“載人龍”升空，商業(yè)載人航天正式開啟

文/張雪松 航小宇

▲ 獵鷹9號火箭送載人龍飛船升空

北京時(shí)間11月16日8時(shí)27分，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）載人龍飛船由獵鷹9-1.2型火箭從卡納維拉爾角肯尼迪航天中心第39A號發(fā)射臺發(fā)射升空，執(zhí)行美國宇航局（NASA）商業(yè)載人運(yùn)輸計(jì)劃下的首次正式飛行任務(wù)，任務(wù)代號“Crew-1”或“PCM-1”。約12分鐘后，船箭分離。11月17日12點(diǎn) 30分左右 ，載人龍飛船和國際空間站成功對接，4名航天員順利登站。

▲ 發(fā)射前的準(zhǔn)備

▲ 第一次正式載人任務(wù)的“龍”飛船

今年5月31日，載人龍飛船執(zhí)行了名為DM-2的演示驗(yàn)證飛行，將2名航天員送往國際空間站并安全返回，為載人龍飛船開始正式執(zhí)行定期的商業(yè)載人飛行任務(wù)鋪平了道路。載人龍飛船接下來擬正式投入運(yùn)行，承擔(dān)國際空間站航天員的定期輪換任務(wù)，不過好事多磨，發(fā)射時(shí)間從8月一路推遲到11月。原計(jì)劃于北京時(shí)間15日實(shí)施的本次發(fā)射，由于天氣原因推遲到了16日。此次飛行成功宣告美國載人航天發(fā)射能力的正式恢復(fù)。

“載人龍”執(zhí)證上崗

Crew-1任務(wù)作為美國宇航局，也是太空探索技術(shù)公司的第一次商業(yè)航天正式載人飛行，雖然發(fā)射多次拖延但也有不少可圈可點(diǎn)之處。從Crew-1任務(wù)開始，載人龍飛船將開始常態(tài)化飛行，每年發(fā)射往返國際空間站。載人龍飛船每次任務(wù)將搭載4名航天員，任務(wù)周期180天，4人制的載人龍飛船將讓國際空間站的常駐人數(shù)從6人增加到7人。

美國宇航局11月10日簽署了名為“載人評級認(rèn)證計(jì)劃”的一份文件，正式確認(rèn)太空探索技術(shù)公司達(dá)到該局對采用載人龍飛船和獵鷹9號火箭安全運(yùn)送航天員的要求，從而允許該公司啟動常態(tài)化的空間站機(jī)組輪換飛行任務(wù)，標(biāo)志著“載人龍”項(xiàng)目正式從研制階段轉(zhuǎn)入使用階段。本次評審?fù)瑫r(shí)也是載人龍飛船認(rèn)證工作的一個重要環(huán)節(jié)。評審分析研究了多項(xiàng)地面測試、飛船發(fā)射逃逸系統(tǒng)驗(yàn)證以及不載人和載人試飛的數(shù)據(jù)。

美國宇航局稱，太空探索技術(shù)公司的載人運(yùn)輸系統(tǒng)，是自近40年前的航天飛機(jī)以來首個經(jīng)其認(rèn)證，可用于執(zhí)行常態(tài)化航天員運(yùn)輸任務(wù)的系統(tǒng)。它也是經(jīng)美國宇航局認(rèn)證可用來執(zhí)行地球軌道任務(wù)的第一種商業(yè)載人飛行器。另外，本次飛行還是由美國聯(lián)邦航空局（FAA）商業(yè)航天運(yùn)輸辦公室發(fā)放許可的首次軌道載人飛行任務(wù)。FAA負(fù)責(zé)發(fā)射和再入過程中的公共安全。

這次發(fā)射成功也為商業(yè)太空旅游鋪平了道路。美國公理航天公司就和太空探索技術(shù)公司合作，計(jì)劃明年使用載人龍飛船運(yùn)送3位商業(yè)游客前往國際空間站。這個名為AX-1的商業(yè)飛行任務(wù)乘客，很可能就包括著名影星湯姆·克魯斯及導(dǎo)演道格·利曼，他們將在國際空間站上實(shí)地拍攝一部太空電影。

