龙飞船首次载人升空 美国9年后如何重启载人航天？龙飞船NASA美国

龙飞船首次载人升空 美国9年后如何重启载人航天？龙飞船NASA美国

　　新京报讯（记者 倪伟）时隔9年，美国航天员再次从本土起飞。

　　北京时间5月31日3点22分（美国东部时间5月30日15点22分），佛罗里达肯尼迪航天中心，经过3天前的推迟，NASA（美国航空航天局）航天员罗伯特·贝肯和道格拉斯·赫利乘坐"载人龙"（Crew Dragon）飞船升空，前往国际空间站。

　　这是一次全新的旅程，首次承担载人任务的火箭与飞船，让美国重获载人航天能力。自从2011年航天飞机退役，美国失去载人工具，之后9年，航天员均借助俄罗斯联盟号飞船去往国际空间站。

猎鹰九号火箭在佛罗里达肯尼迪航天中心成功发射"载人龙"飞船。图/NASA

　　9年过去，世界航天格局已经与往日不同。此次任务也预示着多重变化，最重要的是，私营航天企业终于跨入载人航天领域。首个完成这一创举的企业，不出意外，仍是步伐最快的SpaceX。

　　此次发射，也是美国接下来一系列雄心勃勃载人航天项目的先声，包括提速至2024年的载人登月。

　　两个时代的更迭：从航天飞机到龙飞船

　　道格拉斯·赫利，这位前美国海军陆战队战斗机飞行员，既是上一个时代的送别者，也是新时代的启幕人。

　　2011年7月8日，赫利与另外3名同事共同乘坐亚特兰蒂斯号航天飞机，前往国际空间站实施补给任务。这是航天飞机历史上的最后一次飞行，30年里航天飞机飞行135次，既获得过无数荣光，也留下了挑战者号与哥伦比亚号失事的悲怆。

　　自此以后，航天飞机全部退役，告别太空。

2011年7月8日，亚特兰蒂斯号航天飞机执行航天飞机最后一次飞行任务。图/NASA

　　如今，"老司机"赫利再次出山，参与美国重启载人航天后的第一次飞行任务，一个人将两个时代衔接了起来。在亚特兰蒂斯号里，赫利的角色是指挥官，此次任务中他的角色是掌控与发射、着陆、回收有关的操作。

　　任务中另一位航天员罗伯特·贝肯，也是经验丰富的前航天飞机乘员，曾于2008年和2010年两次执行太空任务。他在太空中停留了708个小时以上，并6次实施太空行走，共计超过37个小时。贝肯此次负责交会对接、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。

　　一切顺利的话，"载人龙"载着两人飞行19个小时以后，将与空间站对接，两人随后进入空间站。此次任务中的"载人龙"可以与空间站合体运行110天左右，而NASA要求"载人龙"能在轨运行至少210天。

"载人龙"与国际空间站对接效果图。图/NASA

　　两名航天员何时返回还不能确定。从最初7天短暂试飞任务，升级为30至119天正式任务，目前看来从一个月到四个月都有可能，NASA至今没有给出最后时限。

　　"NASA也有点左右为难。"全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩说，一方面飞船受其半包围体装式太阳能电池板使用寿命限制，这种曲面电池板因受热不均可能造成性能衰减，从而影响飞船停靠空间站的时间；另一方面，由于空间站目前只有一名美国航天员，而要完成的任务很多，所以NASA希望刚去的两名航天员可以工作久一点，帮助完成一些复杂的出舱作业任务。

