狂飆與狂想中的商業(yè)載人航天

苗千

北京時(shí)間2017年1月15日凌晨，太空探索科技公司在位于美國(guó)加州范登堡空軍基地的發(fā)射場(chǎng)，把一枚70米高的“獵鷹9號(hào)”（Falcon 9）運(yùn)載火箭發(fā)射升空。這枚火箭中載有美國(guó)銥星公司用于第二代銥星系統(tǒng)的70顆通信衛(wèi)星中的10顆。這次成功發(fā)射迅速成為一條世界性的新聞——此前太空探索科技公司在15個(gè)月的時(shí)間里接連經(jīng)歷了兩次火箭發(fā)射失敗，這次雙方都無法承擔(dān)火箭發(fā)射失敗的后果。

在火箭發(fā)射的過程中，有太多的偶然因素可能導(dǎo)致發(fā)射失敗。就在2017年首次成功的火箭發(fā)射前4個(gè)半月的2016年9月，在一次計(jì)劃發(fā)射幾天前的引擎測(cè)試中，一枚“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭發(fā)生了爆炸，火箭連同上面已經(jīng)裝載的價(jià)值2億美元的以色列Amos-6通信衛(wèi)星化為灰燼。2015年6月28日，一枚“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭在升空2分多鐘后發(fā)生了爆炸。在這兩次事故之前太空探索科技公司已經(jīng)有連續(xù)20次的成功發(fā)射記錄，馬斯克也承認(rèn)可能是人們因此有所懈怠，而接連的兩次爆炸不僅使太空探索科技公司在財(cái)務(wù)上受到重創(chuàng)，也讓他們陷入了短暫的休眠期，盡力尋找火箭頻繁發(fā)生爆炸的原因，同時(shí)為下一次發(fā)射做準(zhǔn)備。

每一次火箭爆炸不僅會(huì)給太空探索科技公司帶來大約2.5億美元的損失和潛在客戶的流失，也會(huì)讓這家公司所標(biāo)榜的快速精實(shí)（Fast and Lean）的火箭發(fā)射技術(shù)聽上去不再值得信賴。不僅如此，按計(jì)劃太空探索科技公司將從2017年11月開始，陸續(xù)把美國(guó)航空航天局的宇航員從美國(guó)本土送上國(guó)際空間站，連續(xù)的火箭爆炸很可能讓他們失去美國(guó)航空航天局這個(gè)目前最大的客戶。太空探索科技公司急需一次成功的火箭發(fā)射以挽回自己的形象，重新贏得客戶的信心。僅僅幾個(gè)月之后，幾個(gè)部門的聯(lián)合調(diào)查顯示，是因?yàn)椤矮C鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭中存儲(chǔ)液氦的容器發(fā)生故障導(dǎo)致了爆炸。人們?cè)敢庀嘈?，查明了事故原因并進(jìn)行了改進(jìn)的獵鷹火箭已經(jīng)值得信賴。

可想而知，2017年1月的火箭發(fā)射如果再次失敗，太空探索科技公司很可能將從此一蹶不振。結(jié)果最終讓所有人都松了一口氣，發(fā)射幾分鐘之后，“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭的第一部分如預(yù)期落在了太平洋上的一個(gè)浮動(dòng)平臺(tái)上被回收（這是太空探索科技公司第五次在海上回收火箭，首次在太平洋上進(jìn)行回收，也是他們回收的第七枚火箭）；發(fā)射1小時(shí)15分之后，銥星公司的10顆衛(wèi)星安全進(jìn)入軌道，此次發(fā)射宣告成功。

