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熱點(diǎn)追蹤?/?深度探討?/?實(shí)地探訪?/?商務(wù)合作

本文轉(zhuǎn)載自公眾號「雷鋒網(wǎng)」（ID：leiphone-sz）
作者：付靜。

終于，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的首次正式載人飛行任務(wù)拉開大幕！

美東時間 2020 年 11 月 15 日 19 時 27 分（北京時間 16 日 8 時 27 分），佛羅里達(dá)州 NASA 肯尼迪航天中心 39A 發(fā)射臺，搭載著載人龍飛船（Crew Dragon）的獵鷹 9 號火箭發(fā)射升空。

此次在龍飛船上，共有三名 NASA 宇航員和一位來自日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）的宇航員。

這將是有史以來首次有四名宇航員通過商業(yè)飛船實(shí)現(xiàn)國際空間站乘員輪換任務(wù)，對于 NASA 來說這也是有國際伙伴參與的首次商業(yè)載人飛行。

來看看那些激動人心的瞬間。

點(diǎn)火發(fā)射：

火箭一級分離：

火箭二級分離：

飛船內(nèi)的宇航員：

SpaceX：為 Crew-1 全力以赴

早在 8 年前 NASA 就宣布，首次商業(yè)載人飛行定于 2016 年 11 月開啟，但這一注定載入航天史冊的事件一拖再拖，直至今天。

此次任務(wù)官方名稱是 Crew-1——無疑，1 代表著首次，標(biāo)志著政府與商業(yè)伙伴持續(xù)合作前往國際空間站的開始。

Crew-1 徽章上，有一個龍頭、載人龍飛船和數(shù)字 1 作為主體。邊緣的暗藍(lán)色字母 C 上有 5 個小圖標(biāo)，順著逆時針方向，依次是國際空間站和代表美國載人航天成就的航天飛機(jī)、阿波羅號、水星號、雙子星座號。

今年 9 月底的一次記者招待會上，Crew-1 指揮官 Michael Hopkins 宣布，此次任務(wù)中龍飛船命名為 Resilience（堅(jiān)韌號）。

當(dāng)?shù)貢r間 11 月 11 日，包括運(yùn)載火箭獵鷹 9 號及相關(guān)地面系統(tǒng)在內(nèi)的龍飛船系統(tǒng)被 NASA 正式批準(zhǔn)為首個載人往返國際空間站的商業(yè)飛船。

次日，SpaceX 官方在 Twitter 表示，火箭已完成靜態(tài)點(diǎn)火測試，一切準(zhǔn)備就緒。

按計(jì)劃，Resilience 飛船進(jìn)入一定高度時火箭分離，并降落在大西洋上的無人回收船上。但據(jù) NASA 局長 Jim Bridenstine 的推文，由于風(fēng)力條件不穩(wěn)定，發(fā)射時間（原定于美東時間 11 月 14 日 19 時 59 分）延至今日。

若一切順利，Resilience 飛船將于美東時間 11 月 16 日 23 點(diǎn)左右停靠在國際空間站。這之后宇航員們將進(jìn)行為期約 180 天的科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并在 2021 年春天以「海面濺落」的形式返回地球。

如果要給獵鷹 9 號火箭貼上幾個標(biāo)簽，那應(yīng)該是強(qiáng)大、低成本。

說它強(qiáng)大的原因在于，不論是一批又一批星鏈衛(wèi)星、國際空間站的大量補(bǔ)給，還是機(jī)密軍事載荷，都依靠著這艘 SpaceX 最常用的運(yùn)載火箭上天。

參數(shù)上，獵鷹 9 號高 70 米，以液氧和煤油作為推進(jìn)劑，第一級火箭擁有 9 個 SpaceX 梅林發(fā)動機(jī)，總推力相當(dāng)于 760 噸。

迄今，獵鷹 9 號已發(fā)展出 5 個版本，現(xiàn)役的 Block 5 型能向低地球軌道發(fā)射重達(dá) 22800 千克的載荷，向地球同步轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射 8300 千克的載荷。

