北京時(shí)間 5 月 31 日凌晨 3 點(diǎn) 22 分,在佛羅里達(dá)卡納維拉爾角,全球最大的載人航天飛船「龍」載著宇航員成功上天了。
這是自 2011 年航天飛機(jī)停止運(yùn)行以來,9 年來首次有宇航員搭乘載人飛船從美國本土升空。由航天員 Bob Behnken 和 Doug Hurley 組成的小隊(duì),踏上了前往國際空間站的旅程。
在全球矚目之下,載人龍飛船在升空約 2 分鐘后完成一級火箭分離,9 分半鐘后一級火箭成功降落海上平臺著陸回收。在第 12 分鐘成功按計(jì)劃與火箭二級分離,標(biāo)志著商業(yè)載人飛船第一次測試的一切順利。
「這是一個(gè)新的時(shí)代,航天飛行從此翻開了新的一頁?!姑绹詈骄?NASA 主管 Jim Bridenstine 說道。全世界目睹了這一歷史性時(shí)刻。
「也許這是一個(gè)讓美國人停下來抬頭看一看的機(jī)會,看一下這一光輝燦爛、充滿希望的時(shí)刻,看看未來是什么樣子。讓大家看到美利堅(jiān)合眾國即使在困難時(shí)期也可以做出偉大的事情?!笿im Bridenstine 說道。
12 分鐘的歷史性時(shí)刻
按照原計(jì)劃,龍飛船的首次載人試飛時(shí)間是美國東部時(shí)間 5 月 27 日凌晨 4 時(shí) 33 分,因天氣條件不利,發(fā)射任務(wù)在最后一刻宣布推遲。接下來的發(fā)射窗口是 5 月 30 日下午和 31 日下午。
美國東部時(shí)間 5 月 30 日下午,發(fā)射流程重啟,Behnken 和 Hurley 身著 SpaceX 的定制加壓服再次前往位于佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的 NASA 肯尼迪航天中心發(fā)射臺。半個(gè)世紀(jì)之前,這個(gè)發(fā)射臺還承擔(dān)過阿波羅登月飛船的發(fā)射任務(wù)。
送他們前往現(xiàn)場的是一輛貼著 NASA 標(biāo)志的白色特斯拉 Model X:
這次發(fā)射行動的代號為 Demo-2,SpaceX 的獵鷹 9 號火箭站在了美國肯尼迪航天中心 39A 發(fā)射臺上,這也是當(dāng)年載人登月火箭土星五號的發(fā)射平臺。
到達(dá)發(fā)射臺現(xiàn)場后,二人乘電梯前往獵鷹 9 號火箭的頂部,穿過一個(gè)懸空走廊,抵達(dá)龍飛船入口:
隨后,Behnken 和 Hurley 爬進(jìn)太空艙并關(guān)閉艙門,之后是加注液氧環(huán)節(jié)。這一點(diǎn)曾經(jīng)引起了很大爭議,在航天飛機(jī)運(yùn)行時(shí)期,將燃料裝載到航天器中被認(rèn)為是具有危險(xiǎn)性的,因此一般會在宇航員登機(jī)之前就完成,但 SpaceX 選擇在發(fā)射前半小時(shí)加油,使用了一種低溫推進(jìn)劑來提高飛船的性能。
鑒于美國當(dāng)下的新冠大流行狀況,NASA 已事先向公眾呼吁「最好是在網(wǎng)絡(luò)上觀看發(fā)射情況,不要像以往那樣,成群地?cái)D在發(fā)射基地附近的海灘上圍觀」。根據(jù) NASA 的統(tǒng)計(jì),超過 300 萬人觀看了發(fā)射的直播。
為了避免將新冠病毒帶至空間站,并保證二人在太空停留期間保持健康狀態(tài),Behnken 和 Hurley 在火箭發(fā)射前進(jìn)行了嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)隔離。