執(zhí)行首飛航天員來自何方

Crew-1任務(wù)的航天員經(jīng)歷各不相同。指令長邁克爾·霍普金斯曾是國際空間站第37/38宇航組的乘員，乘坐俄羅斯的聯(lián)盟TMA-10M飛船前往國際空間站。根據(jù)事先安排，作為一名美國空軍上校，霍普金斯還將在站上正式宣誓進(jìn)入美國太空軍服役。同已加入太空軍的另外數(shù)百名空軍官兵一樣，霍普金斯為自愿調(diào)動。他由此將成為在美國宇航局航天員大隊(duì)服役的首位太空軍軍人。

航天員維克多·格洛弗是美國宇航局的第21批航天員，這是他首次執(zhí)行太空飛行任務(wù)。

▲ 獵鷹9B1058.1火箭

飛行任務(wù)專家香農(nóng)·沃克曾乘坐聯(lián)盟TMA-19號飛船，作為國際空間站第24/25宇航組乘員常駐空間站。

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)航天員野口聰一的飛行經(jīng)驗(yàn)最為豐富，他在2005年乘坐發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)執(zhí)行過STS-114任務(wù)，也曾作為國際空間站第23/23宇航組的一員，乘坐聯(lián)盟TMA-17號飛船前往國際空間站。他是第五位進(jìn)入太空的日本航天員，是第三位乘坐三種不同類型飛船進(jìn)入太空的航天員，也是首位同時(shí)乘坐過航天飛機(jī)、“聯(lián)盟號”和“龍”飛船的非美籍航天員。

并沒有實(shí)現(xiàn)的快速對接模式

載人飛船常被稱為太空巴士，但飛船返回艙空間狹小，幾個人窩在里面實(shí)在不舒服。早期航天員幾乎都是軍人出身，加強(qiáng)紀(jì)律性忍忍也就過去了，但隨著太空活動的增加，尤其是任務(wù)專家甚至太空游客的出現(xiàn)，再繼續(xù)擠在里面好幾天就實(shí)在勉為其難。

▲ 美國宇航局局長布萊登斯廷和SpaceX公司總裁兼首席運(yùn)營官肖特韋爾前往送行

▲ 前往發(fā)射場

▲ 載人龍?jiān)趶S房測試

飛船的快速對接技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用，并成為俄羅斯航天的經(jīng)典發(fā)射模式。載人龍飛船有一個更大的返回艙，航天員的飛行體驗(yàn)稍微好一些，Crew-1任務(wù)中也曾計(jì)劃挑戰(zhàn)快速對接技術(shù)，但遺憾的是，由于此次任務(wù)發(fā)射窗口的推遲，載人龍飛船錯過了快速對接的軌道窗口，只能放棄發(fā)射后8.5小時(shí)內(nèi)與國際空間站對接的安排，繼續(xù)沿用常規(guī)交會對接方案，飛行時(shí)間也長達(dá)27.5小時(shí)。

2020年9月29日，指令長邁克爾· 霍普金斯曾經(jīng)在美國宇航局新聞發(fā)布會上透露，本次的載人龍飛船已被命名為“堅(jiān)韌號”。選用這一名字是要反映該機(jī)組、太空探索技術(shù)公司和美國宇航局團(tuán)隊(duì)乃至全美和全世界在充滿挑戰(zhàn)的2020年里的良好表現(xiàn)。執(zhí)飛“驗(yàn)證”2載人試飛任務(wù)的兩名航天員給他們的飛船所起的名字是“奮進(jìn)號”。

商業(yè)飛船載人龍勝出

2011年7月21日阿特蘭蒂斯號航天飛機(jī)返回地球，宣告了美國長達(dá)30年的航天飛機(jī)時(shí)代的終結(jié)。航天飛機(jī)是一種性能強(qiáng)大的航天器，但并沒有達(dá)到降低發(fā)射成本的預(yù)期效果，安全性卻比載人飛船低，綜合費(fèi)效比難以令人滿意。