而說它低成本的原因在于 SpaceX 獨(dú)出心裁的火箭回收思路：通過采用航天超強(qiáng)度鋁鋰合金材料、增加擋熱板等措施多次回收火箭。

也正因如此，獵鷹 9 號是史上第一枚可多次重復(fù)使用一級助推器的液體燃料運(yùn)載火箭，打破了火箭只能一次性使用的思維定勢，也改變了國際商業(yè)航天的市場格局。

可以說，獵鷹 9 號在整個人類航天史上都有著一定的地位。

另一方面，此前已完成 22 次空間站往返的龍飛船同樣集中體現(xiàn)了 SpaceX 多年積累的技術(shù)實(shí)力。

不同于其他航天器，直徑 4 米、高 8.1 米、最多可搭載 7 位宇航員的龍飛船極具科技感，飛行信息會顯示在一塊屏幕上，宇航員控制相關(guān)引擎也只需通過觸摸屏完成。?

這一過程用外媒的話說就是，用大型 iPad 駕駛飛船。

與此同時，龍飛船支持與空間站自動對接：在太空中慢慢接近空間站，借助一系列傳感器和攝像頭，對準(zhǔn)一個開放的對接端口并連接。

此外，龍飛船擁有先進(jìn)的緊急逃生系統(tǒng)——飛船側(cè)面安裝有由 8 個發(fā)動機(jī)組成的推進(jìn)器，能產(chǎn)生約 1.5 萬磅推力將飛船升高 1500 米；SpaceX 將傳統(tǒng)的火箭逃逸塔設(shè)計(jì)集成于船身，使其具有全程逃逸的功能。

2020 年 1 月，NASA 和 SpaceX 完成了一次龍飛船和獵鷹 9 號的發(fā)射逃生演示，龍飛船于起飛前 1 分 30 秒前觸發(fā)了發(fā)射逃生。

而在地面階段，與上次載人飛行測試一致的是，宇航員仍身著極具科技感的宇航服，并由兩輛特斯拉 Model X 接送，種種細(xì)節(jié)盡顯 Elon Musk 強(qiáng)烈的個人風(fēng)格。

以幾個月前萬眾矚目的那次載人飛行測試為鑒，SpaceX 進(jìn)行了多處優(yōu)化，比如：

隔熱罩：龍飛船隔熱罩中的一些瓷磚腐蝕程度超出預(yù)期，雖然不會對宇航員造成危害，但 SpaceX 還是重新設(shè)計(jì)了部分隔熱罩。
降落傘：海上濺落時用于減速的降落傘實(shí)際高度略低于預(yù)期，因此 SpaceX 改變了龍飛船測量空氣壓力的方式，這樣能更準(zhǔn)確地估算降落傘釋放的時間。
降落區(qū)：推進(jìn)劑和燃料可能有毒，為避免游客、漁夫過于靠近降落地點(diǎn)發(fā)生意外情況，SpaceX 將與美國海岸警衛(wèi)隊(duì)圍起一個 10 英里的禁區(qū)。
發(fā)動機(jī)：之前獵鷹 9 號在發(fā)射一顆軍用 GPS 衛(wèi)星時，一塊油漆堵塞了一條安全閥管路，導(dǎo)致兩個發(fā)動機(jī)提前點(diǎn)火，為避免類似問題再發(fā)生，SpaceX 更換了發(fā)動機(jī)。

宇航員：開啟空間站定期輪換模式

此次乘坐 Resilience 飛船進(jìn)入國際空間站的，有四位宇航員：

Crew-1 任務(wù)指揮官、NASA 宇航員 Michael Hopkins

Crew-1 任務(wù)飛行員、NASA 宇航員 Victor Glover

任務(wù)專家、NASA 宇航員 Shannon Walker

任務(wù)專家、日本 JAXA 宇航員 Soichi Noguchi

2018 年 8 月 3 日，Michael Hopkins 和 Victor Glover 被宣布為此次任務(wù)成員；今年 3 月 31 日，另兩位宇航員也加入了任務(wù)。

