商业载人航天发射成功,诞生第9款载人入轨航天器


澎湃新闻记者 张静

人类航天史上诞生第9款载人入轨航天器:SpaceX载人龙飞船。

美国东部时间5月30日15时22分,猎鹰9号火箭搭载乘坐着NASA宇航员鲍勃·本肯(Bob Behnken)和道格·赫尔利(Doug Hurley)的载人龙飞船,从佛罗里达州肯尼迪航天中心39A发射台点火升空。12分钟后飞船顺利进入近地轨道,朝国际空间站进发。

SpaceX载人龙飞船成为人类历史上第9款载人入轨航天器,也是继美国水星号飞船、双子座飞船、阿波罗飞船、航天飞机后,第5款美国载人航天运输工具。

本次任务是人类首次商业载人航天发射。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示,美国商业载人航天计划采用官方发包、发射商承包的商业模式,它将为NASA节省大约200亿-300亿美元。此次任务成功,不仅意味着美国重启载人航天关键一发,也是开启商业载人航天一个新时代。

飞船入轨,NASA局长“松了一口气”

原定于美国东部时间5月27日16时33分开展的SpaceX龙飞船首次载人试飞,因天气不佳在距离发射不到20分钟时被取消。

第二次发射尝试当天,NASA局长吉姆·布里登斯廷在推特上表示,当天发射取消的可能性为50%。不过推迟3天后,龙飞船首次载人试飞还是如期而至。

火箭升空12分钟后,龙飞船连“本”带“利”,外加载着一只恐龙玩偶,进入近地轨道,与猎鹰9号分离。

载人龙飞船计划在发射19小时后,也就是美国东部时间5月31日10时29分对接国际空间站。对接后,两名宇航员将留在空间站,协助目前在空间站上的唯一一名NASA宇航员克里斯·卡西迪(Chris Cassidy)开展工作。

鲍勃·本肯将在此次任务中担任联合操作指令长,负责交会、对接和解除对接以及飞船与空间站处于对接状态期间的各项工作。道格·赫尔利担任飞船指令长,负责发射、着陆和回收操作。

两位宇航员经验丰富。49岁的鲍勃·本肯和53岁的道格·赫尔利都在2000年被NASA选为宇航员。鲍勃·本肯有过2次航天飞机飞行经验,在太空中飞行时间超708小时,6次太空行走时间超37小时。

道格·赫尔利有过2次太空飞行。在加入NASA前,他是美国海军陆战队的战斗机飞行员和试飞员。Hurley在超过25架飞机上拥有逾5500小时的飞行经验。

巧的是,9年前,美国30年航天飞机时代135次飞行历史终结的“谢幕之旅”也有道格·赫尔利的参与。2011年7月8日,他驾乘着的美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机完成美国航天飞机最后一次发射升空。

“这是美国能够再次做到这一点的伟大时刻。”5月20日,当两位宇航员一起抵达肯尼迪航天中心时,道格·赫尔利表示,商业载人航天器的开发是NASA和SpaceX的“马拉松”,“我认为这是一种高潮,是人类太空飞行的下一个阶段。”

NASA局长与宇航员自拍

“我松了一口气。”飞船入轨后,吉姆·布里登斯廷说。不过,他要在鲍勃和道格安全回家之前才会庆祝,“他们可能会在空间站一直待到8月初。”

龙飞船在轨停留时间取决于飞船的太阳能电池板、下一次载人任务的时间,目前NASA瞄准8月30日发射下一次载人飞行。当然也要考虑返航时的天气,“如果有适合返航的窗口,并且两位宇航员也不必待在国际空间站上了,我们就会接他们回来。”吉姆·布里登斯廷在发射前表示。

人类历史上第9款载人入轨航天器

1961年4月12日,苏联东方号宇宙飞船发射,这是人类第一次环绕地球飞行。此后,美国水星号飞船、苏联上升号飞船、美国双子座飞船、苏联联盟号飞船、美国阿波罗飞船、美国航天飞机、中国神舟飞船相继实现载人飞行。

SpaceX载人龙飞船成为人类历史上第9款载人入轨航天器,是人类首次商业载人航天发射,也是2011年以来美国宇航员首次乘坐美国飞船从美国本土进入轨道。

“这是一个漫长的过程。”NASA局长吉姆·布里登斯廷在发射后评论说,“自我们用美国火箭从美国本土发射美国宇航员,到现在已经9年了,现在我们做到了。”

9年前,自美国航天飞机退役后,美国运送宇航员往返空间站的工具全部“仰仗”俄罗斯飞船。但俄罗斯飞船票价水涨船高,2008年,单人票价不到2200万美元。但到美国航天飞机2011年退役时,票价涨至近4000万美元,目前票价已高达约8600万美元。

为了改变这一局面,美国航天局大力支持商业载人航天发展,希望政府与企业合作的模式能够孕育出这一产业。2014年,波音公司和SpaceX分别从美国航天局获得42亿和26亿美元的大合同,用以建造最初计划2017年首飞的“星际客机”载人飞船和载人龙飞船。