美國載人航天在此之前就決定轉(zhuǎn)向深空探索，研制獵戶座載人飛船及其配套火箭，前往月球和更遠(yuǎn)的深空。當(dāng)然美國人也沒有放棄近地軌道，航天飛機(jī)退役前美國宇航局就啟動了商業(yè)載人項(xiàng)目，推動研制商業(yè)載人飛船，滿足廉價(jià)高效往返國際空間站的需求。

2014年9月16日，美國宇航局正式宣布，太空探索技術(shù)公司的載人龍飛船和波音公司的星際線飛船共同贏得商業(yè)載人飛船合同，將在未來幾年內(nèi)完成商業(yè)載人飛船的研制和試驗(yàn)。這兩種商業(yè)載人飛船將承擔(dān)向國際空間站往返運(yùn)送航天員的任務(wù)，它們將讓美國人往返國際空間站不再依賴俄羅斯的聯(lián)盟號載人飛船。但目前考慮到美國宇航局的獵戶座飛船不僅進(jìn)度堪憂而且價(jià)格極為昂貴，已經(jīng)不可能像最初設(shè)想的那樣前往國際空間站。

2014年發(fā)布的價(jià)值68億美元的合同中，波音公司拿到42億美元而太空探索技術(shù)公司只有26億美元。大家一致認(rèn)為，太空探索技術(shù)公司的載人龍飛船更先進(jìn)并帶有科幻感，但其激進(jìn)使用新技術(shù)，無論是可靠性還是研制進(jìn)度都讓人捏一把汗；而波音公司畢竟是老牌軍工和航天巨頭，美國所有的載人航天器，從水星號、雙子星座號、阿波羅號飛船到航天飛機(jī)，它們的研制部門都已經(jīng)合并到波音公司，沒有人比“波音”更懂研制載人飛船了。然而，令人哭笑不得的是，最后的結(jié)果恰好相反，波音公司的星際線飛船不僅研制進(jìn)度更慢，而且出了更多的問題。尤其是在首次驗(yàn)證飛行中，飛船沒能進(jìn)入預(yù)定軌道，反推離軌返回時(shí)也差點(diǎn)點(diǎn)火失敗，著陸時(shí)降落傘還有一個沒打開，首飛可以說是灰頭土臉。

載人龍飛船相比之下要好得多，第一次驗(yàn)證飛行DM-1圓滿成功不說，第二次驗(yàn)證飛行DM-2也沒出岔子。本來美國宇航局只打算讓DM-2飛船對接空間站飛14天，后來看到飛船表現(xiàn)如此出色，干脆延長飛行時(shí)間直到8月2日才和國際空間站分離返回地球。毫不夸張地說，載人龍飛船已經(jīng)從人們心中的備胎轉(zhuǎn)正，在商業(yè)載人飛船的競爭中完全勝出。美國宇航局和太空探索技術(shù)公司隨后將使用載人龍飛船開始常態(tài)化商業(yè)載人飛行任務(wù)，也就是國際空間站的定期輪換飛行任務(wù)。首次正式飛行任務(wù)Crew-1中搭乘載人龍飛船的， 是國際空間站第64宇航組。

正式首飛任務(wù)好事多磨

載人龍飛船修成正果，這次發(fā)射任務(wù)是美國載人航天發(fā)射能力完全恢復(fù)的標(biāo)志，也是載人龍飛船執(zhí)行正式載人航天任務(wù)的開始，然而載人龍飛船走向發(fā)射的道路卻不太順利。

太空探索技術(shù)公司載人龍飛船的DM-2驗(yàn)證飛行任務(wù)成功后，美國宇航局同意后續(xù)任務(wù)中使用二手火箭和飛船，但Crew-1任務(wù)仍然使用了全新的獵鷹9號火箭，而不是經(jīng)過飛行檢驗(yàn)的二手火箭?；鸺炯売诮衲?月14日進(jìn)入發(fā)射場，飛船的制造也相當(dāng)順利，但隨后就諸事不順起來。

