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美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

天文航天|2020-6-6 13:14

来源:国家地理|236人参与|0评论

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美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

  SpaceX公司的猎鹰9号火箭载着宇航员Bob Behnken和Doug Hurley,从美国宇航局肯尼迪航天中心发射升空。

  图源:MICHAEL SEELEY, NATIONAL GEOGRAPHIC

  撰文:NADIA DRAKE

  流云飞渡,露出片片怡人蓝天,北京时间5月31日03:22(当地时间下午3:22),SpaceX公司的猎鹰9号火箭从美国宇航局肯尼迪航天中心点火升空,炫目的火焰、轰鸣的声响给佛罗里达州海岸带来了一阵躁动。70米高火箭顶端的载人舱里是两位经验丰富的宇航员Bob Behnken和Doug Hurley,标志着美国本土再次成功发射载人航天任务。

  “SpaceX、龙飞船,我们已准备好发射,让我们点亮这根‘蜡烛’吧!”宇航员Hurley在起飞前与SpaceX位于霍桑的任务控制中心连线时说道。

  Behnken和Hurley如今正飞往国际空间站,单程约需要19小时。SpaceX公司载人龙飞船的此次发射,是历史上美国宇航员第5次乘坐全新的航天器进入轨道。

美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

  美国宇航局宇航员Doug Hurley在启程进入载人龙飞船舱体前,与妻子Karen Nyberg和儿子Jack挥手告别。

美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

  稍后,Jack触摸着父亲戴着手套的手。

  图源:JOE RAEDLE, GETTY IMAGES

美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

  宇航员Robert Behnken(前)在与Doug Hurley(后)前往发射坪时,竖起大拇指。

  图源:BILL INGALLS, NASA

  从2011年美国宇航局的航天飞机退役后,该机构一直在购买俄罗斯的航天器座位,这是首次在本土将宇航员送入天空。如今,美国宇航局将向载人龙飞船购买座位。在新的商业载人模式下,SpaceX保留着对其航天器的所有权和操作控制权,意味着,理论上讲,只要你钱够多,就可以买票进入太空。

  SpaceX公司载人任务管理负责人Benji Reed说:“我们想把各种各样的人送入太空。我们所做的一切都是为了开启太空时代的新篇章。”

  飞向空间站

  此次飞行任务代号为Demo-2,原定于北京时间5月28日凌晨发射,但由于发射乌云密布,电闪雷鸣,发射被迫临时推迟。

  5月29日,美国宇航局肯尼迪航天中心负责人Bob Cabana说:“与佛罗里达州夏季的天气比赛确实有点困难。但是我们会做正确的事。”

  Demo-2是载人龙飞船被认证为可常规载人发射的第二次也是最后一次试飞。如果这次试飞完全顺利,SpaceX在今年晚些时候向国际空间站发射第一个常规载人任务。

  “1980年后我们再也没经历过这一刻。这一对新项目启动以及新的做事方式的众人期盼的时刻。” 史密森国家航空航天博物馆馆员、历史学者Jennifer Levasseur说。

美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

  在这张40秒的长曝光合成照片中,SpaceX火箭发出的橘色烈焰似乎在云层中划下了一条长线。

  合成图:MICHAEL SEELEY, NATIONAL GEOGRAPHIC

  SpaceX的载人舱设计乘员数为7人,内部平滑而现代,有触摸屏控制面板,有窗户和一个很大的储藏隔间。入轨后,16台德拉科推进器(Draco thruster)将在太空中驱动载人舱前进。

  如果发射过程中出现紧急情况,8台更大的超级德拉科引擎将会驱动载人龙飞船中止飞行,并从失灵的火箭上逃逸。1986年,“挑战者号”航天飞机发射后不久解体,导致7名乘员全部丧生。载人龙飞船的这种飞行中的中止能力,正是为了避免类似悲剧而设计的。

  SpaceX公司载人任务管理负责人Benji Reed说:“这是一个非常有效的系统。我们为它倾注了很多,进行了测试,确保它能起作用,然后我们希望永远永远都不会用到它。”

