载人航天里程碑时刻!SpaceX首次商业载人航天任务成功发射

祥缘评商业 2024-03-26 02:43:03

SpaceX首次正式发射商业载人飞船,马斯克离他的太空梦想更近了。

北京时间11月16日8:27,在美国佛罗里达肯尼迪航天中心,SpaceX的载人龙飞船搭乘猎鹰9号运载火箭,将运送3位NASA宇航员和一名日本宇航员发射升空。龙飞船计划与国际空间站对接,4位宇航员将开展约半年的太空站任务。这也是首次经批准的正式商业载人航天任务,标志着商业载人航天的重要里程碑。

启航!

点火发射

火箭一级分离:

火箭二级分离:

飞船内的宇航员:

点火2分36秒后,龙飞船与一级火箭分离。

点火约10分钟后,一级火箭成功降落并被回收。

点火12分15秒后,飞船与二级火箭分离。此后,龙飞船独自踏上前往国际空间站的旅程。

飞行计划原计划于11月15日实施发射,但由于天气原因,推迟到今日(16日)发射。

“这是首次有4名宇航员,并且通过商业航天器前往国际空间站,这也是美国联邦航空管理局(FAA)首次批准前往轨道的商业载人航天器,”NASA局长吉姆·布里登斯廷(Jim Bridenstine)表示,“此次飞行有着众多‘第一’,4位宇航员也将在未来半年内取得更多惊奇的发现。”

在空间站做什么?科学实验不能停!

他们将做宇航员过去二十年在空间站一直在做的事情:监督科学实验,执行维护任务,与地面上的学生交谈。

例如,宇航员将收集他们自己的生物样本,以帮助地面上的科学家研究饮食变化是如何影响身体的。宇航员们还将种植萝卜,这是探索食物能否在太空生长的最新实验。(红莴苣和芥菜是宇航员研究过的早期食物。)

他们还将测试真菌是否能够分解小行星岩石并帮助提取有用的金属ーー这是外星采矿作业的科学前奏,也是利用细菌进行的类似成功实验的后续。

Crew-1 是2020年和2021年飞龙计划的三次飞行中的第一次。

SpaceX:为 Crew-1 全力以赴

早在 8 年前 NASA 就宣布,首次商业载人飞行定于 2016 年 11 月开启,但这一注定载入航天史册的事件一拖再拖,直至今天。

此次任务官方名称是 Crew-1——无疑,1 代表着首次,标志着政府与商业伙伴持续合作前往国际空间站的开始。

Crew-1 徽章上,有一个龙头、载人龙飞船和数字 1 作为主体。边缘的暗蓝色字母 C 上有 5 个小图标,顺着逆时针方向,依次是国际空间站和代表美国载人航天成就的航天飞机、阿波罗号、水星号、双子星座号。

打破航天器“发射荒”

自从首架航天飞机“哥伦比亚”于1981年升空以来,航天飞机一直是NASA进行载人航天项目、搭建国际空间站的有力工具。但随着“挑战者”号和“哥伦比亚”号航天飞机相继发生事故,加之其余的3架航天飞机逐渐老化,2010年,NASA决定将航天飞机全部退役。2011年7月,“亚特兰蒂斯”号航天飞机成功执行最后一次任务后,航天飞机正式宣告退出历史舞台。

在此之后,美国的载人航天陷入了近10年的空窗期。由于缺乏载人航天器,美国宇航员只能搭乘俄罗斯的“联盟”号飞船进入国际空间站。费用昂贵不说,“寄人篱下”使得国际空间站中NASA宇航员的数量也受到了限制。

不过,NASA显然不会任由这种情况持续太久,但这次研发的主角由他们自己转变为商业公司。在决定退役航天飞机的同一年,NASA就宣布了下一代商业载人航天计划。此后,两家企业——马斯克的SpaceX与波音公司展开了激烈的竞争,而NASA则为两家公司提供资金支持。