　　任务结束后，飞船将搭载航天员自动脱离空间站，再入地球大气层，在佛罗里达大西洋海岸附近溅落海中，被SpaceX的救援船打捞。

　　这一切流程，都在去年3月的第一次验证任务中预演过了。当时，"载人龙"完成无人往返国际空间站，成为首个自动与国际空间站对接的美国载人飞船。

　　2019年3月8日，"载人龙"完成无人试验飞行后溅落佛罗里达州东海岸约200英里处海面，被救援船打捞。图/NASA

　　"载人龙"：新一代载人飞船的诞生

　　此次任务是"载人龙"飞船第二次验证任务，也是最后一项主要试验任务。试验成功后，"载人龙"将拿到NASA的"牌照"，未来执行运送航天员往返国际空间站的任务。

　　利用迄今最安全、最先进的系统之一，SpaceX正率先帮助美国恢复载人航天能力。

　　从外观来看，与以往全球各类飞船相比，"载人龙"充满科幻感，似乎是另一个世界的产物。

"载人龙"外观，为乘员舱和非密封舱两舱式设计，充满科幻感。图/SpaceX官网

　　庞之浩认为，"载人龙"的设计理念非常具有未来感，改变了以往载人飞船"重功能，轻设计，无美感"的通病。例如，"载人龙"比货运龙飞船更苗条圆润，设计有4扇舷窗，大幅扩展了航天员视野，航天员出入飞船的进出臂也更加现代和科幻。

　　飞船内部设计也十分简洁，庞之浩感觉"与特斯拉汽车内部设计很相似"。整个乘员舱看起来就像一辆豪华轿车，一共有7个真皮斗式座椅，上层4个下层3个，采用碳纤维和阿尔坎塔拉织物材料。

　　连航天员的航天服，也不再是以往臃肿的模样。航天服以白色为主调，配搭黑灰色，苗条贴身，更像是一套赛车服。据悉，SpaceX创始人埃隆·马斯克专门从好莱坞请来服装设计大师Jose Fernandez设计了航天服的外观，后者曾为蝙蝠侠等超级英雄设计服装。

执行此次任务的两名航天员身着新型航天服。图/NASA

　　更具革命性的变化在于飞船使用了大量新技术和新材料。庞之浩介绍，"载人龙"是一艘完全自动驾驶的宇宙飞船，可以实现全程自动化飞控、全自动对接空间站、全自动应急处理各项预案等，也可以切换到人工操控，受到总部飞行控制中心监控。

　　相比以往的载人航天器，"载人龙"的信息化水平大幅提高。其操控台由3块可移动的大型液晶触摸控制屏组成，是驾驶控制的关键，操作过程与使用iPad接近。航天服上的手套兼容触摸屏，航天员戴着手套就可以操作。

　　庞之浩认为，"载人龙"的最大特点当属首创的新型发射逃逸系统。以往载人飞船都使用逃逸塔作为救援手段，而猎鹰9号发射"载人龙"过程中如果出现故障，飞船将利用自身8台"超级天龙座"发动机系统进行发射逃逸。

　　今年1月19日，"载人龙"飞船完成了发射中逃逸试验，飞船装配的"超级天龙座"发动机点火，将飞船推离火箭。图/SpaceX官网

　　这种集成式发射逃逸方案的好处在于，飞船具备全程逃逸能力。也就是说，如果采用传统逃逸塔方案，飞船只有在点火后短暂时间内才能弹射逃生，再升高就无法自救了。而"载人龙"发射期间如果遇险，发动机将立即启动，将飞船推离火箭，抵达安全地带降落，即在上升阶段任何时刻都能逃逸。

　　今年1月19日，"载人龙"飞船完成了发射中逃逸试验，为"载人龙"首次真人秀做完了最后也是最关键的铺垫。

　　载人航天复苏，NASA瞄准2024年登月

　　航天飞机退役后，美国如何再次将航天员送入太空，一直是个尴尬的问题。

　　9年里，美国只能依靠俄罗斯的联盟号飞船，送航天员往返空间站。不过，俄罗斯的"船票"价格一路飞涨，单人舱位费已破纪录地高达近9000万美元，15年间几乎飙升400%。