Behnken 和 Hurley 兩人這次身著的宇航服,和 2018 年重型獵鷹送上太空、開著特斯拉跑車的假人宇航員「Starman」所穿的是同款。
北京時(shí)間 5 月 31 日凌晨 3 點(diǎn) 22 分,萬事具備,風(fēng)起「龍船」升空。
發(fā)射 2 分半鐘后,一級火箭分離。
一切都在按照計(jì)劃有序進(jìn)行,發(fā)射 9 分半鐘后,獵鷹 9 號火箭將龍飛船釋放至低地球軌道,然后火箭返回地球,在大西洋上被自動駕駛船回收。
到了第 12 分鐘,龍飛船與二級火箭成功分離。
如果一切順利,兩位宇航員將在龍飛船內(nèi)完成 19 小時(shí)的繞地球環(huán)行,在北京時(shí)間 5 月 31 日 22:30 與空間站對接,與近兩個(gè)月來一直在那里工作和生活的三位宇航員會合。
美國載人航天的重啟動
此次發(fā)射任務(wù)創(chuàng)造了很多個(gè)「第一次」:龍飛船首次載人航天發(fā)射;2011 年航天飛機(jī)退役后美國本土首次載人航天發(fā)射;美國乃至全球商業(yè)載人航天時(shí)代第一飛……從 NASA 到各路媒體,美國各界早就想好了口號:Launch America。
最重要的是,這是 17 年來首次用一種新型飛船將人類送至地球軌道,這是一種將人類送往太空的全新方式。
在 2011 年之前,美國主要依靠航天飛機(jī)將航天員送上太空。這種運(yùn)載工具運(yùn)力大、可重復(fù)使用,既能像運(yùn)載火箭那樣垂直起飛,又能像飛機(jī)那樣在返回大氣層后在機(jī)場著陸。但它也有致命的缺點(diǎn):安全性差、費(fèi)用高。
1986 年的挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)發(fā)射失敗,帶走了七位宇航員的生命。2003 年,悲劇再度重演,哥倫比亞號航天飛機(jī)從太空返回地球的時(shí)候發(fā)生解體,同樣造成 7 名宇航員犧牲。這些悲劇的發(fā)生以及高昂的成本使得美國在 2011 年徹底放棄了航天飛機(jī)的使用。
從那以后,NASA 一直要依靠誕生于上世紀(jì) 60 年代的俄羅斯聯(lián)盟號飛船將宇航員送到國際空間站,這也是 NASA 將宇航員送到空間站的唯一選擇。由于這種壟斷局面的形成,聯(lián)盟號的「船票」一路水漲船高,2018 年漲到了平均 8100 萬美元一張。據(jù)統(tǒng)計(jì),在過去的 9 年里,美國在這一項(xiàng)目上向俄羅斯支付了近 40 億美元。
為了結(jié)束對另一個(gè)國家的依賴,NASA 開始與私營企業(yè)合作,在「商業(yè)船員計(jì)劃」中,NASA 挑中了 SpaceX 和波音來合作開發(fā)自己的運(yùn)載工具。NASA 投了 31.4 億給 SpaceX 打造龍飛船,投了 48 億給波音打造 CST-100 星際航線(Starliner)飛船。這些年來,兩家公司一直在較勁,最終 SpaceX 占了上風(fēng):今天,它已經(jīng)成為了史上第一家將人類送入太空的私營企業(yè)。
載人版龍飛船
龍飛船(Dragon)又叫「天龍?zhí)枴癸w船,其名字來自于美國民謠歌曲《神龍帕夫》。龍飛船由馬斯克建立的太空民企——美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)牽頭研發(fā),是全球屈指可數(shù)的商用太空飛船之一,也是世界上第一艘由私人公司研發(fā)的航天飛船。
