人類歷史性一刻! 首次商業載人航天任務發射成功,馬斯克再次改寫航天史!

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日期:2020/05/31   IAE 報導

人類歷史性一刻! 首次商業載人航天任務發射成功,馬斯克再次改寫航天史!
環球科學/IAE產官學研報導2020.5.31*撰文丨楊心舟

剛剛,人類商業載人航天的全新篇章正式開啟。 台北時間5月31日凌晨3時22分,在美國佛羅里達州的肯尼迪航天中心,SpaceX的龍飛船載著兩名宇航員Bob Behnken和Doug Hurley點火起飛,開始了NASA與SpaceX的商業載人任務的 首秀。 這也是時隔9年來,美國再一次從美國本土將宇航員送往太空。

點火2分40秒後,龍飛船與一級火箭分離;

點火9分鐘後,一級火箭在位於大西洋的回收船“Of Course I Still Love You”上成功回收;

點火12分鐘後,龍飛船與二級火箭分離,宣告此次發射的成功。

隨後,龍飛船將獨自奔赴國際空間站,在19個小時後與國際空間站會合,開啟為期不超過4個月的太空任務。

航天飛機退役的困境

2003年2月1日,“哥倫比亞”號航天飛機意外失事,這使得美國開始重新審視已有的航天計劃。 由於以航天飛機為載具的載人航天項目過於昂貴,並且具有較高的事故發生率,2010年,美國航空航天局正式決定將日漸老化的航天飛機全部退役。

在2011年“亞特蘭蒂斯”號航天飛機最後一次執行任務之後,美國已有近9年時間沒有在本土利用航天器將宇航員送入地球軌道了。 此前,維珍銀河公司曾利用VSS航天飛機在亞軌道開展過多次載人航天項目,但飛行器離地球表面都沒有超過100千米(離地表100千米被認為是太空飛行的分界線)。

而在這9年時間裡,美國祇能通過俄羅斯的聯盟號宇宙飛船向國際空間站運送太空宇航員。 為此,美國需要為每個太空宇航員向俄羅斯支付8000多萬美元的“船費”。 但是,隨著經費縮減,NASA已經越來越難承擔聯盟號火箭所需的資金。

由於美國本土沒有能將太空宇航員送上國際空間站的航天器,而聯盟號資金又在削減,國際空間站中的NASA宇航員甚至出現了“斷供”。 在今日SpaceX龍飛船升空之前,國際空間站中只有一名來自NASA的宇航員Chris Cassidy,而想要完成目前已有的研究計劃,NASA至少需要四名成員。

為此,NASA於2010年決定開始執行新的商業載人航天項目,SpaceX的載人龍飛船以及波音公司的CST-100星際飛船都成為了航天飛機的下一代替代航天器,兩家公司也分別 得到了NASA大量資金支持。 僅僅在2014年,NASA給兩家公司簽下的載人航天的合同資金就一共達到68億美元。 不過,目前波音公司的星際飛船還沒有達到載人的標準,在開展載人飛行之前,它必須先通過非載人飛行前往國際空間站的任務。

NASA的商業載人項目可以說是完全植根於更早期的商業運輸項目,這一項目是由SpaceX和諾斯羅普·格魯曼公司的天鵝座飛行器承接的。 而SpaceX龍飛船最早在2012年就完成了非載人前往國際空間站的任務。

如今,SpaceX 已經在波音公司之前先行一步,獲得NASA準飛許可,並於今日在美國肯尼迪航天中心開展首次商業載人項目。 兩名宇航員,Bob Behnken 和Doug Hurley已經乘坐Space X龍飛船前往國際空間站,此次助力飛船發射的仍是SpaceX的獵鷹9號(Falcon 9)火箭。 載人艙完全脫離火箭推進器後,將利用太陽能繼續前往國際空間站。 載人艙的太陽能板最大使用限度在120天,因此為了保證安全回程,兩名宇航員的任務期將不會超過119天。

這次任務被稱作Demo-2(Space X曾在Demo-1任務中,將非載人飛船運輸到國際空間站),而Demo-2任務也創造了許多歷史,例如首次有商業航天載人艙 進入近地軌道;近9年來,美國宇航員在自己國家飛向太空和國際空間站;SpaceX 這18年來,首次執行載人航天任務。

而在Demo-2首飛成功後,今年下半年NASA還將利用龍飛船發送數名宇航員前往國際空間站。

頂住壓力的SpaceX

Demo-2任務全名為Demostration,也就是說這是一系列展示任務,而今日發射的龍飛船,是Demo-2任務中留給SpaceX的最後一項測試。 但在此之前,SpaceX算是頂住了壓力,比如官方經常會提到的飛行技術故障中,龍飛船的降落傘就一直是飽受官方點名,龍飛船這一裝置在過去數年中經歷了大量的 測試,在上個月,SpaceX成功地開展了龍飛船升空前最後一次降落傘測試;而去年一次地面測試中,龍飛船載人艙發生爆炸的事件也極大地影響了官方對龍飛船的安全性 評判。 不過,在NASA給出的最終評估中仍然通過了“準飛”決定。

