SpaceX載人龍飛船的成功發射,標志著該公司成為歷史上首個成功將人類送上太空的私營公司,該事件也是美國載人航天走出陰霾,獲得新生的一次里程碑。
騰訊新聞《潛望》紀振宇 5月30日發自硅谷
幾天前因天氣原因推遲后,Space X獵鷹9號火箭30日再度試射并成功將兩名宇航員送入太空。如果接下來一切順利,他們將接駁國際空間站,并開始接下來持續數月的太空任務。
在這一成功發射的背后,是美國載人航天從過去暗淡的10年中逐漸走出,并試圖重啟的艱難歷程。2003年,美國哥倫比亞號航天飛船失事,造成7名宇航員喪生,該事件令美國載人航天事業陷入最低谷。2011年,美國載人航天項目全面停止,接下來近10年間,美國不得不依賴俄羅斯的火箭,將自己的宇航員送上國際空間站。
但就在面對重大航天事故和外界嚴厲抨擊指責的同時,美國政府開始痛定思痛,醞釀新一輪航天計劃。在2011年,也就是之前的載人航天項目正式取消的同一年,美國“商業宇航計劃”應運而生,該計劃的核心是:隸屬于美國聯邦政府的美國宇航局與私營部門展開合作,探索新的從事載人航天的方案。
在這一全新計劃下,美國宇航局的角色發生根本性轉變,從一切由自己來變成提供資金的贊助方,通過內部競爭機制,選擇最優越的合作伙伴,波音和SpaceX便是在這一過程中脫穎而出的私營公司。
SpaceX載人龍飛船的成功發射,標志著該公司成為歷史上首個成功將人類送上太空的私營公司,該事件也是美國載人航天走出陰霾,獲得新生的一次里程碑。與此同時,SpaceX作為過去10年中最為成功、對行業產生重大顛覆影響的私營太空公司,其向地球以外空間的更深處不斷探索的步伐仍將繼續。
哥倫比亞號事故與美國政府的痛定思痛
在SpaceX載人航天項目進行之前,美國的第四次載人航天項目—太空穿梭計劃(Space Shuttle Program)起始于1981年,終止于2011年,在這30年間,該項目在太空探索、國際空間站建設、衛星建設等方面獲得了許多成就,但由于兩次嚴重事故,導致14名宇航員喪生,使得美國政府重新調整載人航天項目,并在2011年正式終止。
時至今日,2003年的那一場哥倫比亞號航天飛船事故依然讓許多人記憶猶新,在那次事故中,由于火箭發射過程中,部分隔熱泡沫脫落,擊中機身復合材料板,造成了一個直徑15厘米至25厘米的洞,導致高溫氣體在哥倫比亞號再次回歸大氣層時進入機翼,最終,飛船上的7名宇航員在回歸地球的過程中全部不幸遇難。
這起重大事故發生后,美國載人航天計劃立即宣布暫停,原先計劃中的國際空間站的建設規劃也被無限期推遲,此后,美國再無從美國本土發射的載人火箭,只是通過俄羅斯的載人航天項目,將部分宇航員送入國際空間站從事相關的空間站建設和太空探索、科研調查等工作。2011年,美國第四輪載人航天項目正式宣告終結,該項目的總預算高達1960億美元。
內部賽馬機制
在項目終結的同時,美國宇航局的航天項目也飽受批評,其中受到最多詬病的是由于項目在設計、管理、安全等方面的一系列問題,導致項目最終的投入已經遠遠超出此前的預算。
按照2011年的有關數據顯示,美國宇航局航天飛機每次執行飛行任務的總費用高達4.5億美元,按照到達近地軌道的成本來計算,約每運載一千克需每1.8萬美元。與此相比,俄羅斯當時依然基于1965年設計規劃的運載火箭,每次執飛成本僅為1.1億美元,每運送1千克至近地軌道僅需5000美元。
事實上,如果將火箭的設計、維護成本也考慮在內,美國宇航局平均每次太空飛行任務的花費更是高達驚人的15億美元,或每運送1千克至近地軌道需6萬美元。
為了應對這一尷尬局面,同時擺脫載人航天對俄羅斯項目的依賴,一項新的計劃,開始在美國宇航局內部醞釀,而這一計劃的核心,便是與私營部門的合作。
2011年,就在美國第4代載人航天計劃宣布退出的同一年,一項被稱為“商業宇航計劃”(Commercial Crew Program)正式出爐,該計劃主要目的是向國際空間站輸送航天員執行太空任務。
根據美國宇航局2010年授權法案,商業宇航計劃下的發展計劃在未來3年獲得13億美元的撥款,該計劃主要是為了挑選宇航局合適的合作伙伴而引入的“內部賽馬機制”。
在該項目中,亞馬遜創始人貝索斯所創辦的藍色起源獲得2200萬美元、馬斯克的SpaceX獲得7500萬美元,Sierra Nevada獲得8000萬美元以及波音獲得9230萬美元,分別用于研發和制造各自的火箭和用于載人的太空艙系統。
該項目在進入到第3輪后,盡管藍色起源在前兩輪均有所勝出,但該公司宣布不再參加第3輪的角逐,而完全依賴于其創始人貝索斯的個人注資進行隨后的研發制造工作。
最終,SpaceX的龍飛船與波音公司的Starliner脫穎而出,分別獲得26億美元和42億美元的撥款,在這一決定做出后,競爭中落敗的一方,Sierra Nevada公司向美國政府撥款計劃辦公室提出抗議,稱在挑選過程中存在嚴重的問題,但最終美國聯邦法院否決了該公司對此提出的異議。