载人龙飞船是SpaceX新一代宇宙飞船,用来送人类飞往国际空间站和其他目的地。2012年,龙飞船成为第一艘向空间站运送货物的商业飞船,但龙飞船从一开始就被设计用来载人。

与龙货运飞船相比,载人龙飞船有不少突破。庞之浩表示,载人龙使用了新的超级天龙座发动机系统、触摸控制屏和更耐用的热防护层等众多下一代航天器技术,可容纳7名航天员,而目前俄罗斯联盟号飞船只能搭载3人。

飞船既可与国际空间站自动对接,也能在航天员的手动控制下完成对接,无需空间站的机械臂协助。这意味着载人龙飞船采用了更新的测控设备,达到更高控制精度。

载人龙飞船的一大亮点是取消了可展开太阳电池翼的设计,而是采用非加压舱半包围体装式太阳能电池板。“这样可以避免出现电池翼展不开的故障,而且比展开式太阳能电池翼使用率高,效能更好,无论哪个角度,只要有太阳光照,飞船就会吸收光辐射。”

此外,庞之浩介绍,载人龙飞船底部主热防护系统采用了第三代PICA-X改进型酚醛浸渍碳烧蚀材料,所以飞船再入大气层时可承受多次高温烧蚀而不呈现严重退化,使航天员在重返大气层时能得到更好的保护,也有利于乘员舱多次使用,在执行月球或火星飞行任务也无需任何改动。

首创新型发射逃逸系统

载人龙飞船的最大特点是采用了首创的新型发射逃逸系统。庞之浩表示,飞船救生不使用逃逸塔,而是利用自身装配的超级天龙座发动机系统进行发射逃逸,让船箭分离。

飞船4个侧面分别装备推进器吊舱,每个吊舱配有2台超级天龙座发动机,互为备份。在这4组8台发动机中,任何1台出现故障都不会对飞船产生显著影响。

“这种集成式发射逃逸方案的好处是逃逸系统全程都在飞船上,让其具备全程逃逸能力。”在需要紧急逃离的情况下,宇航员旋转并拉动飞船中标有“EJECT”的大手柄,就会启动飞船引擎,逃离危险。

相比于装在飞船顶端的逃逸塔,由于新型发射逃逸系统避免了逃逸塔分离过程,简化了整流罩,因此可提高乘员安全性,该逃逸系统还可重复使用。

去年3月,载人龙飞船成功进行首次不载人试飞,搭载了一个假人模型的载人龙飞船在国际空间站停留5天后返回。但这枚回收一个多月后的飞船,在超级天龙座发动机的一次静态点火测试中发生异常而被摧毁。

这场事故推迟了原计划当年夏天进行的飞行中发射中止测试。飞行中发射中止测试是用以验证火箭飞行中出现紧急情况时宇航员逃生能力的试验。一旦载人龙飞船在火箭飞行中出现紧急状况,动力中止系统就可将载有宇航员的飞船同火箭分离。

终于在今年1月,也是在肯尼迪航天中心39A发射台,载人龙飞船搭乘“四手”猎鹰9号升空。为完成飞行中发射中止测试,一场蓄谋已久的爆炸发生了。猎鹰9号第一级发动机关闭,龙飞船上为逃逸系统提供动力的8台超级天龙座发动机点火使船箭分离,火箭在空中爆炸解体。

已爬升至最高点的飞船抛弃其主干段,由较小的“天龙座”推进器调整方向,使飞船载人舱再入大气层。随后2个引导伞和4个主降落伞相继成功打开,飞船在大西洋上实现软着陆。载人舱逃逸测试成功,为载人龙飞船在往返国际空间站之前清扫最后一个主要障碍。

相比于一路高歌猛进的SpaceX,老牌波音公司标榜的技术稳定性并不完全可靠。去年12月20日,搭载了一个假人“星际客机”搭乘“宇宙神5”型运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地升空。但发射约1个小时后,美国航天局称,飞船未进入预定轨道。

于是波音决定让“星际客机”在今年秋天自费二次试飞,为此预留4.1亿美元。但今年3月,NASA发布波音“星际客机”首次试飞失利的调查结果,显示波音公司需要采取61个“校正动作”、花费数月时间才能修补好这艘载人飞船存在的缺陷。调查团队还在软件测试中发现了49个“缺漏”。

马斯克对波音也有微词。去年11月,他在推特上说,“波音公司为同样的事情得到了更多回报,这是不公平的。”当时美国航天局公布的一份报告显示,“星际客机”每个座位票价9000万美元,龙飞船为5500万美元。实际上,2014年的大合同之后,NASA又陆续对两家公司增资,而波音继续拿大头。

(原标题:人类首次商业载人航天发射成功,诞生第9款载人入轨航天器)

(责任编辑:王凤枝_NT2541)

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