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Space X首次載人火箭發射成功,飛船承載馬斯克“火星殖民”野心

美東時間5月30日下午3:22分,在全世界觀眾的注視下,Space X首次載人火箭發射成功。如果一切順利,龍飛船經過19個小時的繞地球飛行後,於美東時間5月31日上午10:30與國際空間站對接。龍飛船上的兩位宇航員鮑勃·貝肯和道格·赫利將在空間站繼續完成名為Demo-2的任務,由於龍飛船的太陽能電池板的使用壽命約為114天,他們必須在四個月內返回地球。美國宇航局(NASA)此前透露,任務可能持續110天,具體時間要看下一次飛行的準備情況。

(5月30日, 載人版龍飛船搭乘“獵鷹9”火箭從美國佛羅裡達州肯尼迪航天中心發射升空成功。)

獵鷹9號是Space X創始人埃隆·馬斯克龐大的商業航天計劃中迄今最成功的一環。它是世界上第一枚可重複使用的軌道級火箭,於2010年首飛,目前已經完成了83次發射和44次著陸。

此次任務執行成功後,Space X將獲得NASA的正式授權,在未來幾年內定期將NASA宇航員運送到國際空間站。據了解,下一次飛行預計在8月30日進行,龍飛船上將再次搭載四名宇航員進入太空。

對馬斯克而言,這是一次漂亮的勝利。在與波音競爭美國商業航空時代領跑人的6年中,它最初被視為來自初創公司不自量力的挑戰。但2019年12月,波音載人飛船Starliner的第一次無人駕駛試飛以失敗告終,而Space X在去年經過了無人試飛、逃逸演練及數次壓力測試的成功後,如今實現了人類歷史上史無前例的私人航天飛行壯舉,這被視為全球商業航空時代的正式開啟。

在馬斯克恢弘的太空計劃中,這僅僅是向前邁了一小步。龍飛船和獵鷹9號的組合只是他“火星殖民”野心的雛形,在他的規劃中,升級版是Starship火箭,這個專為未來星際飛行打造的新一代載人飛船,不僅能夠往火星、月球運送多達100噸的有效載荷,也能夠載客100多人。而龍飛船只能將7人和6噸貨物送入空間站。

(火箭發射前兩位宇航員鮑勃·貝肯和道格·赫利在龍飛船艙內。(圖片來源:NASA視頻直播截屏))

但就在獵鷹9號載人飛行成功的前一天,Starship的第四代原型機SN4在第五靜態次點火測試後發生爆炸,機體被完全摧毀,按計劃它原本會在未來幾天內進行低空飛行測試。事實上,這是Starship測試中發生的第三次爆炸,同時表明,人類探索太空的路還有很長。

即便如此,正如馬斯克在發射獵鷹9號之前的採訪中說:“火箭發射可能有無數種失敗的方式,但成功的方式只有一種。”

就在獵鷹9號點火前幾分鐘,美國總統川普來到肯尼迪航天中心,在現場等待觀看發射。

本次發射火箭的39A發射台曾經執行過數次阿波羅計劃,第一批抵達月球的人類也從這裡出發。但自2011 年 7 月 21 日亞特蘭蒂斯號載人太空梭退役後,美國已經有近十年沒有發射過自己的載人飛船。為了訪問國際空間站,此後數年間,美國不得不購買俄羅斯的“船票“,通過乘坐俄羅斯的聯盟號載人飛船將NASA宇航員送入空間站。因此,Space X的成功不僅對馬斯克意義非凡,也將重新定義美國太空計劃的未來。

自上任以來,與奧巴馬政府對太空探索的謹慎態度不同,川普采取更為激進的態度介入太空事務。他不僅在2018年成立新軍種太空軍,而且在同年簽署了太空政策1號令,要求在本世紀20年代初實現載人登月,最終飛向火星。並且宣布重啟國家太空委員會,期望該機構能夠協調軍民太空項目,以應對美國太空探索面臨的挑戰。

在白宮發布的《國家太空戰略》中,川普明確指出,要繼續與私營公司研製載人飛船,一方面擺脫對俄羅斯載人飛船的依賴,另一方面打破目前只有中國、俄羅斯可以進行載人飛行的局面。

為了改變美國在載人飛船上被動的局面,NASA采取了與私營企業合作的策略,這是繪就美國商業航天計劃藍圖的開端,獵鷹9號載人火箭的發射是這個藍圖的一部分。但在最初,這是一種受製於預算約束的不得已的選擇。

美國最早研發出可重複使用的載人太空梭,系列載人登月計劃阿波羅的成功是其輝煌注腳,但從1981年投入使用以來,其過高的成本和並不十分可靠的安全性一直被廣為詬病。據NASA數據顯示,截至2010財年,每架太空梭的準備和發射成本平均為7.75億美元。美國政府起初對太空梭計劃的預算為430億美元,但實際共花費了1137億美元。與高額費用相對的是,太空梭每年最多飛行9次,遠低於當初設想的50次,並出現過兩次非常嚴重的事故。1986年的挑戰者號和2003年的哥倫比亞號事件共造成14名宇航員死亡,按部門裡程的死亡率算,太空梭比噴氣式飛機大概高了138倍。因此,奧巴馬上台後,放棄了“太空梭”計劃,將太空探索的目光投向火星。

