“GO NASA，GO SpaceX！”馬斯克帶領(lǐng)下的 SpaceX 再度迎來高光時(shí)刻，正式開啟全球商業(yè)載人航天的全新時(shí)代，人類航天史正在被改寫！
大圖模式圖 | 火箭點(diǎn)火升空！
北京時(shí)間 5 月 31 日凌晨 3：23 ，SpaceX 最新的載人龍飛船在美國肯尼迪航天中心 39A 發(fā)射臺成功發(fā)射，在全球觀眾的注視下，載著兩名宇航員還有一只恐龍玩偶前往國際空間站。
在今天任務(wù)進(jìn)行前，此次發(fā)射已經(jīng)因?yàn)樘鞖庠蛲七t了一次。在歷史性的載人發(fā)射任務(wù)面前，SpaceX 和 NASA 都無比謹(jǐn)慎。而在今天的發(fā)射前數(shù)個(gè)小時(shí)，NASA 官方依然表示僅有 50%的概率能夠按時(shí)發(fā)射。
大圖模式點(diǎn)火升空約 2分半后，一級火箭分離。9 分半鐘后，一級火箭成功降落在海上平臺，成功實(shí)現(xiàn)回收。到了第 12 分鐘，載人龍飛船按計(jì)劃與火箭二級分離，至此，歷史性的商業(yè)載人任務(wù)在發(fā)射階段一切順利。
大圖模式圖 | 一級火箭成功回收
載人龍飛船在與二級火箭分離之后，就是一段依靠自身動力不斷調(diào)整軌道高度，在繞著地球飛的同時(shí)，不斷“追趕”國際空間站的過程。
相對于很多衛(wèi)星來說，國際空間站軌道高度不高，平均約為 400 公里，按照 SpaceX 的飛行計(jì)劃，龍飛船將在飛行約 19 個(gè)小時(shí)后與空間站相會。這是一個(gè)幾乎全自動的過程。也只有當(dāng)飛船與空間站成功對接，以及在 1-3 個(gè)月后完好地返回地球，此次任務(wù)才能算是最終完成。
向來自信滿滿、懟天懟地的馬斯克在發(fā)射前的采訪里說“如果成功了， 那是 NASA 和 SpaceX 的功勞，如果失敗了，那就是我的問題?！薄盎鸺l(fā)射可能有無數(shù)種失敗的方式，但成功的方式只有一種?！?div style="height:15px;">
載人航天可以說是航天領(lǐng)域難度最高的任務(wù)。如今，SpaceX 正式成為首個(gè)掌握載人飛船和發(fā)射能力的私營公司。要知道，在此之前，有能力進(jìn)行載人發(fā)射的僅有蘇聯(lián)/俄羅斯、美國和中國，這其中無一例外都是以國家力量在推動。
大圖模式圖 | 鮑勃·本肯（左）和道格·赫爾利（右）（來源：SpaceX）
執(zhí)行此次飛行任務(wù)的是兩名資深宇航員鮑勃·本肯 (Bob Behnken)、道格·赫爾利 (Doug Hurley），兩人在過去都是開過航天飛機(jī)的人。在這個(gè)可以裝在 7 人的飛船里，顯得空間非常寬敞。
大圖模式圖 | 宇航員 3 號——小恐龍安全帶已綁好，飛行準(zhǔn)備就緒！
跟著飛船上空間站的還不止兩個(gè)宇航員，在一旁的座位上，一個(gè)小小的恐龍玩偶也有幸參與到了飛行任務(wù)中，安靜地占有了一個(gè)宇航員的座位，乖乖地綁好了安全帶，把此次載人飛行妥妥地安排成“載龍飛行”。
在任務(wù)圓滿成功的情況下，SpaceX 載人龍飛船將在下一次飛行任務(wù)中將 4 個(gè)宇航員送上空間站。
視頻 | 載人發(fā)射完整演示視頻
載人航天：馬斯克又引領(lǐng)了一個(gè)領(lǐng)域
航天飛機(jī)時(shí)代落幕之后，美國已經(jīng)近 10 年沒有載人發(fā)射能力。今天 SpaceX 的發(fā)射將美國重新帶回載人發(fā)射國家的行列。
美國的宇航員終于可以不用坐著俄羅斯的飛船上下班了。
在今天發(fā)射前，NASA 放出了此前阿波羅任務(wù)、航天飛機(jī)的發(fā)射視頻，而 SpaceX 載人飛船出現(xiàn)在視頻結(jié)尾，意味著接過美國載人航天的大旗。
視頻 | 在阿波羅計(jì)劃、航天飛機(jī)之后，SpaceX 開啟美國載人航天的新時(shí)代