龍飛船是一個(gè)長 8.1 米、寬 4 米的子彈形太空艙,與 1969 年至 1972 年將 NASA 宇航員送上月球的阿波羅飛船大致相似,最多可攜帶 7 人執(zhí)行任務(wù)。
第一代貨運(yùn)龍飛船于 2010 年 12 月 8 日試飛成功;2012 年 5 月 22 日,龍飛船第一次全功能發(fā)射并完成向國際空間站的補(bǔ)給任務(wù);2014 年 5 月 29 日,SpaceX 舉行載人龍飛船發(fā)布會,邁出了商業(yè)載人計(jì)劃的第一步;2019 年 3 月 2 日,SpaceX 完成了首次載人龍飛船的無人驗(yàn)證飛行。
截至目前,「龍飛船」已經(jīng)在國際空間站和地球之間運(yùn)送了 21 次物資,其中還包括 9 次返回任務(wù)。
如果 Space X 此次試飛可按計(jì)劃進(jìn)行,今后 NASA 將開始使用龍飛船來攜帶宇航員往返國際空間站。并且這次使用 SpaceX 的獵鷹 9 號火箭發(fā)射大大降低了將衛(wèi)星送入太空的成本,因?yàn)樗鼈兛芍貜?fù)使用火箭助推器等昂貴部件。
與執(zhí)行貨運(yùn)任務(wù)的龍飛船有所不同,載人龍飛船增加了一個(gè)緊急中止系統(tǒng),用于在發(fā)射過程中出現(xiàn)緊急情況時(shí)將飛船與火箭分離。SpaceX 在今年早些時(shí)候的一次測試中成功驗(yàn)證了該系統(tǒng)。
在安全性層面,如果龍飛船在發(fā)射不久后發(fā)生故障,宇航員可啟動八枚特制發(fā)動機(jī),操縱太空艙脫離獵鷹 9 號火箭,打開降落傘并降落在海里。
2020 年的太空飛船已經(jīng)用上了觸屏界面,看起來比《星際穿越》里的還要簡潔。
龍飛船的控制系統(tǒng)基于觸摸屏操作,NASA 指出,這套系統(tǒng)具備強(qiáng)大的容錯(cuò)能力。由于執(zhí)行任務(wù)時(shí)宇航員們穿著定制的 SpaceX 太空服,因此控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為無論宇航員是否戴著手套,觸摸屏都可以正常工作。
此外,載人龍飛船是高度自動化的,能夠自主對接國際空間站,如果確實(shí)需要宇航員進(jìn)行干預(yù)和控制,他們將通過觸摸屏而不是開關(guān)來完成。這種高度自動化的設(shè)計(jì)降低了操作難度,或許是航天飛行平民化的一種標(biāo)志。
不斷創(chuàng)造奇跡的獵鷹 9 號
將龍飛船和宇航員們送上太空的是 SpaceX 獵鷹 9 號重型運(yùn)載火箭,近年來它已經(jīng)成為了航天領(lǐng)域的明星。這款火箭最新的 Block 5 版高 70 米,重 549 噸,能夠向近地軌道發(fā)射多達(dá) 22.8 噸重的貨物——國際空間站就是在這一高度上運(yùn)行的(347-360km)。
和往常的發(fā)射一樣,作為「載荷」的乘員在火箭鼻錐的位置,在火箭發(fā)射升空后,獵鷹 9 的一級火箭(最大的一級)將重新進(jìn)入大氣層,返回 SpaceX 的海上回收平臺進(jìn)行回收。此前,獵鷹 9 的一級火箭已經(jīng)成功回收了 44 次。
獵鷹 9 號運(yùn)載火箭在人類航天史上有著非常重要的歷史地位:它是歷史上第一枚可多次重復(fù)使用一級助推器的液體燃料運(yùn)載火箭,推翻了運(yùn)載火箭只能一次性使用的思維定勢。它也是第一枚完全于 21 世紀(jì)開發(fā)和設(shè)計(jì)的火箭,此外也是美國首度由私人企業(yè)承包國家探索太空的發(fā)射工作,開啟了商業(yè)航天時(shí)代。
發(fā)射前的獵鷹 9 Block 5 火箭。