  Behnken和Hurley此次没有机会用到这套中止系统,因为在发射后12分钟时,他们坐在载人龙飞船的座位上,与猎鹰9号火箭安全地分离。在航行的大部分时间里,龙飞船将自行飞行,而宇航员们则会测试仪器设备,比如生命保障系统和专门设计的压力服。当龙飞船靠近空间站时,Hurley将接管控制,手动操纵载人舱对接。这也是对龙飞船性能的一项关键测试,以防飞船的自动对接机制失灵。

  美国宇航局商业载人项目主管Kathy Lueders说:“这是一次关键的试飞。宇航员Bob和Doug将试飞飞船并做检查……确保在认证之前,整个设计是可行的。”

  北京时间5月31日22:29左右,龙飞船将自主与国际空间站对接,宇航员Behnken和Hurley将与美国宇航员Chris Cassidy、俄罗斯宇航员Anatoly Ivanishin和Ivan Vagner会和。Demo-2任务的两名宇航员将在太空中驻留1到4个月,具体时长取决于空间站的运行及后续的Crew-1任务的发射时间(目前预计在8月份)。

  两名老手重返太空

  Behnken和Hurley是20年的宇航员队队员、前军队试飞员,两人也是密友。两人都曾两次搭乘过航天飞机,并向国际空间站运送过部件,而Hurley还参与过航天飞机在2011年退役前的最后一次航天任务。那次航天任务代号为STS-135,乘员们在国际空间站上留下了一面小小的美国国旗。这次,Hurley 和Behnken将会把它取回。

美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

  发射两分钟后,SpaceX的火箭载着宇航员飞向太空,在天空中变成了一个小小的橘色斑点。

  图源:BILL INGALLS, NASA

  Hurley在发射前说:“这个计划一直没变,都是从首个佛罗里达发射的美国航天器,来到国际空间站,然后把旗子夺回。”自从航天飞机退役后,两名宇航员都未曾料到还能再次领命进入太空,更别提是搭乘全新的航天器。

  Behnken说:“我们一直期待能参与试飞任务。这是我们梦寐以求的事。”不过,当这对搭档进入宇航员队的时候,这一愿望似乎遥不可及。

  不过,2015年,美国宇航局遴选了这两位“专业选手”进入商业载人项目。53岁的Hurley与49岁的Behnken重返他们曾经参与建造的空间站,感觉有点儿像是荣归故里。

  “Cassidy说他挺期待在空间站看到我们俩这张老脸。”5月20日,Hurley抵达卡纳维拉尔角后不久说,“我们希望能上去,帮上点忙,也希望不要给他增添更多工作。”

  当Demo-2任务的两名宇航员离开国际空间站后,他们将再入地球大气层,用四个降落伞溅落在佛罗里达州的大西洋海岸。这种海上降落方式,与20世纪六七十年代美国航天器的水上降落方式类似。

  美国宇航局的首席历史学者Bill Barry说:“这种载人舱设计,某种角度来说确实有点退化,但是,它能以尽可能简单而轻盈的方式进出大气层。”对于飞向地球近邻之外的目的地,如火星而言,太空舱也是一种高效的设计。

  “我们想让我们的下一个航天器带我们飞出近地轨道。”Barry说道。

  卡角六十年发射史

  几十年来,美国宇航局的航天器纷纷划过佛罗里达州的天空,利用了赤道附近地球自转更快的优势,将人和设备更快地射入太空。而即便是在美国载人航空的最早期,私营公司在其中也起到了主要作用。

  Barry介绍说:“可不是美国宇航局的公务员坐在那儿,拧几下扳手就造好了水星系列、双子座系列、阿波罗系列飞船,那都是我们的承包商完成的。”

  20世纪80年代早期,当苏联陷入相同的航天器基本设计之时,美国走了一条不同的路。美国宇航局抛弃了早期的载人舱设计,将固定翼航天器发射上天,那是能搭载七名宇航员的航天飞机。与借助降落伞回到地球不同,航天飞机能像飞机一样滑行、降落在肯尼迪航天中心或加州的爱德华空军基地。

