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SpaceX送宇航員上空間站 馬斯克讓載人航天重返美國

http://finance.sina.com   2020年05月27日 03:08   北京新浪網

  新浪科技訊 北京時間5月27日下午消息,據外媒,美國當地時間27日下午,SpaceX公司將首次向太空發射第一批乘客,這可能預示着美國將迎來載人航天的新時代。這將是近十年來,美國本土第一次進行載人火箭發射,也將是第一次由私營公司的飛行器將載人的火箭送入太空。

  這次歷史性的火箭發射對於SpaceX也是一次考驗,這是SpaceX在NASA商業航天載人計劃中的一個重要的里程碑事件。在這個實驗性的計劃中,由私營公司爲NASA製造新的航天器,運送宇航員往返國際空間站。SpaceX公司對該計劃的貢獻是一種名爲龍飛船(Crew Dragon )的外形時髦、橡皮糖形狀的宇宙飛船。雖然龍飛船之前已經試飛過幾次,但還沒有進行過載人飛行。

  SpaceX公司花了6年時間才走到了這一步。去年,該公司進行了一次完整的試飛,在沒有載人的情況下,成功地將龍飛船發射到了空間站。該公司還測試了太空艙的緊急逃生系統,確認了即使龍飛船在發射過程中出了問題,也可以把乘客送到安全的地方。SpaceX也有遭遇過一些挫折,包括火箭故障和去年地面測試期間龍飛船太空艙的爆炸。SpaceX公司已經解決了這些問題,並表示這些失敗都是幫助該公司製造出更安全的宇宙飛船的“禮物”。

  現在,是時候讓龍飛船去“載人”了。龍飛船首批的兩名乘客是NASA資深宇航員Bob Behnken和Doug Hurley,2018年他們被分配到這次任務中。經過NASA和SpaceX公司爲這次飛行進行的兩年訓練後,他們已經準備好穿上SpaceX公司的定製太空服,進入太空船。

  下文講解釋爲什麼這次發射如此重要,都有哪些看點,以及它對NASA和SpaceX的未來意味着什麼。

  擺脫對俄依賴,載人航天重返美國

  2011年7月8日,NASA的航天飛機進行了最後一次飛行,也是宇航員最後一次從美國本土被髮射到太空軌道上。從那以後,NASA的所有宇航員和國際合作夥伴都乘坐俄羅斯的聯盟號太空艙飛往空間站。這使得讓NASA需要爲每次飛行支付的費用爲8000萬美元每人,而這一直是NASA長期以來將宇航員送到空間站的唯一選擇。

SpaceX公司的龍飛船(左)和波音公司的CST-100 星際客機(右)的藝術效果圖SpaceX公司的龍飛船(左)和波音公司的CST-100 星際客機(右)的藝術效果圖

  爲了結束對另一個國家的依賴,NASA決定與私營企業進行合作,讓載人航天重回美國。通過商業載人航天計劃,NASA和兩家公司簽了合同:SpaceX和波音,讓它們開發自己的運載工具,將NASA的宇航員運送到空間站並返回地球。NASA向SpaceX公司支付了31.4億美元用於研發和發射龍飛船,而波音公司則獲得了48億美元用於研發和發射CST-100星際客機(CST-100 Starliner)。

  多年來,兩家公司之間進行了激烈的競爭。兩家公司都經歷了無數次技術上的延期和挫折,但最終,SpaceX公司還是拔得頭籌。如果一切順利,SpaceX將成爲有史以來第一家將人類送入太空軌道的私營企業。

  宇航員乘坐特斯拉Model X前往發射場

  SpaceX公司的獵鷹9號運載火箭,將在位於佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心的發射場進行發射。該發射場被稱爲39A發射場,1969年7月16日,阿波羅11號飛船從39A起飛完成了人類首次登月任務。SpaceX公司於2014年開始從NASA租賃了該場地,並進行了改造,用於獵鷹9號和重型獵鷹火箭的發射。

Hurley(右)和Behnken(左)站在特斯拉旁邊,該車將把他們送到發射臺。攝影:Bill Ingalls/NASAHurley(右)和Behnken(左)站在特斯拉旁邊,該車將把他們送到發射臺。攝影:Bill Ingalls/NASA