這一次火箭發(fā)射成功可以為太空探索科技公司換來一些喘息和休整的時(shí)間，但“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭的安全問題始終是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。就在這次發(fā)射之前的2017年1月11日，美國(guó)航空安全咨詢小組（Aerospace Safety Advisory Panel）仔細(xì)檢查了“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭，在他們的年度報(bào)告中又一次表達(dá)了對(duì)其安全性的擔(dān)憂。通常的發(fā)射流程是在火箭發(fā)射前幾小時(shí)為其注入燃料，然后讓宇航員們進(jìn)入艙內(nèi)，隨后點(diǎn)火進(jìn)行發(fā)射，但“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭為了能夠使用超低溫液氧燃料，改變了這個(gè)流程。他們計(jì)劃在為美國(guó)航空航天局運(yùn)送宇航員時(shí)，先讓宇航員們進(jìn)入火箭艙內(nèi)，然后在發(fā)射半小時(shí)之前為火箭注入燃料，之后迅速進(jìn)行發(fā)射，這種“加上燃料就走”（Load and Go）的反常程序可能會(huì)給宇航員們帶來額外的危險(xiǎn)。航空安全咨詢小組的這份報(bào)告難免會(huì)讓美國(guó)航空航天局心生疑慮。

無論如何，太空探索科技公司在2017年都還有一系列的發(fā)射任務(wù)，其中包括來自美國(guó)航空航天局和美國(guó)軍方的訂單，在未來的18個(gè)月里他們還要為銥星公司繼續(xù)進(jìn)行另外的6次衛(wèi)星發(fā)射，每一次都不容有失。太空探索科技公司聲稱，計(jì)劃中還有總價(jià)值超過100億美元的70次火箭發(fā)射。而實(shí)際上，在2017年里除了令人目不暇接的各個(gè)發(fā)射任務(wù)之外，太空探索科技公司更引人關(guān)注的，是他們計(jì)劃中的幾個(gè)新項(xiàng)目，這才是決定這家志在太空的公司命運(yùn)的關(guān)鍵。

太空探索科技公司最大的優(yōu)勢(shì)就在于火箭發(fā)射的費(fèi)用相對(duì)低廉，而為了盡可能降低每一次的發(fā)射成本，他們正在嘗試使用已經(jīng)發(fā)射過的火箭推進(jìn)器進(jìn)行重新發(fā)射，這個(gè)原定在2016年進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃因?yàn)榇饲暗幕鸺l(fā)射爆炸被推遲到了2017年。盡管已經(jīng)數(shù)次實(shí)現(xiàn)了在海上回收火箭，但人類還從沒有過回收火箭重復(fù)使用的先例，要使這些火箭推進(jìn)器可以被重新使用，肯定需要花費(fèi)大量的時(shí)間和維護(hù)費(fèi)用，很多技術(shù)細(xì)節(jié)也還不清楚，存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。正因?yàn)槿绱耍仗剿骺萍脊臼欠窨赡茉?017年首次實(shí)現(xiàn)這個(gè)突破也就格外令人期待。

相比于人們已經(jīng)熟悉的“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭，太空科技探索公司正在建設(shè)的另一款火箭堪稱巨無霸，這就是尚未露面的獵鷹重型運(yùn)載火箭（Falcon Heavy）。這款動(dòng)力強(qiáng)勁的火箭在理論上足以把大量的載荷一直運(yùn)送到火星。如果這款火箭能夠如預(yù)期在2017年上半年投入使用，它將成為人類歷史上功能最強(qiáng)大的運(yùn)載火箭——它將可以一次性向近地軌道運(yùn)送54噸的物品，相對(duì)來說運(yùn)送貨物的價(jià)格也就更加低廉，每次飛行僅需花費(fèi)9000萬美元。一旦成功，這款產(chǎn)品必將對(duì)全世界的重型火箭運(yùn)載市場(chǎng)造成極大的沖擊。