其中,波音公司制造的CST-100星际航线(Starliner)飞船于去年年底进行了无人试飞,计划与国际空间站对接。但由于任务计时器出错,飞船燃烧的推进剂超过预期,因而偏离了原定航线,错过了与空间站对接的机会。就在上周,NASA宣布星际航线的下一次无人测试将于2021年一季度进行,而首次载人飞行预计至少要到明年夏天才能进行。

SpaceX龙飞船的研发过程同样历经波折。去年4月,龙飞船在进行发动机自动点火测试时,一个阀门故障导致火箭发射的推进剂泄漏,从而引发连锁反应,导致爆炸。就在当月,龙飞船在返回舱着陆测试中也遭遇了挫折。返回舱配备的4个降落伞中,除去一个为测试系统控制能力而“主动未打开”的,其余3个未能正常打开,导致返回舱高速撞毁。

不过,在查明并解决了一系列问题之后,龙飞船还是抢先一步实现了商业载人航天的目标。今年5月30日,龙飞船已经载着两名宇航员道格拉斯·赫尔利(Douglas Hurley)和罗伯特·贝恩肯(Robert Behnken)前往国际空间站,完成了Demo-2演示任务的最后一环。经过64天的太空之旅,龙飞船在大西洋成功溅落,两名宇航员安全返回。此次任务的成功标志着商业航天时代的开启,并获得了关于运载火箭、龙飞船、地面系统、在轨飞行、对接、返回、着陆等全流程的数据,为飞船最终认证提供了参考。

此后,SpaceX除了等待FAA的最终批准,还进一步改进了之前存在的问题。SpaceX 副总裁汉斯 · 科尼斯曼(Hans Koenigsmann)表示,工程师们发现,再入大气层时的高温对飞船隔热罩造成了过度侵蚀,该公司已经加固了易受影响的部分。其次,在第一次载人飞行时降落伞打开的高度有点低,如今降落伞的高度测量系统也得到了改进。最近,SpaceX 还更换了执行发射任务的猎鹰 9 号火箭的两个发动机,这使发射延误了两周。

经过近半年的等待,NASA于11月10日宣布,FAA对载人龙飞船和猎鹰9号火箭的认证工作已经完成,认为SpaceX有能力运送宇航员往返于轨道,并授予SpaceX 6次乘员运输任务,每次任务将最多搭乘4名航天员,同时向国际空间站运送100千克货物。这是NASA历史上首次给予商用载人航天系统认证。

Crew-1任务的4位宇航员

此次被命名为Crew-1的任务共有4名成员参与,他们分别是NASA宇航员香农·沃克(Shannon Walker)、维克多·格洛弗(Victor Glover)和迈克尔·霍普金斯(Michael Hopkins),以及日本宇航员野口聪一(Soichi Noguchi)。

四名宇航员来自何方?

本次搭载了四名宇航员,比5月份的载人发射多了两人,他们分别是维克托·格洛弗(Victor Glover);迈克尔 霍普金斯(Michael Hopkins);香农·沃克(Shannon Walker)和野口聪一(Soichi Noguchi)。

维克托·格洛弗(Victor Glover)生于1976年4月30日,是SpaceX载人龙飞船的指令长。

1999年,格洛弗毕业于加州理工州立大学,并获普通工程学学士学位。格洛弗有飞行试验工程学、系统工程学和军事作战艺术与科学三个理学硕士学位。2018年8月,格洛弗成为商业载人计划的宇航员之一。

迈克尔·霍普金斯(Michael Hopkins)生于1968年12月28日,现任NASA宇航员。

1991年,霍普金斯进入伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校并获航空航天工程理学学士学位。1992年,他又在斯坦福大学获航空航天工程理学硕士学位。

霍普金斯拥有太空行走经验。2018年8月,霍普金斯和格洛弗被指派乘坐SpaceX载人龙飞船前往国际空间站执行首次载人商业发射任务。

香农·沃克(Shannon Walker)生于1965年6月4日,是一名美国物理学家,2004年入选为NASA宇航员。2010年6月,沃克搭乘联盟号飞船首次进入太空。

