騰訊科技 文/喬輝
台灣時間5月31日凌晨3點22分，美國太空探索技術公司（SpaceX）首次利用載人龍飛船把兩位宇航員送入地球軌道，目前正在追逐國際空間站，預計19個小時後，嘗試與國際空間站對接。
原計劃，台灣時間5月28日凌晨4點33分發射，但由於氣象原因，推遲至31日發射。
本次發射依然採用穩定的“獵鷹9”（Block5）運載火箭，發射地點位於美國佛羅裡達州肯尼迪航天中心，發射台是最為著名的LC-39A，該發射台曾經見證了阿波羅登月飛船和太空梭的歷次重大發射，後來被SpaceX租下來，用於發射火箭。
下面我們先來看看本次發射意味著什麽，然後再詳細聊聊具體細節。（以下文章共分八個部分）
一、本次發射的意義是什麽？
本次發射是NASA與SpaceX簽訂的“商業載人項目”（Commercial Crew Program）的組成部分。意義至少可以從三個層面來理解：
第一個層面，對於SpaceX公司來講，重要性毋庸置疑，本次發射是該公司的首次載人發射，成功就意味著拿到了商業載人航天的入場券，未來前景無可限量；
第二個層面，對於美國和NASA來講，意味著自從2011年太空梭退役以來，再次恢復載人航天能力（後面我們詳述）；
第三個層面，對於整個世界商業航天來講，意味著揭開了商業載人航天的帷幕，商業航天走進新時代。
二、兩位宇航員來自何方？
參加本次試飛的兩位宇航員是：道格拉斯G赫爾利（Douglas G. Hurley）和羅伯特L貝恩肯（Robert L. Behnken），分別出生於1966年和1970年。
他們都是曾經三次進入過太空，而且還都是執行過太空梭任務的老手。其中，赫爾利在太空中有超過683個小時的經驗，還執行過2011年7月最後一次太空梭任務（代號：STS-135）。貝恩肯作為太空梭任務專家，曾先後執行2008年的（STS-123）和2010年的（STS-130）任務，累計在太空飛行時間超過708小時，其中包括37小時的太空行走時間。
對於載人航天來講，整體上看兩大件：承載宇航員的飛船和運送飛船的火箭。俗話說，“花開兩朵，各表一枝”，我們先主要聊一聊載人龍飛船，然後再略談一下獵鷹9火箭。
三、SpaceX載人龍飛船的結構特點
載人龍飛船屬於SpaceX研製的第二代龍飛船（Dragon 2），具備可重複使用的能力。第二代龍飛船可分為載人龍飛船和貨運龍飛船兩種，其前身是第一代貨運龍飛船（Dragon 1）。新飛船可以自動與空間站完成對接，而不像第一代飛船那樣，需要借助空間站上的機械臂的幫助。當然，載人龍飛船也保留了人工對接的選項。
本次使用的載人龍飛船，直徑4米，高8.1米，最多可搭載7位宇航員，這與太空梭搭載的宇航員數量相同，也與我國5月5日測試的“新一代載人飛船”設計上能夠搭載的宇航員數量相同。
載人龍飛船的最頂端是一個能夠打開的頭錐蓋子，在發射和返回的過程中，保護飛船和對接機構。當飛船與空間站對接的時候，頭錐蓋子會打開，露出對接機構，當飛船脫離空間站的時候，蓋子關閉，準備返回地面。
飛船主體由兩大部分組成，一個是加壓的返回艙，另一個是在返回艙下面的服務艙（這裡要說明的是，SpaceX使用Trunk一詞，而不是Service module，但從作用上看類似於服務艙，目前尚無統一的翻譯）。服務艙是非加壓的，可以搭載對氣壓不敏感的貨物。
另外，服務艙外側粘貼有太陽能電池，就像穿了個太陽能板的裙子一樣，這擺脫了傳統的太陽能展開翼的造型。服務艙外側還有翼狀結構，能夠為飛船在逃逸過程中提供氣動穩定性。
四、載人龍飛船具備全程逃逸能力
載人龍飛船集成有8個推力強大的“超級天龍座”火箭，火箭兩兩分組，安裝在飛船的側壁，作為逃學生使用，每個發動機的推力可達71千牛，換算成大家有直觀感覺的表示方式就是相當於7.1噸的推力。此外，還裝有16個推力相對較小的“天龍座”發動機噴口，用於姿態控制和軌道機動。
熟悉載人航天的朋友，可能會留意到，無論是阿波羅登月火箭，還是我國的長征2F載人運載火箭，在火箭頂部都有個逃逸塔。
逃逸塔的作用就是在火箭發射起始階段，如果發生意外，可以啟動逃逸塔火箭，把飛船帶離到安全的高度，然後著陸。如果發射一切順利，等火箭飛到一定的高度，逃逸塔會分離，然後丟棄。而載人版龍飛船相當於把逃逸塔集成在船身上，這樣做有什麽好處呢？
如果要對比逃逸塔和這種新型的逃逸方式的區別，那可能需要一篇文章來系統介紹，這裡我們隻把最關鍵的地方說一下：這種方式能夠使飛船具備“全程逃逸”的能力！也就是說，在飛船飛行的任何階段出問題，都具備逃學生能力，而逃逸塔只能保證火箭發射初始階段的逃學生。這也是未來載人飛船逃逸的新方式。