人們對(duì)于這款遲遲不肯露面的火箭并非沒有疑慮。為了獲得強(qiáng)大的動(dòng)力，這款由三級(jí)構(gòu)成的重型運(yùn)載火箭的第一級(jí)是由三個(gè)“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭組成，每個(gè)“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭擁有9個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，因此獵鷹重型運(yùn)載火箭擁有27個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，這意味著它擁有極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，難免讓人對(duì)它的穩(wěn)定性感到擔(dān)心。在太空探索科技公司的網(wǎng)站上可以查到，已經(jīng)有6家公司預(yù)訂了獵鷹重型運(yùn)載火箭的發(fā)射服務(wù)。按照計(jì)劃，在2017年第二季度和第三季度就分別有一次這種重型運(yùn)載火箭的發(fā)射任務(wù)。

可以說，在2017年上半年幾次運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)以及獵鷹重型運(yùn)載火箭的亮相是否成功，將決定太空探索科技公司未來命運(yùn)的走向。但是人們也不會(huì)忘記這家公司提出的最終目標(biāo)——公司的網(wǎng)站上介紹：“太空探索科技公司設(shè)計(jì)、制造，并且發(fā)射先進(jìn)的火箭和宇宙飛船。這家公司成立于2002年，致力于為航天技術(shù)帶來革命，最終目標(biāo)是可以使人類在其他行星上生活?！睘榱藢?shí)現(xiàn)這個(gè)偉大的目標(biāo)，太空探索科技公司的創(chuàng)始人馬斯克推出了一個(gè)宏偉的星際交通系統(tǒng)（Interplanetary Transport System）。這個(gè)系統(tǒng)計(jì)劃一次可以把上百人從地球運(yùn)送到火星，馬斯克希望通過這個(gè)星際交通系統(tǒng)，在本世紀(jì)末能有100萬地球人選擇在火星定居，并最終在火星建立永久的可以自給自足的人類定居點(diǎn)。

夢(mèng)想家馬斯克希望建造的是一架主體由碳纖維構(gòu)成的巨大火箭，這將比傳統(tǒng)的金屬材料更輕并且更堅(jiān)固，由液氧和液態(tài)甲烷的燃燒產(chǎn)生動(dòng)力，這樣的火箭將足以把550噸的貨物運(yùn)送到近地軌道，也足以往返于地球和火星之間進(jìn)行運(yùn)輸。除此之外，馬斯克還希望每個(gè)人由地球前往火星的費(fèi)用可以被限制在20萬美元以內(nèi)，這個(gè)價(jià)格可以使更多的家庭能夠承受，因而更愿意前往火星定居——但是他估計(jì)星際交通系統(tǒng)的研發(fā)費(fèi)用將需要上百億美元。目前，太空探索科技公司每年還只是投資數(shù)千萬美元在這個(gè)野心勃勃的計(jì)劃之中，因此現(xiàn)在談?wù)撨@個(gè)計(jì)劃的未來可能還為時(shí)尚早。

在探索太空這個(gè)新興的商業(yè)領(lǐng)域中，馬斯克并不是唯一一個(gè)懷著狂熱夢(mèng)想的特立獨(dú)行的創(chuàng)業(yè)者。一位與他形象頗為類似的英國(guó)商業(yè)奇才，也正在太空中進(jìn)行著前所未有的創(chuàng)業(yè)狂想。英國(guó)維珍銀河公司是由英國(guó)企業(yè)家理查德·布蘭森（Richard Branson）創(chuàng)立，這家公司的目標(biāo)是能夠在未來幾年里帶領(lǐng)游客進(jìn)行地球亞軌道飛行，讓普通人也可以實(shí)現(xiàn)成為宇航員的夢(mèng)想。