2011 年 7 月 21 日，亞特蘭蒂斯號航天飛機(jī)安全著陸，結(jié)束了 30 年美國航天飛機(jī)服役的歷史。此后，俄羅斯的聯(lián)盟號載人飛船成為了空間站的唯一“訪客”。但這一研制于 1960 年代的飛船，內(nèi)部空間簡陋而狹小，載人數(shù)量和舒適度都很有限。
大圖模式圖 | 亞特蘭蒂斯號降落，上演航天飛機(jī)絕唱（來源：NASA）
目前，中美俄三國都在開發(fā)新一代的載人飛船，其中大空間、可重復(fù)是基本的追求。其中，中國的新一代載人飛船、SpaceX 的載人龍飛船、波音的 Starliner 最多載人數(shù)量都提升到了 7 位?？臻g大了，內(nèi)部設(shè)備也更加現(xiàn)代化了，連觸摸屏都用上了。
此次發(fā)射也是全球范圍內(nèi)，新一代載人飛船首次正式投入使用，對宇航員和太空游客來說，可以更舒服地來往空間站了。
除了超大的內(nèi)部空間，龍飛船還有一項(xiàng)顛覆性設(shè)計(jì)，就是拋棄了主流的逃逸塔，而是讓飛船本身兼具自主逃生的功能。這樣設(shè)計(jì)有什么道理呢？這背后，寄托著馬斯克的重要夢想：可重復(fù)，可重復(fù)，可重復(fù)。
大圖模式圖 | 聯(lián)盟號內(nèi)部空間
大圖模式圖 | SpaceX 載人龍飛船內(nèi)部空間
大圖模式圖 | 通過觸屏完成多數(shù)操作，這才是屬于 21 世紀(jì)的設(shè)計(jì)
大圖模式圖 | 航天飛機(jī)內(nèi)部圖，宇航員表示熟悉了航天飛機(jī)的操作之后，甚至有些不適應(yīng)龍飛船內(nèi)簡潔、現(xiàn)代的設(shè)計(jì)和控制方式
在過去載人發(fā)射任務(wù)中，各國的火箭均配備了逃逸塔，這個(gè)尖尖的逃逸塔就像一個(gè)小型火箭一樣，接在火箭的最頂端。
在發(fā)射階段出現(xiàn)意外時(shí)，逃逸塔上部的發(fā)動機(jī)能迅速啟動，帶著宇航員逃離事故現(xiàn)場，并最終通過傘降的方式回到地面。如果飛船上升到一定高度后出現(xiàn)險(xiǎn)情，飛船就可以利用自身的變軌發(fā)動機(jī)來撤離，因此，逃逸塔通常在發(fā)射約 2 分鐘左右被拋離，以減輕整體重量。
實(shí)際上，在人類航天史上，逃逸塔被使用的次數(shù)屈指可數(shù)，只有一次真正發(fā)揮了作用。但在安全至上的訴求下，它又是載人航天任務(wù)的標(biāo)配，于是，不得不在每次發(fā)射中都丟掉一個(gè)逃逸塔。
與此同時(shí)，過去使用的載人飛船，包括上面的返回艙、軌道艙都是一次性的。于是，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)火箭重復(fù)使用的 SpaceX，又打起了載人飛船的主意，如果實(shí)現(xiàn)其可重復(fù)使用，這將大幅降低載人發(fā)射的成本。
視頻 | 飛行終止測試
要實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用，載人龍飛船第一步就是舍棄逃逸塔，在飛船四周配備了 8 臺 SuperDraco 發(fā)動機(jī)，實(shí)現(xiàn)了“自帶逃逸系統(tǒng)”，在逃逸時(shí)可以隨時(shí)啟動。
其中每臺 SuperDraco 發(fā)動機(jī)都可產(chǎn)生 1 萬 5 千磅的推力。8 臺 SuperDraco 同時(shí)點(diǎn)火產(chǎn)生的推力，可在 1.2 秒內(nèi)將飛船從 0 加速至 100 英里/小時(shí)，最高速度可達(dá)到 345 英里/小時(shí)。
大圖模式圖 | 飛行終止測試效果圖
與此同時(shí)，載人龍飛船配備了可更換隔熱罩。其他飛船在返程進(jìn)入大氣層時(shí)，必須借助隔熱罩摩擦減速和燒蝕降溫，導(dǎo)致飛船無法重新使用；而載人龍飛船則重新設(shè)計(jì)了飛船隔熱罩，實(shí)現(xiàn)了模塊化更換，為飛船重復(fù)使用打下基礎(chǔ)。
此外，為了降低成本，載人龍飛船還通過材料技術(shù)上的突破，讓飛船自己在大氣中飛行時(shí)具備足夠的保護(hù)能力，擺脫了對整流罩的依賴。