Michael Hopkins 是美國太空部隊(duì)的一名上校，此前曾在美國空軍服役超過 28 年。在同級宇航員中，他是太空旅行第一人。他曾在 2013 年 9 月-2014 年 3 月以飛行工程師的身份參與國際空間站第 37、38 次遠(yuǎn)征任務(wù)，此次是他的第二次太空飛行。

下圖為 Michael Hopkins（左）在國際空間站上和同事過感恩節(jié)。

此次的任務(wù)專家之一 Shannon Walker 是一位 55 歲女性，她作為一名物理學(xué)家于 2004 年入選 NASA 宇航員。2010 年 6 月 25 日，她乘坐聯(lián)盟號 TMA-19 向國際空間站出發(fā)，隨后在太空中度過了 163 天。

下圖為聯(lián)盟號 TMA-19 發(fā)射前。

四人中，作為美國宇航局 2013 級宇航員、美國海軍指揮官的 Victor Glover 最為年輕（44 歲），此次是其首次進(jìn)入太空，他對此感到異常興奮。

另一位任務(wù)專家 Soichi Noguchi 資歷最為深厚，1996 年即被日本國家航天發(fā)展局選定為宇航員候選人，是第五位登上太空的日本宇航員。

2005 年，他以任務(wù)專家的身份參與了哥倫比亞號航天飛機(jī)遇難后 NASA 的首次“返航”任務(wù)。如今，他的名銜又多了一個——首位乘坐過航天飛機(jī)、聯(lián)盟號和龍飛船的非美籍宇航員。

值得一提的是，此次任務(wù)標(biāo)志著常駐國際空間站宇航員開始定期輪換了。

具體來講，四人將加入已經(jīng)在國際空間站上的三位執(zhí)行聯(lián)盟號 MS-17 任務(wù)的宇航員（俄羅斯宇航員 Sergey Ryzhikov 和 Sergey Kud-Sverchkov、NASA 宇航員 Kate Rubins），一同完成國際空間站第 64 次遠(yuǎn)征任務(wù)（Expedition 64）。

這將是第一次同時有 7 位宇航員在國際空間站上生活工作，過去 10 年里空間站人數(shù)通常為 6，目前而言空間站上缺少一個供人睡覺的「乘員艙」，因此 Michael Hopkins 起初可能會先在龍飛船上“將就”一段時間。

按正常的輪換計(jì)劃，在聯(lián)盟號 MS-17 明年 4 月離開后，空間站上其余成員將進(jìn)入第 65 次遠(yuǎn)征計(jì)劃。

等到 2021 年春季四位 Crew-1 宇航員返回地球時，Crew-2 任務(wù)的宇航員將登上另一艘龍飛船到來。期間，貨運(yùn)飛船將保持定期運(yùn)送食物和補(bǔ)給。

當(dāng)前 SpaceX 的計(jì)劃是，建立一種每六個月左右為 NASA 派出一批（四名）宇航員往返空間站的飛行模式。正如 SpaceX 載人任務(wù)負(fù)責(zé)人 Benji Reed 所說：

公司預(yù)計(jì)在未來 14 個月內(nèi)發(fā)射 7 艘龍飛船，包括 3 艘載人飛船和 4 艘貨運(yùn)飛船，這也就意味著，任何時候太空中都會有兩艘龍飛船。

看來，未來一段時間 SpaceX 真要成為 NASA 穩(wěn)定的「太空巴士」供應(yīng)商了！

NASA：用一場競爭成就 SpaceX

其實(shí)，在 SpaceX 的壯舉背后，是一場近十年的太空競爭。

2010 年，國際空間站完成建造任務(wù)轉(zhuǎn)入全面使用階段，主要由 NASA、俄羅斯國家航天集團(tuán)、歐洲航天局、日本 JAXA 和加拿大空間局共同運(yùn)營。

