太空旅行時代到了,馬斯克載人飛船發射成功,驚心動魄72小時回顧
2020年05月31日15:22

原標題:太空旅行時代到了,馬斯克載人飛船發射成功,驚心動魄72小時回顧

曉寒、信儀 智東西

看點:人類航天歷史迎來重要一步,首次商業載人飛行成功。

剛剛,人類航天事業迎來歷史性一刻!

北京時間5月31日淩晨3點22分,美國東部時間5月30日15點22分,馬斯克創辦的民營航天公司——SpaceX,與NASA(美國國家航空航天局)一道,在美國佛羅里達州的甘迺迪航天中心的39A發射台,用SpaceX的獵鷹9號火箭(Falcon 9)和龍載人飛船(Crew Dragon)將兩名NASA的宇航員Doug Hurley和Bob Behnken送入太空。

▲承載NASA宇航員的SpaceX載人航天系統發射成功

這次載人航天任務,被稱為獵鷹9號火箭龍載人飛船二次測試任務(Falcon 9’s launch of Crew Dragon’s second demonstration ,Demo-2),宇航員進入太空後,會搭乘龍飛船前往國際空間站,完成相關的任務後,兩位宇航員則將繼續乘坐龍飛船返回地球。

本次發射任務原計劃在北京時間5月28日淩晨執行,但當日由於天氣條件不樂觀,NASA和SpaceX方面取消了發射任務,並轉由今日發射。

本次載人航天發射任務意義重大,在全球範圍內受到了廣泛關注。

對SpaceX來說,這是其成立近20年來首次執行航天產業中最艱巨、技術難度最高的載人航天任務,意味著其航天技術實現了新的突破,發展到了一個新的階段,受到了NASA乃至美國官方的完全認可。

對美國來說,這是自2011年來,首次由美國公司,或者說美國火箭、以及在美國本土進行的載人航天發射。美國的媒體和民眾都非常自豪與激動,NASA和SpaceX更是在直播中,將這次發射稱為Launch America(美國發射)。全球有數百萬人在觀看直播,或是在社交網絡上參與相關話題的討論,同時美國總統特朗普也抵達現場觀看發射進程。

▲特朗普到場觀看發射儀式(右一)

對全人類來說,這是第一次由民營航天公司將宇航員送上太空的項目,證明了載人航天——這項此前只有國家級力量才能實現的工作,也可以被民營企業實現,並進行商業化運作,未來私人太空旅行將成為可能。

這對於促進美國乃至全球民營航天事業發展,促進人類航天事業繼續向前突破,都起到了重要的激勵作用。

首次商業載人航天飛行實現 曆程一波三折

2002年,航天愛好者馬斯克創辦了SpaceX太空探索公司——這也是全球首家民營的航天業務公司。SpaceX致力於研發可重複使用的火箭和飛船來降低成本,以實現人類星際旅行,以及移民其他星球的夢想。

SpaceX成立之後,NASA逐步減少了發射任務,轉而將一些發射衛星、向國際空間站的工作以商業合同的形式交給SpaceX來做,訂單金額達到了十幾億美元。該公司也進而借助這些生意,逐漸發展壯大,研發出了獵鷹9號、獵鷹重型等多款火箭,以及名為Starship的太空飛船,目標是在地球、月球、火星之間進行航行。

雖然拿到了很多訂單,但SpaceX一直都是用火箭往太空送衛星或是貨物,從未進行過載人航天飛行。

▲SpaceX獵鷹9號火箭

2010年初,NASA正式決定將日漸老化的航天飛機全部退役。2011年7月21日美國“亞特蘭蒂斯”號航天飛機於美國東部時間21日晨5時57分(北京時間21日17時57分)在佛羅里達州甘迺迪航天中心安全著陸,結束其“謝幕之旅”,這寓意著美國30年航天飛機時代宣告終結。

在過去的9年中,所有的美國宇航員都是在哈薩克斯坦乘坐著俄羅斯的火箭前往國際空間站,但要支付高昂的“車票錢”。NASA因此也在與SpaceX進行密切合作,希望以更低的成本將宇航員送入太空。

時至2020年,這一願望終於得到實現。據外媒報導,本次發射中,龍飛船的每個座位“票價”雖然高達6000萬美元,但也仍然比乘坐俄羅斯的飛船少了3000萬美元,可謂極具性價比。