  穿上SpaceX的定製太空服,宇航員Behnken和Hurley將於美國東部時間當天下午1點左右前往發射臺。這一切都打上了馬斯克的個人標籤:兩位宇航員將乘坐一輛白色的特斯拉Model X,車身裝飾着NASA的標誌,讓這輛車顯得更酷。到了發射臺後,兩人將乘坐電梯上到獵鷹9號火箭頂部附近,然後穿過被稱爲“機組人員通道臂”的懸空走廊,來到龍飛船的入口處。

  Behnken和Hurley將進入太空艙,並關閉艙門,這時候就會開始給火箭添加燃料。這一部分的流程在航天界引起了相當大的爭議。在以前航天飛機還在使用的時候,會在宇航員登機前就添加燃料,因爲這一步驟可能存在風險。然而,SpaceX公司選擇在發射前半小時左右,在宇航員已經進入之後添加燃料。因爲該公司使用極冷的推進劑,並且在起飛前注入,限制了推進劑過熱和沸騰,提高了火箭的性能。

通往龍飛船的通道臂。圖片來源:SpaceX通往龍飛船的通道臂。圖片來源:SpaceX

  經過近兩年的辯論,當SpaceX充分證明了安全性之後,NASA才批准了SpaceX在宇航員進艙之後再注入火箭燃料。

  一旦所有的推進劑都注入火箭,很快就會進行發射。SpaceX預定於美國東部時間下午4點33分發射。該公司必須在這個準確的時間進行發射,否則將被迫推遲到備用的發射日期,也就是5月30日(星期六)。

  龍飛船自帶廁所,將自動與空間站進行對接

  如果一切按計劃進行,這對兩名宇航員來將是一次快速的太空之旅。獵鷹9號火箭將在起飛後約12分鐘後將龍飛船釋放進入近地軌道。然後,火箭將返回地球,並在大西洋的無人飛船上着陸。

  在接下來的19個小時裏,宇航員們將環繞地球軌道飛行。在這段時間裏,龍飛船將通過定期開啓發動機,稍稍加速,以便追上國際空間站。在太空艙內,Behnken和Hurley可以睡一覺,如果內急,還可以使用太空艙內的廁所。

SpaceX的龍飛船在2019年首次試飛期間接近國際空間站。圖片來源:NASASpaceX的龍飛船在2019年首次試飛期間接近國際空間站。圖片來源:NASA

  龍飛船在飛行中需要宇航員做的事情很少,但爲了測試,Hurley和Behnken將在到達空間站之前進行一些手動飛行。“這顯然是我們要確保讓船員更瞭解龍飛船,以防未來在一些情況下必須手動駕駛飛行器。”Hurley在一次新聞發佈會上說。按照計劃,Hurley將在龍飛船到達軌道後以及接近空間站時,進行手動控制。

  但實際上,這也是龍飛船的自主對接系統大放異彩的時候。這是SpaceX公司之前的貨運龍飛船在向國際空間站運送物資時缺乏的功能。在貨運任務中,空間站上的宇航員需要使用機械臂抓住即將到來的龍飛船,將其拉近國際空間站。現在,有了升級後的龍飛船,不需要人類的幫助了。一旦Hurley完成了人工飛行,接近空間站之後,龍飛船的自動對接系統就會啓動。通過一系列的傳感器和攝像頭,太空艙會自動飛向國際空間站,並連接到一個開放的對接端口。

  如果發射按計劃進行,與空間站接將在美國東部時間5月28日(星期四)上午11點29分進行。

  返回地球

  龍飛船的艙門打開後,Behnken和Hurley將與NASA宇航員Chris Cassidy和俄羅斯宇航員Anatoly Ivanishin、Ivan Vagner在國際空間站會合。Hurley說,Cassidy最近給他們發了一封關於他們即將在太空中重聚的郵件。“他說他很期待在空間站上看到我們的醜臉”Hurley回憶說。