為方便宇航員往返于地面和國際空間站，所用到的交通工具便是可重復(fù)使用航天運(yùn)載器「美國航天飛機(jī)」。

1981 年 4 月 12 日，第一架航天飛機(jī)哥倫比亞號執(zhí)行 STS-1 任務(wù)，航天飛機(jī)時代大幕拉開。后來航天飛機(jī)失事的情況時有發(fā)生，總共 14 名宇航員罹難。

2011 年 7 月 8 日，亞特蘭蒂斯號從肯尼迪航天中心成功發(fā)射升空，這是美國航天飛機(jī)的第 135 次升空，也是長達(dá) 30 年的美國航天飛機(jī)時代的謝幕演出。

此后，美國要想向國際空間站運(yùn)送宇航員和貨物，都要花大價錢購買俄羅斯聯(lián)盟號飛船 Soyuz MS-17 船票（當(dāng)前票價已達(dá)到 9000 多萬美元一張），聯(lián)盟號也一度成為宇航員往返國際空間站的唯一運(yùn)輸工具。

在此背景下，NASA 提出了一個名為「Commercial Crew Program」（商業(yè)載人航天飛行項(xiàng)目）的計(jì)劃——國家給予技術(shù)與經(jīng)費(fèi)支持，鼓勵企業(yè)分擔(dān)重任，開發(fā)往返空間站和地面的航天運(yùn)載器。

始于 2011 年的 Commercial Crew Program 任務(wù)，迎來了波音公司、藍(lán)色起源、內(nèi)華達(dá)山脈和 SpaceX 四位競爭者。

從參與競標(biāo)到確定航天運(yùn)載器具體方案，從商業(yè)載人航天飛行綜合考評到設(shè)計(jì)、測試和運(yùn)行航天器和運(yùn)載火箭，四家公司經(jīng)歷了三輪競爭，最終賽道上只剩 SpaceX 和波音兩名選手。

對手是百年企業(yè)波音，SpaceX 憑什么勝出？

SpaceX 的答案是，提高效率、節(jié)省成本。

憑著初生牛犢不怕虎的沖勁，SpaceX 超越了波音。

北京時間 2020 年 5 月 31 日凌晨 3 點(diǎn) 23 分，美國肯尼迪航天中心 39A 發(fā)射場，SpaceX DM-2 龍飛船（官方名稱 Endeavour，奮進(jìn)號）搭乘獵鷹 9 號發(fā)射升空。約 19 個小時后，飛船與國際空間站成功對接。

8 月 3 日， Endeavour 飛船成功濺落在墨西哥灣，這不僅是自 1975 年以來宇航員的首次水上著陸，也標(biāo)志著受世界矚目的 SpaceX 首次載人飛行測試（Crew Demo-2）圓滿成功。

至此，SpaceX 率先開啟了全球商業(yè)載人航天新時代。

前不久，SpaceX 官方曾在 Twitter 上分享了一則 100 次成功發(fā)射視頻集錦。

難以想象，100 次成功背后，有過多少次失敗。

SpaceX 的逆襲堪稱傳奇，數(shù)次「觸底」，也數(shù)次「反彈」。甚至于，歷史性時刻即將到來，疑似新冠陽性的創(chuàng)始人 Elon Musk 還在等待最終檢測結(jié)果。

此前的記者招待會上，SpaceX 載人航天項(xiàng)目高級主管 Benji Reed 曾表示：

我們很榮幸能成為 NASA 商業(yè)載人航天任務(wù)的合作伙伴，我們將認(rèn)真對待 NASA 委托我們運(yùn)送宇航員往返空間站的責(zé)任。

此次載人航天任務(wù)無疑意義重大，于 NASA，它有效填補(bǔ)了美國載人飛行的空白；于 SpaceX，它代表著用近十年努力換來的一張成績單。

愿一切順利。

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