與此同時,選擇SpaceX的載人航天服務,也激起了美國人民的國家自豪感。畢竟這是自2011年以來,首次由美國公司在美國的土地上,使用美國的火箭,進行載人航天活動。

在對SpaceX和美國有特殊含義之外,本次發射活動最重要的意義在於開創了商業載人航天的新時代。

本次發射活動完成後,意味著SpaceX的載人發射能力真正得到了驗證,其後續也可以進行更大規模的商業載人活動,讓宇航員之外的普通人,也有了乘坐宇宙飛船上天的機會。

據外媒報導,SpaceX此前就表示,已經有個人消費者表達了對乘坐龍飛船進行太空旅行的興趣,並且目前已經銷售出了4張“機票”,2021年這些個人消費者將乘坐飛船進行太空旅行。

中國有句古語叫做好事多磨,對這次發射任務來說,也是一波三折。

本次發射任務原計劃在北京時間5月28日淩晨執行,但就在發射任務執行之前,據美國媒體報導,美國時間2月28日,SpaceX的星際飛船(Starship)原型SN1在位於德克薩斯州南部進行壓力測試時發生爆炸。

▲Starship原型SN1爆炸

網絡上發佈的視頻顯示,當時SN1原型正在進行液氮壓力測試,發射升空後,油箱爆裂,SN1爆炸後墜落——這是第一折。

北京時間5月28日淩晨,距離預定發射時間還有10多分鍾的時候,NASA和SpaceX方面宣佈,由於天氣原因,取消發射——這是第二折。

到了北京時間5月30日,這次載人航天項目將進行第二次發射,但在當天上午,外媒又報導稱SpaceX的Startship的第四台原型機在德州測試時發生爆炸,又給本次載人航天發射項目蒙上了一層陰影——這是第三折。

不過值得慶幸的是,儘管今天淩晨1:40分左右發射現場天氣狀況仍在下雨,但好在很快雨過天晴,發射項目一切順利,獵鷹9號和龍飛船載著兩位宇航員順利升空。

宇航員與家人溫情送別 Tesla充當擺渡車

本次載人航天活動直播在北京時間5月30日11點正式開始,發射前4小時,宇航員在NASA位於佛羅里達州的甘迺迪航天中心穿上宇航服,並進行裝備測試。兩位宇航員更換宇航服的地點正是50多年前,阿姆斯特朗、奧爾德林和柯林斯穿上太空服的房間。

在這個房間內,多名NASA的工作人員會讓宇航員坐在與載人飛船一致的座椅上,然後對宇航服進行充氣,以檢查宇航服是否有泄露的情況。同時,工作人員還會檢查其通訊設備。

▲兩位宇航員在工作人員的協助下調整宇航服

Doug Hurley和Bob Behnken分別是前美國海軍陸戰隊的試飛員和空軍試飛工程師,擁有豐富的飛行經驗,隨後被NASA徵召為宇航員,兩人分別進行過載人飛行任務。鑒於人們對宇航員安全問題的擔憂,這兩位宇航員在5月1日向記者表示,他們認為乘坐龍載人飛船的危險係數要比大型航天飛機小。

▲Doug Hurley(左)和Bob Behnken(右)

在上述進程結束之後,美國宇航局局長Jim Bridenstine與兩位宇航員進行了數分鍾的交流。

此次發射現場並沒有見到SpaceX和Tesla的創始人馬斯克的身影,但在第一次測試發射時,馬斯克曾身著黑色皮鞋西裝,戴著黑口罩,與兩位宇航員進行交談併合照。要知道,馬斯克在Tesla的發佈會上,很多時候都是上身西裝下身牛仔褲+耐克運動鞋,可見其對這次發射任務的重視程度之高。

▲馬斯克與兩位宇航員進行交談

在穿著宇航服並進行檢測後,兩位宇航員走出建築物大門,乘坐車輛前往甘迺迪航天中心的發射台。

有兩個小細節值得關注。

一是宇航員乘坐的車輛,從此前NASA常用的銀色中巴車,換為了Tesla的Model X,一下就讓這個過程顯得非常具有現代感,甚至是具有未來感。

▲宇航員上TeslaModel X汽車

第二,兩位宇航員在上車前,會跟家人進行告別。兩位宇航員的妻子和孩子都到了現場,但是家人前有一根隔離線,並不會讓雙方進行接觸,因此宇航員和家人,僅能在大概1米的距離上,不停的揮手打招呼,並做出擁抱和親吻的動作,來進行“隔空擁抱”。