　　NASA一份报告显示，截至2019年7月，美国航天局为美国与伙伴国航天员往返国际空间站，累计购买了联盟号飞船70个座位，总金额达39亿美元。

　　美国其实从未放弃重新研发自己的天地往返载人工具。在航天飞机退役前的2010年，NASA就投资了5000万美元，激励蓝色起源、波音等数家私营航天企业加入商业载人航天计划，开发载人运输系统。2011年，SpaceX也加入进来，NASA向4家公司授予近2.7亿美元经费支持。

　　2014年，NASA最终选定波音与SpaceX，总共授予68亿美元的订单，用以研发载人航天运输系统。两家公司分别研制出了"星级航船（CST-100 Starliner）和"载人龙"飞船。

2014年，埃隆·马斯克在SpaceX总部首次公布第二代龙飞船即"载人龙"飞船的外观。图/NASA

　　本土企业研发的飞船，将大大降低NASA的成本。NASA在商业载人航天计划启动之初，就给私营航天企业提出了三个要求：安全、可靠和经济。根据去年NASA发布的一份商业载人计划报告，按计划，"载人龙"飞船单个舱位费只有5500万美元，远低于俄罗斯联盟飞船目前9000万美元的价格。

　　节省下来的资金，NASA有着更重要的用途。

　　从航天飞机时代的"国有"体制转向飞船时代的"商业"模式，NASA有着自己的考量。NASA希望让私营企业接过近地轨道载人航天运输的任务， 自己可以腾出手来，集中精力为深空探测任务研发更具高难度的飞船和火箭。

　　早在2004年，美国就提出了太空探索远景计划，计划研发一种新型的飞船，足以将航天员送往地球轨道之外的地方。这艘飞船后来被命名为"猎户座"，与之搭配的火箭是新一代重型火箭SLS（太空发射系统），这两者是NASA未来载人深空探测的主力手段。

　　NASA宣称，商业载人航天计划将是一个转折点，为未来载人飞向月球、火星乃至更远星球的探索奠定基础。NASA已经宣布，将在2024年让航天员重返月球，其中包括一位女性，载人登月运用的组合就是"SLS＋猎户座"。

　　不过，"猎户座"和SLS研制进展缓慢、费用高昂，首次非载人合练已经推迟到2021年，NASA 投入的总费用逼近400亿美元。

　　SpaceX迈开载人航天第一步，火星计划已经启动

　　SpaceX能够成为NASA在商业载人航天领域的两家合作企业之一，优势非常明显。自2012年以来，SpaceX的货运龙飞船一直往返于国际空间站与地面，为空间站运输货物，迄今已经21次前往空间站。

2014年9月23日，空间站内的航天员举起相机拍摄一艘接近空间站的货运龙飞船。图/NASA

　　"载人龙"的研发也是建立在货运龙飞船的基础上。"载人龙"与货运龙飞船都采用两舱式设计，只是上半部分不同，分别为乘员舱和货运舱。为实现龙飞船快速从货运舱转换成乘员舱，除了乘员逃逸系统、生命保障系统和船载控制系统等与载人有关的特设系统外，"载人龙"乘员舱和货运龙飞船的货舱在结构上几乎是相同的。

　　相比之下，波音的载人航天进展略显迟滞。星际航船在2019年12月进行了首次无人测试飞行，当时出了故障，没能与空间站成功对接。目前波音公司正计划自费进行第二次无人驾驶试飞，希望奋起直追，在2021年之前向空间站发射载人的星际航船。

　　庞之浩说，美国在近地轨道的商业载人航天计划，采用官方发包、发射商承包的商业模式，将为NASA节省大约200亿-300亿美元。所以"载人龙"此次任务如果成功，不仅是美国重启载人航天的关键一战，也将开启商业载人航天新时代。

　　值得一提的是，马斯克的野心并不比NASA小。"载人龙"仅是SpaceX载人航天计划的一小步，SpaceX更宏大的星际飞船计划（Starship）已经启动研发，其中的火箭据称近地轨道运载能力将超过100吨，而飞船将具备载人登陆火星的能力。

　　对于号称以移民火星为终极梦想的埃隆·马斯克，星船计划无疑才是更重要的任务。