▲ 載人龍飛船和登船擺臂的科幻既視感

▲ crew-1任務(wù)4名航天員

Crew-1成員輪換任務(wù)原定今年8月30日發(fā)射，但8月14日美國宇航局宣布任務(wù)推遲。由于天鵝座貨運(yùn)飛船預(yù)計(jì)于9月29日發(fā)射，而聯(lián)盟MS-17載人飛船于10月14日發(fā)射，這些飛船對接國際空間站帶來的影響，讓載人龍飛船不得不推遲到10月23日或是更晚發(fā)射。

8月18日，載人龍飛船抵達(dá)佛羅里達(dá)州的卡納維拉爾角發(fā)射基地。同一天，火箭第二級在得克薩斯州的麥格雷戈試驗(yàn)場進(jìn)行了靜態(tài)點(diǎn)火，一切看起來仍然正常。然而，10月初獵鷹9號火箭嘗試發(fā)射GPS導(dǎo)航定位衛(wèi)星時(shí)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)異常，而載人的Crew-1任務(wù)對火箭可靠性和安全性要求極為苛刻，這下發(fā)射進(jìn)度自然雪上加霜了。太空探索技術(shù)公司調(diào)查后表示，梅林1D發(fā)動機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器壓力異常，是安全溢流閥堵塞導(dǎo)致的，該公司正在加強(qiáng)對發(fā)動機(jī)零部件的檢查，尤其是對閥門的檢查，并和供應(yīng)商合作解決未來發(fā)動機(jī)零部件的隱憂。

美國宇航局對獵鷹9號火箭發(fā)動機(jī)的問題，也提出了嚴(yán)格的要求，畢竟Crew-1載人任務(wù)人命關(guān)天。美國宇航局要求必須確認(rèn)獵鷹9號火箭發(fā)動機(jī)異常的原因，整改后通過連續(xù)兩次發(fā)射的驗(yàn)證，才能發(fā)射載人龍飛船。此后GPS SV4衛(wèi)星發(fā)射成功，而歐空局的哨兵-6衛(wèi)星卻從11月11日發(fā)射推遲到21日，美國宇航局只好放寬要求，允許11月15日發(fā)射載人龍飛船。然而“載人龍”的磨難還沒結(jié)束，天公不作美，颶風(fēng)Eta正在北上，11月中旬影響到佛羅里達(dá)州及其附近海域，由于預(yù)定回收海域風(fēng)浪大，獵鷹9號火箭的發(fā)射時(shí)間推遲到16日，真可謂好事多磨。

▲ 獵鷹9火箭尾焰

不過話說回來，塞翁失馬焉知非福。美國宇航局一直對重復(fù)使用的獵鷹火箭持懷疑態(tài)度，覺得上過天的火箭可靠性堪憂，簽訂合同時(shí)曾強(qiáng)制要求必須使用一手獵鷹火箭和載人龍飛船，不過DM-2驗(yàn)證任務(wù)成功前后，宇航局的紅線一退再退，先后允許使用二手火箭和飛船，現(xiàn)在甚至為了回收火箭推遲發(fā)射時(shí)間。這么短的時(shí)間內(nèi)180度的大轉(zhuǎn)彎，是對太空探索技術(shù)公司努力發(fā)展重復(fù)使用航天器的最大肯定。

馬斯克未能到場

由于感染了新冠病毒，太空探索技術(shù)公司首席執(zhí)行官馬斯克無緣同美國宇航局局長布萊登斯廷一道到場為航天員送行。代替他的是公司總裁兼首席運(yùn)營官肖特韋爾。

馬斯克11月13日發(fā)推稱，自己當(dāng)天做了4次測試，其中兩次陰性，另兩次陽性。他稱這4次同樣項(xiàng)目的測試由同一位護(hù)士采用同一臺機(jī)器進(jìn)行，并稱自己做的是美國藥企BD公司的快速抗原檢測。馬斯克還寫道，“有些東西極為虛假”。他稱自己還做了通常更準(zhǔn)的PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）測試，但尚未拿到結(jié)果。馬斯克次日稱，自己“很可能”得了中度的新冠肺炎，但繼續(xù)對測試準(zhǔn)確性表示懷疑，稱“不同實(shí)驗(yàn)室結(jié)果大相徑庭”。馬斯克一直對新冠病毒表示不屑?！?/p>