哪怕是在發射前一周,SpaceX還在緊張地測試Falcon 9火箭。 兩位宇航員在上週六也進行了一次“非發射演練”,除了火箭發射那一步,Behnken和Hurley要身著宇航服,演練火箭發射前的每一步。 週一,NASA官方再一次進行評估,以確定是否能允許SpaceX繼續開展宇航任務,並再次給出了準飛決定。 此次發射原定於當地時間27日進行,但由於天氣不佳,發射最終推遲到了今天。

NASA國際空間站項目經理Kirk Shireman將這視為美國重返國際空間站的重要里程碑,“SpaceX龍飛船載人艙的發射代表著我們下一步將增加國際空間站中美國宇航員,”他在發射前的一次 視頻會議中表示,“這一次發射很關鍵,將顯著增加美國宇航員在國際空間站中的研究人員數量和飛行時間。”為了保證在未來能夠持續開展商業載人航天器發射任務,NASA已經在SpaceX 龍飛船發射後開始持續收集飛行數據。

5步體驗龍飛船之旅

以往美國進行載人飛行時,宇航員都會乘坐懷舊型的Astrovan運輸車前往發射台,而這次執行航天任務的兩位宇航員有了新的運輸車,那就是閃亮的特斯拉Model X  Sports汽車。 他們在發射前3小時準時到達發射台。

 升空後2.5分鐘後,Falcon 9火箭的一級推進器會脫離,並且落回地球進行回收,回收點位於美國佛羅里達州大西洋海岸附近。 而用於回收推進器的船隻依然是“我當然還愛著你”(Of Course I Still Love You)。 此後,2級火箭會點燃引擎繼續推進,而之後SpaceX龍飛船載人艙將脫離並進入太空。 載人艙自帶的太陽能板,可以在之後持續提供動力。

之後載人艙將與國際空間站進行對接,將兩名宇航員送進國際空間站。 這一步大約會在火箭發射後的19小時後完成。  Demo-2任務的兩位宇航員需要在國際空間站完成33~119天的飛行任務,任務長度的時間取決於龍飛船載人艙的持久度。 另外,NASA還不確定新加入的兩位宇航員是否會執行太空行走任務。

在任務完成後,龍飛船將脫離國際空間站,返回地球。 在接近地球時,服務艙會進行一次脫離軌道助力燃燒,幫助龍飛船進入大氣層。 龍飛船進入大氣層後會以2.7萬千米/小時的速度下落,外層的隔熱層將隔絕載人艙外部的高溫。

最後,載人艙會展開降落傘並且減速降落至佛羅里達州的大西洋沿岸,SpaceX巡航艦會迎接龍飛船,並幫助宇航員出艙。

太空宇航員的全新體驗

除了SpaceX,兩名宇航員也是首次乘坐龍飛船執行任務,一切對他們來說也都是全新的。 包括龍飛船和傳統航天飛機完全不同的操控面板,以往的航天飛機操控界面有著許多按鈕、開關和操縱桿,而現在龍飛船用一塊可觸式屏幕完全取代了繁多的設備。

Behnken和Hurley已經在此前已經穿著SpaceX特製的宇航服進行了多次操作訓練,當然,龍飛船基本上是自動行駛的,很少會需要宇航員進行手動操作。  “前往國際空間站的路途很遠,但我也不會說我已經準備好進行這次旅程,”Hurley自己說道,“我們希望大家能享受美國航天的歷史一刻,但我們的飛行任務也是為了保證之後 所有宇航員的安全。”

除了飛船訓練,宇航員之間的協作和配合,也是Demo-2任務成功的重要因素之一,而兩位宇航員已經信心十足。 他們相識於2000年,這些年來,Behnken一直是Hurley的絕佳飛行搭檔。 有趣的是,他們都娶了宇航員妻子。  “在協作方面,我們基本不用再多花時間訓練,因為我們認識太久了,”Behnken表示。

Hurley曾說沒有誰會比自己的妻子更加懂自己在經歷著什麼。 當他們的兒子三歲時,Hurley的妻子在空間站待了6個月,父子倆則在家中等待她的歸來。 而這一次輪到Hurley出發,具體何時能夠再次回家,NASA也將在Behnken和Hurley進入國際空間站後宣布。 我們也藉用Hurley自己常在表達對新旅程期待時的話來祝福兩位宇航員:“Be safe”。