1987年,沃克在德克萨斯州莱斯大学毕业,并获物理学学士学位。1987年,沃克在约翰逊航天中心开启职业生涯,任航天飞机机器人飞行控制员。1990年到1993年,沃克向约翰逊航天中心请假去读研究生,其研究领域是太阳风与金星大气的相互作用。

野口聪一(Soichi Noguchi)生于1965年4月15日,是日本航空工程师和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员,还是第五位进入太空的日本宇航员。

野口聪一高中毕业后考入东京大学,分别于1989年和1991年获航空工程学士学位和硕士学位。毕业后,从事过商业发动机空气动力学设计工作。

1996年6月,野口聪一被JAXA选为宇航员候选人后前往NASA约翰逊航天中心进行宇航员培训。野口聪一拥有丰富的太空行走经验。

SpaceX Crew-1成功发射后,野口聪一将是首位同时乘坐过航天飞机、联盟号和龙飞船的非美籍宇航员。

龙飞船内部充满了科技感

载人龙飞船使用了类似阿波罗飞船的太空舱设计,可以容纳7名宇航员。霍普金斯将其命名为“适应力”(Resilience)。霍普金斯说,2020年充满了挑战,我们需要从太空计划中获得正能量。之所以选择这个名字,是因为它不仅与4名宇航员有关,还要为每个人的生活带来一些积极的东西。

太空舱下方连接的是服务舱,这里包含了太阳能电池、散热器、储物空间等。整个龙飞船直径4米,高8.1米,使用了16个天龙座推进器用于在轨道上对飞船的运动状态进行微调,每个推进器在真空环境中可以提供相当于40千克重的力。

载人龙飞船还配备了逃逸系统:8个超级天龙座推进器,每个都能提供相当于7.2吨的推力,从而使载人舱能够在任务的任何阶段迅速脱离,帮助宇航员逃生。

龙飞船的内部也充满了科技感。SpaceX工程师约翰·费德施皮尔(John Federspiel)就介绍称,公司的设计理念就算将飞船打造为“21世纪的飞船”,其内部最显著的特征之一是3块触摸显示屏,飞船的指挥官和驾驶员可以通过屏幕进行操控,彻底改变了用按钮操控飞船的方式。

Crew-1的宇航员计划在太空中停留197天,远超1974年美国太空实验室最后一批机组所创造的84天的美国自身记录。届时他们的接替者将登上另一艘载人龙飞船到来。同时,货运版本的龙飞船还将继续定期运送食物和补给。

SpaceX载人航天计划负责人本吉·里德(Benji Reed)表示,该公司预计将在未来14个月内发射7艘龙飞船,包括3艘载人飞船和4艘货运飞船。他说:“这些飞船的发射意味着,太空中随时都会保留两艘飞船。”

太空中的最大建筑物:国际空间站

载人航天飞行的目的地是国际空间站,国际空间站是目前人类在太空中建造的最大建筑物。

国际空间站总质量达420吨,长109米,宽73米,是目前太空中的最大建筑物。运行在距离地面大约400公里的近地轨道上,速度为每秒7.6公里。

国际空间站是一个拥有现代化科研设备、可开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室,为在微重力环境下开展科学实验研究提供了大量实验载荷和资源,支持人在地球轨道长期驻留。

国际空间站项目由16个国家共同建造、运行和使用,是有史以来规模最大、耗时最长且涉及国家最多的空间国际合作项目。自1998年正式建站以来,经过十多年的建设,于2010年完成建造任务转入全面使用阶段。

目前,国际空间站主要由美国宇航局、俄罗斯国家航天集团、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构和加拿大空间局共同运营。

也许这才是刚刚开始。对于马斯克来说,殖民火星才是终极梦想。(综合)

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