獵鷹 9 號低成本、多發(fā)并聯(lián)、垂直回收、多次使用、快速迭代的設(shè)計(jì)思路徹底顛覆了傳統(tǒng)的航天思維,影響了商業(yè)航天時(shí)代火箭的設(shè)計(jì),其極為低廉的發(fā)射價(jià)格也徹底改變了國際商業(yè)航天的市場格局。
自今年 4 月 22 日「一箭 60 星」的星鏈計(jì)劃(Starlink)任務(wù)成功后,目前 SpaceX 公司在太空的衛(wèi)星已達(dá)到了 422 顆,超越了任何國家和衛(wèi)星公司,成為世界上擁有衛(wèi)星最多的組織。而獵鷹 9 號也超越阿特拉斯五號火箭,成為了美國現(xiàn)役發(fā)射次數(shù)最多的火箭。其所用時(shí)間,還不到阿特拉斯五號火箭的一半。
兩位航天員:是同班同學(xué)
執(zhí)行 NASA 多年來最重要一次飛行任務(wù)的鮑勃·本肯(Bob Behnken)和道格·赫爾利(Doug Hurley)也因?yàn)榻裉斓陌l(fā)射而被人們所知。
有趣的是,這兩位宇航員的人生軌跡就像一對平行線:兩人都經(jīng)歷了從美軍飛行員到試飛員的過程,進(jìn)入了同一期 NASA 宇航員培訓(xùn)班。在那里他們都遇到了自己的妻子。作為目前美國最為資深的航天員,兩人都曾執(zhí)行過太空任務(wù),開過航天飛機(jī),也都是一個(gè)男孩的父親。
本肯和赫爾利的妻子也都是 NASA 宇航員,他們經(jīng)常開玩笑說:「感謝宇航員選拔委員會負(fù)責(zé)人,為我們挑選配偶所做的出色工作?!?/span>
赫爾利的妻子是 NASA 宇航員凱倫·尼伯格(Karen Nyberg)。她參加過兩次太空飛行,2013 年曾在國際空間站長期逗留。本肯的妻子麥克阿瑟(McArthur)也是一名宇航員,她在 2009 年完成最后一次航天飛機(jī)維修任務(wù)。他們有一個(gè) 6 歲的兒子西奧多(Theodore)。
5 月 23 日,Demo-2 任務(wù)在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的 NASA 肯尼迪航天中心發(fā)射升空之前,Hurley(左)和 Behnken(右)離開了尼爾·阿姆斯特朗大樓。
過去,美國宇航員也會有在任務(wù)中互相競爭的情況,不過本肯和赫爾利之間的關(guān)系非常融洽,還曾互相在對方的婚禮上當(dāng)伴郎。
認(rèn)識他們的人說,在座艙中和訓(xùn)練時(shí),他們之間的融洽關(guān)系成為了一種兄弟般的紐帶,可以使他們一邊互相開玩笑,一邊幫對方完成沒說完的話,看起來就像在說脫口秀一樣。
這種親密的關(guān)系將為他們在執(zhí)行任務(wù)時(shí)提供不少幫助。不論如何,即使 NASA 官員們也認(rèn)為這次飛行算得上有點(diǎn)冒險(xiǎn):載人版龍飛船此前只經(jīng)歷過一次飛行。在 2019 年 3 月的一次無人飛行任務(wù)中,來自 NASA 和 SpaceX 的官員表示,飛行任務(wù)完美無缺。但很快同樣型號的飛船在與國際空間站對接后返回時(shí)遭遇了爆炸事故,為本次任務(wù)的前景帶來了陰影。
不過這次成功的發(fā)射,已經(jīng)讓人們懸著的心放下了大半。
目前這兩位航天員在國際空間站上的時(shí)間長度還未確定,美國宇航局表示,這項(xiàng)任務(wù)預(yù)計(jì)將持續(xù) 1-4 個(gè)月。
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