  航天飞机发展的30年,将火箭发射的震天声响,变成了卡纳维拉尔角上空的日常。航天飞机曾载着望远镜入轨,使微重力科学实验得以进行,给国际空间站送去了许多硬件。但是,航天飞机项目也曾经历过两次悲剧,造成14人死亡:1986年发射不久即爆炸的“挑战者号”,以及2003年再入大气层时解体的“哥伦比亚号”。

  2011年,从美国出发的载人航天项目暂停。由于航天飞机项目花费巨大,且无法再将宇航员从美国本土送入轨道,美国宇航局退役了航天飞机项目。之后,美国开始向俄罗斯的联盟号飞船购买座位。

  Barry介绍:“最初,他们每个座位要价20000万美元,而且之后一直涨价。”如今,美国宇航局要为每位宇航员付费90000万美元。“想进太空可是相当地贵啊。”

  然而,与此同时,美国宇航局也奠定了商业载人项目的基础,该计划旨在使美国重新获得载人入轨能力。2014年,美国宇航局与两家公司签约开发近地轨道运载工具:与波音签约42亿美元建造星际线(Starliner)飞船,与SpaceX签约26亿美元建造载人龙飞船(Crew Dragon)。

  美国最新型主力火箭

  2012年,SpaceX成为首家向国际空间站运送货物的商业公司。之后,该公司用货运版龙飞船向国际空间站发射过二十几次补给任务,并为许多客户发射过卫星。SpaceX公司去年的发射入轨次数比任何一家美国组织都多。

美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

  SpaceX公司的载人龙飞船和猎鹰9号火箭,与此前发射后回收的猎鹰9号第一级火箭并列摆放在一起。SpaceX是成功回收利用轨道推进器而非将其抛弃入海的第一家公司。

  图源:SPACEX

美国SpaceX公司首个载人任务成功发射,开启航天新时代

  2020年1月19日,一枚猎鹰9号火箭从美国宇航局肯尼迪航天中心的39A发射场升空,搭载着载人龙飞船(实际未载人),测试了该公司的飞行中止系统。该测试证明了飞船的逃逸能力,为向国际空间站发射载人任务做了准备。

  图源:NASA

  SpaceX公司由亿万富翁埃隆·马斯克(Elon Musk)于2002年成立,明确提出其目标一直是让太空旅行更便宜,并最终帮助人类搬出地球。对马斯克而言,实现这一目标意味着要制造出能重复利用的轨道火箭,而非每次发射后就将其遗弃。不过,这家公司起初并不成功。

  SpaceX进入火箭领域之路,伴随着重大失败,也有许多历史性的工程成就。在2015年该公司首次成功将轨道级火箭第一级降落之前,该公司炸过若干枚推进器。就在去年,载人龙飞船上一个驱动飞行中止系统的超级德拉科引擎还在一次测试中发生爆炸。

  “你必须得吸取这些惨痛教训,而我认为有时候航天业会对发展阶段的失败避而不谈,因为那些失败在政治上不好看,很艰难,而且媒体也会大量炒作失败。” SpaceX总裁Gwynne Shotwell在Demo-2发射前说,“坦率地讲,我认为那些开端和那些根基对我们的成功极为重要。”

  截至目前,该公司已经45次成功降落猎鹰9号的第一级火箭,并31次把已经进入过太空的推进器再次发射。其中某个第一级火箭发射了5次,直至SpaceX未能将其再次降落。

  史密森博物馆的Levasseur SpaceX的太空发展之路时说:“我们打算以自己的方式来做,我们不一定要按照老样子来做。我们有能力靠自己改变它的样子,我们有能力改变它凑效的方式。”

  在把人送往国际空间站之后,SpaceX的下一步目标是月球和火星。目前,该公司正在设计、测试新型火箭“星舰(Starship)”。该火箭在测试中频频爆炸,最近一次发生在5月29日。美国宇航局最近奖励SpaceX公司1.35亿美元,用于将星舰研发成未来的月球着陆器。

  美国宇航局局长Jim Bridenstine说:“在我们的愿景里,近地轨道要全部商业化,美国宇航局只是众多客户中的一个,大量的供应商在成本、创新和安全性方面相互竞争。这个航天时代将前所未有地为更多人提供更广阔的空间。”

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