在宇航員上車並關閉TeslaModel X的鷹翼門後,宇航員的家人們才能站在窗戶前,近距離跟宇航員進行告別。

整個過程充滿溫情。

▲宇航員與家人告別

龍飛船數字化水準極高 可實現自動駕駛

告別與送行儀式結束後,在多台警車,甚至還有一台裝甲車的護衛下,車隊從航天中心駛向發射場,路上不斷有更多的警車加入車隊護航,同時也有一些路人和媒體記者在路旁拍攝或送行。

▲護送宇航員到達發射台的車隊

經過大概10多分鍾的行程後,車隊抵達了發射台。

兩位宇航員下車後直接乘坐電梯抵達發射架頂部,通過廊橋進入了龍載人飛船內部。

這是一個8.1米長,4米寬的子彈型太空艙,與1969年至1972年將美國國家航空航天局宇航員送入月球的“阿波羅”太空艙相似。最多可搭載4人進入太空。

▲SpaceX Dragon Crew飛船的乘員艙

幾名地面工作人員幫助兩位宇航員就座、繫好安全帶、連接並測試各類設備。在一切準備就緒後,工作人員離開了飛船,艙門關閉。宇航員開始操作面前的三個屏幕,為飛行做準備。

▲飛行員面前的操作屏幕

從此前NASA的載人飛行視頻中可以發現,載人飛船中有密密麻麻的按鈕需要操作,但在SpaceX的這個龍飛船中,宇航員主要面對三個觸摸屏即可,僅有少量的按鈕在屏幕下方。

從某種程度來說,這種設計理念與TeslaModel 3還頗為類似。

NASA工作人員在直播中介紹,中間屏幕顯示的發射任務的關鍵步驟,包括目前進行到哪一步,下一步要做什麼等。兩側屏幕會顯示飛船的關鍵參數,包括氣壓、溫度等。

由此可見,龍載人飛船的數字化水平較此前的飛船有了大幅的提升。也難怪,SpaceX的工程師稱龍飛船是新一代的載人飛船。至少從數字化水準上說,確實非常先進。

以汽車為例,想要將中控台大量的控製功能整合進一個屏幕之中,需要對整車的電子電氣架構進行大幅改進,包括將控製器數量減少並整合在域控製器內,提升控製器之間的通信網絡架構等,相信龍飛船也是如此。

此外,NASA工作人員介紹稱龍飛船還具備自動駕駛飛行能力,可以自己飛行,僅在特殊情況下才需要宇航員手動駕駛。

數字化水平之外,載人飛行相較載物飛行,最大的區別在於對安全性的要求更高——畢竟人命關天。

在此前進行的非載人測試(Demo-1)中,獵鷹9號和龍飛船成功與國際空間站進行了對接,一切順利。但據美國科技媒體GeekWire報導,當地時間2月28日,SpaceX的星際飛船(Starship)原型機SN1在位於德克薩斯州南部進行壓力測試時發生爆炸——表明航天活動仍然具有較高的危險性。

對於如何保證安全,馬斯克在接受採訪時表示,一方面是在過去幾年了做了數千次的各類測試。另一方面,獵鷹9號此前搭載龍載貨飛船,已經往返國際空間站多次,經驗豐富。官方資料顯示,獵鷹9號已經成功發射了83次。

“宇航員出發去發射台前,我跟他們的家人進行了溝通,我跟他們說,我會把他們安全帶回來。”馬斯克在週三說這句話時面色凝重,但卻也充滿自信。

當然,龍飛船也設計了一套逃生方案。如果火箭發生故障,宇航員可以自行控製8個特殊的發動機來操縱載人飛船,使其完成與獵鷹9號火箭分離,然後打開降落傘著陸。

這次載人飛行除了對美國意義重大之外,它也是人類歷史上首次商業載人飛行,SpaceX和NASA的目標是讓載人飛行日後成為商業活動。

NASA的一位官員也更是打趣稱,希望把湯告魯斯送上太空,演一部太空電影。馬斯克則表示,未來人們可以乘坐火箭去月球、火星,甚至是移民。

宇航員將登陸國際空間站 協助科研活動

北京時間3點22分,在經過了4個多小時的等待後,NASA最終下達了點火命令,一束濃厚的火焰從火箭底部噴湧而出,高溫火焰與發射台噴射的冷卻水相遇後,激起大量水蒸氣,產生了一團巨大的濃煙。