維珍銀河為尚在計(jì)劃中的太空旅游項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一條獨(dú)特的飛行路線：首先由一架飛機(jī)搭載著一架“太空船”飛行器飛到高空，而后這架太空船脫離它所搭載的飛機(jī)，帶著旅客們進(jìn)行獨(dú)立飛行。旅客們將可以短暫地脫離地球大氣層，在地球的亞軌道上飛行幾分鐘之后再返回地面。這種新奇的太空旅游所需的兩種飛行器都需要特殊設(shè)計(jì)和制造。在參考了魯坦公司和縮尺復(fù)合體公司設(shè)計(jì)的太空飛機(jī)“太空船1號(hào)”（Space Ship One）之后，維珍銀河與縮尺復(fù)合體公司共同制造了“太空船2號(hào)”（Space Ship Two）。計(jì)劃中“太空船2號(hào)”首先由一架名為“白色騎士2號(hào)”（White Knoght Two）的飛機(jī)載上高空，而后開始獨(dú)立飛行，進(jìn)入地球亞軌道。

“白色騎士2號(hào)”是一種定制的四引擎雙機(jī)身飛行器，由它負(fù)載著“太空船2號(hào)”可以到達(dá)1.5萬米的高度。這種雙機(jī)身的設(shè)計(jì)使兩個(gè)機(jī)身之間可以有足夠的空間攜帶“太空船2號(hào)”?！鞍咨T士2號(hào)”的飛行員坐在右側(cè)的機(jī)艙中，兩個(gè)機(jī)艙同樣可以用于搭載乘客或是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。“太空船2號(hào)”則是一種造型獨(dú)特、最多可以承載8人、可以重復(fù)使用的飛行器，它由配置的混合式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供強(qiáng)勁的動(dòng)力。

“太空船2號(hào)”可以搭載6名乘客和2名飛行員一同進(jìn)入太空。除了讓乘客們可以在100公里的高度俯視地球之外，這種獨(dú)特的太空飛行還可以使乘客在地球亞軌道上有幾分鐘的微重力體驗(yàn)。布蘭森保證在太空船內(nèi)會(huì)有足夠?qū)挸ǖ目臻g，讓每個(gè)乘客都有機(jī)會(huì)離開座椅，體驗(yàn)在太空中飄浮的奇妙感受，還會(huì)有足夠大的窗戶讓乘客可以以前所未有的高度和角度觀看地球。而這樣的一次商業(yè)飛行，預(yù)計(jì)費(fèi)用也將在20萬美元以下。

由于各種原因，維珍銀河的商業(yè)太空旅游計(jì)劃也不斷被推遲，但人們?nèi)詴r(shí)常能聽到這個(gè)項(xiàng)目取得進(jìn)展或是遇到挫折的消息。布蘭森最初計(jì)劃維珍銀河在2007年就正式運(yùn)行這個(gè)旅游項(xiàng)目，然而在2007年進(jìn)行的一次地面測(cè)試中飛行器發(fā)生了爆炸。2009年12月，維珍銀河擁有了第一架“太空船2號(hào)”，它被命名為“VSS Enterprise”。VSS Enterprise在2010年7月第一次進(jìn)行了有人駕駛的飛行試驗(yàn)，隨后又進(jìn)行了總共超過6個(gè)小時(shí)的飛行試驗(yàn)，雖然前三次的飛行試驗(yàn)都獲得了成功，但在2014年10月進(jìn)行的第四次飛行試驗(yàn)中，由于飛行員操作失當(dāng)，飛機(jī)在空中解體，兩位飛行員一死一傷。這次失敗使維珍銀河的太空旅游項(xiàng)目一時(shí)陷入停滯。

第二架“太空船2號(hào)”被命名為“VSS Unity”，它在2016年2月19日初次亮相，又在2016年12月3日進(jìn)行了第一次滑翔飛行。飛行測(cè)試工程師駕駛著“白色騎士2號(hào)”把“太空船2號(hào)”帶上天空，在1小時(shí)10分鐘之后，飛行員駕駛的“太空船2號(hào)”滑翔回到了地面。之后這架太空飛機(jī)在2016年12月22日又進(jìn)行了第二次飛行試驗(yàn)。進(jìn)入2017年后，“太空船2號(hào)”還會(huì)進(jìn)行更多的滑翔試驗(yàn)。如果順利，它將進(jìn)一步進(jìn)行動(dòng)力飛行試驗(yàn)——“太空船2號(hào)”將啟動(dòng)引擎，使它的最大速度達(dá)到1馬赫，讓人檢驗(yàn)它在超越聲速過程中的飛行表現(xiàn)，然后再逐漸提高速度。

