刺激企业去寻找降低成本的方式。此外，NASA还希望能够有多家企业参与这个项目，以此来促进竞争。

很显然，这个想法取得了成功，NASA希望这种模式能够用在其更重要的项目上，比如把人类送上月球。今年4月底，NASA已经与三家主要企业签订了初步合同，开发人类月球着陆器，这三家企业中依然包括SpaceX。



此次载人航天除了对美国意义重大之外，它还是对SpaceX龙飞船的最后一次大考，龙飞船也是NASA的Commercial Crew Program的一部分。NASA的这个项目有着许多的目标，但是它最重要的目标是：让私人企业制造出下一代航天器，将美国宇航员送上轨道，而不是由NASA自己制造飞行器。他们希望这些商用航天器能以更低的成本制造出航天器，从而节约纳税人的税金。在航天器制造完成之后，这些私人企业还可以通过出售航天器上的座位来实现盈利。

数字不会骗人，通过用这种方式制造航天器，NASA的确节省了大量的资金，然而新的载人航天经济依然处于襁褓期，它可能是更伟大的事情的起点，或者实现那些商业上的东西还需要采取更多的步骤。无论你如何看，这都是进步。现在唯一不确定的是，这个进步的程度有多大，有关这一点我们必须要在时候回过头来看才能下结论。

截止到目前，这种新的太空商业模式在达成目标方面可谓喜忧参半，但是更多的分析师都认为，它为NASA和企业对太空的探索带来了一种全新的方式，在未来十年中，这个新方式可能会从根本上改变太空经济的样貌。

从现在来看，一切都在朝着正确的方向前进，但是几次进展并不意味着整个任务的成功。和任何一个新兴市场一样，我们最终将需要利用时间来检验这种模式是否能够奏效，以及这类全新的“旅行”方式是否能够持续。

●马斯克：成功归团队

若失败全算我的●

马斯克说，在肯尼迪航天中心发射就好像时代广场发射一样，心怀感激，就像梦想成真了一样。对团队他有自己的勉励方式，“如果任务成功了，功劳属于SpaceX和NASA团队，如果失败了，责任全在我。”

马斯克强调，我是飞船的首席工程师。



在火箭发射的过程中可能会出现很多问题，包括极端恶劣的天气。美国国家航空航天局（NASA）之所以会考虑让自家宇航员乘坐完全由私人公司制造的火箭，唯一的原因在于，SpaceX已经被证明是一个非常可靠、价格相对低廉、且管理得当的企业。在过去的十年里，它已经发射了大约100枚火箭，其中有许多安全返回了地球。SpaceX正在主导这个行业，同时实现了接近400亿美元的市值。获得这一成绩需要许多聪明、勤奋的人共同付出努力，但正是埃隆·马斯克，凭借他的大胆、“善变”使得这一切成为可能。

即使是最痛恨马斯克的人（在美国有很多这样的人），也不得不为他感到自豪。在美利坚帝国似乎正走向衰落的时刻，马斯克让人们相信：伟大的事情仍然是可能的，人类还有很多事情要做。马斯克饱含爱国之情地说道，“毫无疑问，美国仍然是一块充满机会的土地，这里的希望比其他任何地方都要多，绝无其他国家能够让我做到这一点。”这段慷慨激昂的讲话来自于一位亿万富翁，一位英雄的企业家，对于2020年的美国来说，再合适不过了。

虽然国际空间站的任务可能是他职业生涯中的一个决定性时刻，但这只是他的公司实现更大抱负的一个跳板。马斯克想在火星上建立人类殖民地，一方面是为了让人们有更大的梦想，另一方面是为我们人类提供一个后备计划，以防小行星撞击地球，或者说是一场巨大的瘟疫。SpaceX的工程师们正忙着建造一艘名为“星际飞船（Starship）”的大型飞船，这艘飞船可以把人类带到“月球、火星和其他地方”。几十年前，这样的探索可能看起来很可笑，但现在感觉非常真实，尤其是当你意识到关于马斯克职业生涯的的另一个巨大讽刺：疯狂的火箭公司SpaceX现在是马斯克最稳定、最成功的企业。

对了，还要说一句，关于现在肆虐美国的新型冠状病毒，马斯克是最知名的解除隔离倡导者之一，也是对病毒影响最为轻描淡写的人之一。

●SpaceX雄心远不止于此●

事实上，SpaceX的雄心壮志远不止于此。该公司目前正在研制一种名为“星际飞船”（Starship）的新型巨型火箭，有朝一日可能把人类带到月球和火星等深太空。



尽管SpaceX的第一艘“星际飞船”的原型还没有建成，但其CEO埃隆·马斯克已经制定了宏伟的计划，包括将人类送上火星。

马斯克今年1月曾表示，SpaceX有能力在2050年之前将100万人送上火星。显然，马斯克不只是想把少数一些人送上火星，而是想在那里组建一个新的国家。他提出了每年建造100艘星际飞船的目标，每当地球和火星轨道同步时，就把大约10万人从地球送到火星。

马斯克在Twitter上称：“我们每年将建造100艘星际飞船，10年内数量就可以达到1000艘，这也就意味着每年的运力可达1亿吨。每当地球和火星轨道同步时，就可以同时把大约10万送往火星。”

当然，在这个大胆的愿景和现实之间有很多障碍，但对于SpaceX来说，今天的成功就是朝着正确的方向迈出了一步。 阅读原文