與此同時,獵鷹九號緩緩離開地面,駛向天空。十幾秒之後,火箭的速度越來越快,拖著一個巨大的橙色焰尾,衝上雲霄,最後變成一個光點,駛離攝像機的鏡頭,衝入星辰大海。

▲火箭發射場景

大約在發射後2分40秒,獵鷹9號火箭的第一級助推器與飛船分離,自行飛回地球,最終降落在遠離佛羅里達州海岸大西洋中提前安排好的無人船中。

▲第一助推器與飛船分離,並穩穩落在無人船的指定位置

在火箭的第二級助推器將飛船送至離地球400公里的預定軌道後,也與之分離。隨後飛船會緩慢地飛向國際空間站,並通過自身攜帶的發動機進行位置調整,最終與國際空間站進行對接。這個過程中,如果自動停靠系統出現問題,宇航員也可以進行手動控製。

▲第二助推器與飛船分離

外媒預計兩位宇航員將花費19小時在軌道上,並在對接前進行約30分鍾的人工測試。然後,Crew Dragon會在對接兩小時後停靠並打開艙口。

▲本次發射任務的流程圖,右側為國際空間站

載人飛行帶小玩具是外國宇航員的傳統,這次他們帶了一隻小恐龍上天,還特別給它繫了安全帶。當玩具飄起來,就代表達到了零重力狀態。

▲小恐龍失重飄起來

連接完成後,宇航員會進入國際空間站。外媒在報導中稱,本次任務要求兩名宇航員要在國際太空站中停留30~119天(1~4個月),NASA和SpaceX會確定宇航員停留的具體時間。

外媒報導稱,如果Hurley和Behnken安全到達太空站,他們除了要完成地面安排的任務外,還將為該站正在進行的各種研究項目提供幫助,例如幫助研究有關火焰如何燃燒以及植物如何在太空中吸收水分等問題。

在今年1月,宇航員Christina Koch和Jessica Meir將一個冷原子實驗室安裝在了國際空間站上,這表明宇航員也可以為太空科學研究做出貢獻。

當在國際空間站的任務完成後,兩名宇航員將從國際空間站返回龍飛船,然後與國際空間站脫離,緩緩向地球方向下降,整個下降過程大約要持續兩天。

▲航天器對接國際空間站動畫演示

▲下降過程動畫演示

隨後,龍飛船的成員艙將與飛船的推進艙分離,並以17000英里/小時(27000公里/小時)的速度衝入地球大氣層。

大氣層中顆粒的摩擦將會產生阻力來緩解它的下降速度,同時摩擦會提升其外部溫度。隔熱罩可以保護宇航員們免受極端溫度的影響,但飛船外殼就比較慘了,比如在“Demo-1”任務完成時,返回的乘員艙外觀看起來就像一個烤棉花糖。

乘員艙突破大氣層後,會打開4個Mark 3降落傘,然後緩緩落在佛羅里達海岸附近的大西洋上,搜救隊將在SpaceX的GO Navigator船隻附近等待,以協助乘員艙離升海面,並帶領宇航員返回進行檢查。

結語:人類邁入航天新時代

本次載人航天發射任務,在全球都引起了廣泛關注。

本任務除了是美國11年後首次進行載人發射之外,更大的意義在於開創了人類的航天歷史——首次由民營公司進行商業載人航天發射任務。

這也意味著,未來乘坐太空飛船進入太空,將會成為一項商業活動,沒有宇航員身份的普通人,也可以支付一筆費用(數千萬美元)乘坐飛船進入太空觀光。

此外,SpaceX作為商業航空的領軍企業,成功進行載人航天發射後,也會激勵更多的民營資本與研發力量進入到航天領域,對現在的以國家為主的研發探索體系提供補充,進而促進全球航天事業的發展。

未來,在太空和其他星球建立定居點、開採太空礦物、利用太空的零重力環境進行種植與生產製造活動等美好的願望,將離人類越來越近。

而最重要的是,航天活動將讓人類也將不再是單一星球生物——這就避免了因為核戰爭或是行星碰撞造成人類滅絕的悲劇發生。

最後,祝願兩位宇航員在太空一切順利!祝願人類的航天事業能夠取得更多的進展!也祝願中國的民營航天公司,能夠取得更好的突破!

(本賬號系網易新聞·網易號“各有態度”簽約帳號)

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