在獲得政府的巨額撥款后,波音和SpaceX正式成為美國宇航局“商業宇航計劃”的合作伙伴,他們講共同承擔未來將宇航員運送至國際空間站的重任。最初計劃在2017年進行首次載人飛行,但由于一系列的設計、測試和運行方面所遇到的問題,最終發射時間被推遲至2020年和2021年進行。
21世紀的火箭設計
由于距離上一次美國載人航天飛機發射升空已經近10年之久,當身著SpaceX所設計的宇航服亮相的兩名宇航員出現在面前時,引來了人們的驚呼:原來21世紀的航空航天是這樣的。
馬斯克在接受采訪時表示,自己對于SpaceX的宇航服的設計親自投入了3-4年的時間,希望宇航服看起來既好看又有實用性。
“希望新的宇航服的設計,能夠讓孩子們對成為宇航員感興趣。”馬斯克說。
與過去人們印象中笨重臃腫的宇航服所不同,SpaceX所設計的新型宇航服,仿佛從未來世界走出,設計語言極簡并充滿科技感。
根據美國宇航局所發布的聲明顯示,SpaceX的宇航服在腿部部位連接生命支持系統,包括氧氣和電力接口,頭盔是由3D打印技術所打造。
該宇航服的手套設計也特別考慮了能夠用于飛船艙內觸摸屏的使用,這套宇航服僅僅用于宇航員在飛船艙內升空和回收過程中穿著,進行太空行走時,需要穿著另一套由NASA所設計制造的專門用于在太空真空環境中使用,并能夠抵御輻射的太空服。
此次執行太空飛行任務的兩名宇航員,都是有著豐富航天經歷的資深宇航員,對于他們來說,全新的宇航服以及全新的機艙內全觸摸控制系統,也是全新的體驗。
據這兩位宇航員透露,大約在5-6年前,他們前往SpaceX總部評估各種不同的機艙內控制系統,最終選擇了全觸摸屏的方案。
對于這兩位宇航員來說,他們過去熟悉的是傳統的按鈕、旋鈕等操作界面,但觸摸屏對他們來說適應起來并不困難。
在此次太空飛行中,兩位宇航員所乘坐的太空艙最終將與國際空間站進行接駁,整個過程完全是自動化進行,但宇航員可以根據情況及時介入轉而進行手動操作。
SpaceX的脫穎而出
在此次載人航天行動中,由馬斯克所創辦的SpaceX再度引來世人的廣泛關注,事實上,這家公司自2002年成立以來,在太空發射領域一直在突破過往的認知,顛覆行業格局,并創造了已經難以計數的成就。
在以“大幅降低太空旅行的成本以實現火星殖民”作為遠大目標的SpaceX公司,在2008年成功發射獵鷹1號火箭,成為首個成功實現液態推進火箭發射的私營公司,2010年,成功實現龍飛船的發射、入軌和回收,2012年,成為首個向國際空間站運送飛船的私營公司,2015年獵鷹9號火箭實現首次推進垂直降落,2017年,該型號火箭又實現首次成功回收。
在與NASA進行載人航天合作之前,SpaceX實際上與美國宇航局就已經開展了許多成功的合作。美國宇航局使用SpaceX的火箭,已經20次將補給品送往國際空間站。2011年,美國宇航局與SpaceX正式簽訂載人航天計劃合同,由SpaceX負責用于載人的龍飛船研發制造。2019年3月,被稱為龍飛船Demo-1的載人飛船試射成功,為今年5月底正式的載人發射打下了堅實的基礎。
SpaceX在火箭發射領域的異軍突起,對該領域帶來了空前的顛覆。在2013年以前,火箭發射市場還主要由歐洲航天局主導的Arianespace和俄羅斯主導的國際發射服務(International Launch Services)所壟斷。
但Space以低價沖擊了這一市場,當時發射至近地軌道的價格約為5650萬美元。雖然這已經是當時市場中的最低價格,但SpaceX仍不滿足于此,公開表示,如果其火箭回收技術和系統得以日益成熟和完善,發射價格能夠進一步以10倍的倍率下降,最終區間在500至700萬美元。
到了2014年,SpaceX已經在當年全球20個發射服務訂單中贏下了9個,到了2017年,SpaceX已經在全球商用發射合約中占到了45%的市場份額,到2018年7月,份額進一步擴大至65%。
今年第一季度,SpaceX發射運送至近地軌道的貨物總重量為6.1萬公斤,同時,中國、歐洲和俄羅斯運送總重分別為2.1萬、1.6萬和1.3萬公斤。
除了商用市場外,SpaceX近年來也進入軍用發射領域,在2014年之前,美國最大的軍用發射提供方United Launch Alliance壟斷了整個市場,單次發射成本高達驚人的4億美元,與之相比,SpaceX的發射價格僅為6200萬美元。
作為一家私營公司,SpaceX通過對外融資維持研發所需的巨額投入,最近一輪融資發生在今年2月,融資額2.5億美元,目前SpaceX的估值約為360億美元。
在當天的發射任務完成后,SpaceX成為歷史上首個成功將人類送上太空的私營公司,與其更為宏偉的“火星殖民”目標相比,與美國宇航局合作完成的向國際空間站輸送宇航員的任務,僅僅是實現這一目標過程中的一個里程碑事件,不難想象,SpaceX向太空深處探索的步伐遠未終止。