太空旅游觀光不是維珍銀河經(jīng)營(yíng)的唯一項(xiàng)目。維珍銀河在2011年就和美國(guó)航空航天局簽署協(xié)議，將進(jìn)行科學(xué)研究飛行，也同意把美國(guó)西南研究院的科學(xué)家們送上太空，幫助他們進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)。不僅如此，布蘭森在2012年宣布，維珍銀河將在2016年進(jìn)行商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射。這個(gè)被命名為“LauncherOne”的小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射項(xiàng)目，將由維珍銀河自己研發(fā)的液體燃料動(dòng)力火箭來完成。

按照最初的設(shè)想，這樣的小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)同樣由“白色騎士2號(hào)”搭載著火箭到大氣層邊緣進(jìn)行發(fā)射，但因?yàn)椤鞍咨T士2號(hào)”將頻繁用于“太空船2號(hào)”的飛行，在2015年12月，同屬維珍集團(tuán)的維珍航空公司一架外號(hào)為“宇宙女孩”（Cosmic Girl）的波音747-400型客機(jī)在經(jīng)過改造之后，被分配用來在1萬米以上的高空進(jìn)行火箭發(fā)射。

根據(jù)不同的項(xiàng)目和天氣情況，LaucherOne可以選擇在很多地點(diǎn)進(jìn)行發(fā)射而不受發(fā)射場(chǎng)的限制。與建造體積越來越大、載荷也越來越大的火箭設(shè)計(jì)項(xiàng)目背道而馳，LauncherOne項(xiàng)目希望可以填補(bǔ)大項(xiàng)目的空白，盡量開發(fā)小型低價(jià)的商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場(chǎng)，讓這種小型衛(wèi)星不用再必須等到其他大衛(wèi)星進(jìn)行發(fā)射的時(shí)候才能“搭車”共同發(fā)射。

維珍銀河的CEO、此前曾在美國(guó)航空航天局任職的喬治·懷特塞茲（George Whitesides）認(rèn)為一切準(zhǔn)備就緒之后，LaucherOne理想的發(fā)射頻率是每個(gè)月兩到三次。目前維珍銀河已經(jīng)簽訂了幾個(gè)在2018年發(fā)射小型衛(wèi)星的商業(yè)合同。不僅如此，維珍銀河發(fā)現(xiàn)很多衛(wèi)星公司設(shè)計(jì)的第二代衛(wèi)星，往往會(huì)比上一代衛(wèi)星更重，因此他們計(jì)劃要把LaucherOne項(xiàng)目的火箭載荷進(jìn)一步提高到400公斤。維珍銀河將在2017年下半年進(jìn)行LauncherOne項(xiàng)目的第一次試驗(yàn)，這種突破常規(guī)的火箭發(fā)射方式屆時(shí)也必將吸引全世界的關(guān)注。

包含著科技、狂想的元素，加上對(duì)于商業(yè)成功的渴望，讓很多看似瘋狂的想法成為可能，這正是目前太空探索科技公司和維珍銀河給人們的印象。這些探索太空的科技公司敢于打破常規(guī)，制定出的一些計(jì)劃難免看上去過于不切實(shí)際，但它們?cè)诓粩嗟氖∵^程中所實(shí)現(xiàn)的一次次突破，又會(huì)讓人有所期待。商業(yè)載人航天領(lǐng)域眾多標(biāo)志性的事件都將在今年發(fā)生，這個(gè)新興的商業(yè)領(lǐng)域?qū)⑾蚰膫€(gè)方向發(fā)展，2017年將會(huì)是一個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)。