  NASA本來計劃讓宇航員在空間站只停留幾個星期。但由於商業航天載人計劃的延期,SpaceX和波音公司的載人飛行器的研發時間的延長,原計劃發生了改變。原本預計首批載人飛行在2017年進行,到2020年已經可以定期飛行。NASA買了一些俄羅斯飛船的座位,已經快用完了,現在Cassidy的任務是負責美國人主導的空間站的操作。

  大約六個月前,NASA決定延長Behnken和Hurley在太空中停留的時間,讓國際空間站上有更多的宇航員。現在看來,他們很可能會在太空中待上幾個月,儘管NASA還沒有決定宇航員何時返回,但由於太陽能電池板的限制,龍飛船隻能在太空中停留四個月左右。太空中稀薄的大氣層會隨着時間的推移讓太陽能電池板的性能退化,限制了飛船在軌道上的壽命。

圖爲龍飛船的4個降落傘,在2019年的飛行試驗中,飛行器落入海洋 圖片來源:NASA圖爲龍飛船的4個降落傘,在2019年的飛行試驗中,飛行器落入海洋 圖片來源:NASA

  NASA表示,將在宇航員進入太空後決定返回日期。作爲一項額外的保險措施,NASA最近在今年秋天的俄羅斯聯盟號飛行中又購買了一個座位,以防止萬一。

  當時候到了,Behnken和Hurley將返回龍飛船,關上艙門,脫離空間站。他們將與國際空間站拉開距離,然後穿越地球大氣層。龍飛船的四個降落傘將打開,讓太空船慢慢落下,太空艙最終安全地落入佛羅里達海岸外的大西洋海面。

  天氣成爲不確定因素,發射或將延期

  SpaceX公司花了很多年的時間做測試和檢查,以確保這次發射的安全性。但這次發射也是一次測試,對失敗的恐懼纏繞在許多人的心頭。如果發生意外,內置的緊急逃生系統將爲宇航員提供額外的保護。

  龍飛船的外壁上嵌入了被稱爲SuperDraco引擎的微型推進器。這些推進器是爲了在飛行過程使用,爲龍飛船的逃逸系統供給動力,以防出現災難性的故障。SuperDraco引擎可以將龍飛船升空並遠離發生故障的火箭,一旦離得足夠遠,太空艙的降落傘就可以展開,飛船將落入大西洋。

  這是一種只有在緊急情況下才需要操作,但SpaceX公司聲稱,在飛到近地軌道的過程中隨時都可以進行,而這實際上意味着NASA和SpaceX給這項任務的發射時間相當有限。發射中止可能會使龍飛船降落在大西洋上一個極其寬廣的海域,NASA需要確保太空艙在每一個可能降落的地方都能有良好的天氣狀況,以便進行搜救。

  “我們實際上是在看海浪,我們在看海浪的速度和浪高,因爲在發射後緊急逃生的情況下,我們需要確保他們可以落在一個安全的海域,從而讓救援部隊能夠來接應他們。”SpaceX載人發射任務主管Benji Reed在一次新聞發佈會上說。SpaceX公司將考慮50多個地點的天氣情況,從美國東海岸到加拿大,甚至跨越大西洋到北愛爾蘭。這意味着,發射很可能因爲天氣而導致的延誤。

  到目前爲止,5月27日發射當天的天氣狀況一直在變化,但今天,位於佛羅里達州的美空軍第45航天聯隊預報說,有60%的概率出現對發射有利的環境。

  開啓商業載人航天的新時代?

  當Behnken和Hurley回到地球,回到家人身邊後,就可以開始考慮讓這種太空旅行成爲常態——這就是商業航天載人計劃的意義所在。SpaceX和NASA將仔細研究這次試飛期間收集的數據,並利用這些信息來判斷龍飛船是否可以定期往返國際空間站。

  SpaceX公司下一次全面運行的龍飛船飛行任務將在幾個月後進行。屆時將搭載四名宇航員。NASA的宇航員Victor Glover,Mike Hopkins,Shannon Walker以及日本宇航員Soichi Noguchi。飛行預計將在今年初秋進行,這將鞏固了一個新的時代,一個由商業公司將人類送往空間站的時代。

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