2020年1月19日，SpaceX成功進行了“飛行中止測試”試驗。當獵鷹9火箭升空84秒左右，飛行高度19公里，速度大約2.3馬赫時，火箭頂部的飛船啟動自身的8台逃逸發動機，把飛船推離火箭。隨後，火箭在強大的氣動壓力下發生解體爆炸，墜入大西洋中。
到目前為止，SpaceX共製造了四艘龍飛船，第一艘用於懸浮測試，目前已退役；第二艘用於2019年首次載人版飛船的無人測試發射（Demo-1），但在後來的地面測試中發生爆炸毀掉；第三艘用於2020年1月份的“飛行中止測試”當中，目前已退役；第四艘就是本次發射的主角兒。
五、成功率100%的獵鷹9（Block 5）火箭
我們知道，SpaceX以可回收火箭名揚天下，但這次使用的是全新的獵鷹9（Block 5）火箭，畢竟是首次載人發射，使用二手火箭風險還是相對較高。一級的代號為B1058.1，小數點後面的數字代表使用次數，1表示第一次使用。本次發射，一級火箭將回收，降落在海洋中的浮動平台上。
值得一提的是，截止到本次發射之前，獵鷹9（Block5）已經發射了28次，全部獲得成功。
獵鷹9（Block 5）是兩級運載火箭，高度70米，以液氧和煤油為推進劑，芯一級火箭裝配有9台梅林發動機，總推力7600千牛，相當於760噸。在回收一級的情況下，近地軌道的運載能力為15.6噸，不回收一級的情況下，近地軌道運載能力為22.8噸，算是一款中型運載火箭。
通過上面的分析，我們可以看出，SpaceX和NASA之所以敢於本次載人發射，是因為擁有100%發射成功記錄的獵鷹9（Block5）火箭，擁有具有全程逃逸能力的載人龍飛船以及兩位經驗豐富的宇航員等。
六、載人龍飛船在太空停留多久？如何返回？
載人龍飛船與國際空間站對接後，宇航員通過對接通道進入空間站，在那裡執行預定的科學任務。具體返回日期，目前官方並沒有明確的說法，只是說不會晚於9月23日。載人龍飛船返回時，首先丟掉服務艙，然後借助盾形的防熱罩減速，到達一定高度後，再展開降落傘完成最終刹車，最後濺落在大西洋海域。
七、為什麽美國急切恢復載人航天能力？
眾所周知，美國在1969年就完成了人類首次登月，代表人類踏上了另一顆星球。阿波羅期間，總共完成7次載人登月發射，其中6次成功把12名宇航員送到月球。唯一的阿波羅13號雖然沒有成功，但3名宇航員毫發無損返回地球。
1981年，美國又成功發射了第一架太空梭“哥倫比亞”號，一次就能把7名宇航員送上近地軌道。美國總共建造了5架太空梭，強大的運輸能力為建設國際空間站立下了汗馬功勞！
但遺憾的是，挑戰者號太空梭和哥倫比亞號太空梭分別在發射和返回時發生了事故，導致總共14名宇航員罹難。5架太空梭失去了2架，真是非常慘。其中的故事想必大家都已非常了解，特別是1986年挑戰者號太空梭爆炸的事件早已經編入了教科書，這裡就不多贅述了。
2011年7月21日，隨著阿特蘭蒂斯號太空梭在肯尼迪航天中心的降落，整個太空梭全部停飛，從此，強大的美國失去了載人航天的能力。
今後飛國際空間站怎辦呢？這時，昔日的宿敵俄羅斯伸出了橄欖枝，俄羅斯有成熟可靠的載人“聯盟”飛船。當然，這可不是免費的午餐。
據說，剛開始的費用是每位宇航員2000多萬美元，最近NASA購買的2020年秋天發射的一個座位，價格已經暴漲到了9000多萬美元。據統計，自從太空梭停飛以來，NASA已向俄羅斯累計支付超過35億美元。
因此，NASA非常希望包括SpaceX在內的國內私營企業能夠挑起大梁，讓美國再次獲得在本土發射載人飛船的能力。
八、NASA商業載人項目還有哪個公司參加？
2014年9月，NASA選定SpaceX和波音公司參加商業載人項目，分別獲得26億美元和42億美元的資助。波音公司製造了“星際班機”（Starliner）飛船運送宇航員，但總體上進度稍落後於SpaceX。下面我們來簡單比較一下星際班機飛船與龍飛船有何異同：
2019年12月20日，波音進行了一次星際班機飛船無人發射，目標是與國際空間站對接。在飛行中，船箭分離正常。但令人遺憾的是，由於飛船在入軌機動過程中燃料消耗比預期要多，與國際空間站交匯失之交臂，兩天后成功返回地球。
根據計劃，2020年10月份，波音將再補一次星際班機飛船的無人測試發射，目標仍然是國際空間站。如果通過將來這次測試，2021年將進行首次載人發射。
總之，SpaceX的本次發射使美國再次獲得了載人航天能力，更重要的是揭開了世界“商業載人航天”巨大帷幕的一角。在未來，隨著商業競爭機制的引入，人們進入太空的成本將逐步下降，普通人到太空旅行不是夢。
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