但美國仍需向國際空間站運輸宇航員與補給,而俄羅斯的“船票”價格逐年遞漲。從2006年每席位的2130萬美元,增加到2015年的近8200萬美元。

這一背景下, 2008年,NASA啟動了“商業軌道運輸服務”項目,此後拓展成“商業宇航員計劃”。該計劃的核心目標有二:一是通過激發私人公司的創作力和競爭心來找到一種性價比更高的載人飛船。二是在近地軌道項目中以購買服務為主,這使NASA有更多時間和資源來專注於一些更長遠而宏大項目,比如探索火星,或看向太空深處。

在商業航空時代,製造商對自己研發出的火箭擁有絕對所有權,可以通過出售座位或參與商業航空項目來獲利。雙方都此模式中找到了各自的利益點,這是一種更加有激勵的良性合作,也是一種全新的太空商業模式。但合作成功的關鍵是私企可以自主研發出成本足夠低的載人飛船。Space X發現可回收火箭,即提高火箭的可重複使用次數,是有效降低成本的關鍵。

在SpaceX 提供的計算中:運載火箭成本中 95% 是硬體,其中一級火箭成本則佔去了 60%。因此回收並重複使用一級火箭將能夠大幅降低成本。每重複使用 10 次,成本可降低 5 成。

2014年,NASA選擇Space X和波音作為其“商業宇航員計劃”的長期承包商。此後數年,雙方開始在商業航空賽道上的你追我趕。從此次獵鷹9號成功發射來看,目前Space X暫時領先。並且,NASA審計長辦公室2019年的一份報告顯示,以平均座位價格看,波音的載人飛船每座約9000萬美元,獵鷹9號只需付5500萬美元,在成本上也有很大優勢。

即便看起來NASA付出的金額巨大,但這與它此前自行研發飛船時的數百億投入相比不值一提。不過,由於太空探索的不確定性,商業航天項目對私人公司而言,也意味著前期的巨額投資和不必然會獲得的投資回報。比如,從2006年到2008年,馬斯克私人資助的Falcon 1火箭的前三場發射都失敗了。波音在去年12月的試飛中失敗後,決定自費進行二次無人試飛,共花費4.1億美元。因此,在未來的商業航天時代,不是所有玩家都可以參與到這場人類最偉大浪漫也最昂貴且危險的太空探索競賽中。

NASA的“商業宇航員計劃”最初進行的並不順利,而獵鷹9號載人火箭的成功發射,成為美國乃至全球的商業航天版圖很好的開局。但在商業航天時代,究竟誰會是更大的玩家,商業航天市場的邊界和範疇如何界定?這些問題現在還無法回答。

4月底, NASA正式宣布將與Space X、Blue Origin和Dynetics三家私人航天企業簽署總金額達9.67億美元的合約,以開發人類登月器。這代表NASA的重返月球計劃已經正式進入了最後階段。

現在,在人類首次登陸月球超過 50 年後,美國宣布重啟登月計劃,將宇航員再次送上月球表面,並將首次包括一名女性宇航員。川普將原本定於2028年完成的計劃提前到了2024年。這被很多太空專家視為“幾乎不可能完成的任務”,也給NASA帶來了極大的壓力,與私企的合作被視為它試圖加速計劃的手段之一。

在未來很長一段時間內,無論是進入空間站、還是登陸月球或火星,和私營公司的合作都將是一種更普遍的模式。如果將目光再聚焦一點,在更近的未來,獵鷹9號載人火箭的成功發射直接撬動了太空旅遊的市場。

(美國恢復載人火箭發射,美國宇航員九年來首次從美國本土升空執行太空任務。圖為佛羅裡達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心指揮大廳。(圖片來源:NASA視頻直播截屏))

目前,Space X已經與得克薩斯州的初創公司Axiom Space達成協議,龍飛船會於2021年下半年將三名私人付費的太空遊客帶到國際空間站,同行的還有一名Axiom公司的“指揮官”,以協助三位客戶。這次旅遊將持續10天,在路上花費2天,在空間站上待滿8天。這將是有史以來第一次完全私人的太空站旅行。

NASA也在2019年宣布,將把國際空間站對太空遊客開放,每次停留時間最多不能超過30天,以每年2次的頻率。NASA將向為每位私人遊客每晚收取35,000美元的住宿費。這樣看來,湯姆·克魯斯在國際空間站上拍電影也將很快實現。

現在,被馬斯克置頂的一條推特仍然是:睜開你的雙眼,仰望天空。

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