不過，這種追求低成本的大膽設(shè)計(jì)，同樣會帶來可靠性問題。
原因是逃逸發(fā)動機(jī)和推進(jìn)劑貯箱就安裝在宇航員的加壓艙周圍，由于逃逸發(fā)動機(jī)貼近宇航員座位，發(fā)動機(jī)或是推進(jìn)劑萬一出現(xiàn)異常，就可能直接把整個(gè)飛船給炸了。
大圖模式圖 | 載人龍飛船
趨于保守的 NASA 對此方案并未完全信任，要求 SpaceX 以及同樣采用了類似方案的波音進(jìn)行更加嚴(yán)格的測試。
直到現(xiàn)在，雖然飛船已經(jīng)展現(xiàn)出多次飛行的能力，但 NASA 仍然要求在執(zhí)行載人任務(wù)時(shí)，飛船必須是嶄新的一手貨，但用過之后的二手飛船可以留著以后給空間站送貨。
那個(gè)抽大麻的家伙打敗了波音
今日的成功，將馬斯克和 SpaceX 在航天領(lǐng)域的影響力推至高點(diǎn)；與此同時(shí)，這也講述了一段“干兒子”打敗“親兒子”的勵志傳奇。
作為一家私營航天公司，SpaceX 在 2003 年成立之后，就面對著巨頭環(huán)伺的險(xiǎn)惡環(huán)境。在美國的航天任務(wù)中，包括波音、洛克希德·馬丁等幾個(gè)巨頭公司都是其中的主力選手，NASA 總能在各種項(xiàng)目中砸下巨資，用補(bǔ)貼或者數(shù)十億大訂單把這些公司養(yǎng)好，保持頂尖技術(shù)實(shí)力。這讓他們被稱為 NASA 的“親兒子”。
大圖模式圖|波音和 SpaceX 載人飛船效果圖（來源：NASA）
這些“親生”公司不只是航天任務(wù)的供應(yīng)商，也代表了美國航天技術(shù)的上限水平，因此就算是燒錢，NASA 也要一直養(yǎng)著。
當(dāng)然，NASA 對 SpaceX 也不差，訂單不斷，甚至在 SpaceX 最危機(jī)的時(shí)刻，還出手挽救了馬斯克。但總體來講，SpaceX 獲得的支持力度和幾個(gè)“親兒子”沒法比。
時(shí)間窗口在 2010 年打開。
在 NASA 的規(guī)劃中，除了需要重新發(fā)展本國的載人航天能力，未來包括空間站在內(nèi)的近地空間需要逐漸向商業(yè)讓位。空間站和往返空間站的運(yùn)載火箭由商業(yè)公司承接，NASA 則專注在月球、火星等更遠(yuǎn)的深空探索。
為此，NASA 在 2010 年啟動了“商業(yè)乘員開發(fā)”（CCDev）計(jì)劃，資助數(shù)家公司開發(fā)載人飛船，SpaceX 入圍。一開始，SpaceX 怎么看都像是個(gè)陪跑者，而波音則是毫無疑問的種子選手。
在這項(xiàng)計(jì)劃的前幾年中，業(yè)界看法空前一致，波音不會輸。而 SpaceX 則被不少人看作只是馬斯克的幼稚幻想，SpaceX 的火箭也被批評為“橡皮筋+密封蠟的成品”，能不能飛起來都是個(gè)問題。NASA 指望它能扛起載人航天的大旗？這太幼稚了。
然而，“天真”的馬斯克和稚嫩的 SpaceX 就是在這樣的質(zhì)疑和嘲笑下，開始了載人飛船的研制工作。
大圖模式圖|NASA 向波音撥款超過 49 億美元
慣例依然在起作用，波音每一次獲得 NASA 的補(bǔ)助和合同金額都遠(yuǎn)大于 SpaceX。從計(jì)劃開始到如今正式載人發(fā)射，NASA 在這一計(jì)劃中撒下近 84 億美元，超過 49 億美元進(jìn)了波音的口袋；相比之下，SpaceX 獲得的資助金額要少得多，約 31 億美元。
馬斯克也受了刺激，在推特上大呼：這太不公平了。波音做著和 SpaceX 一樣的事情，卻拿了更多的錢。
如今到了交考卷時(shí)刻，兩家的差距還是相當(dāng)大，不過，SpaceX 已經(jīng)變成領(lǐng)跑者。
雖然兩家都有不同程度的延期，SpaceX 在 2019 年 3 月就進(jìn)行了載人飛船的無人首飛，奠定了此次正式載人任務(wù)的基礎(chǔ)。
根據(jù)《華盛頓郵報(bào)》的一則報(bào)道，一位波音高管對 SpaceX 贏下這場太空競賽顯然不能接受，“這個(gè)抽大麻的家伙怎么能打敗我們？”（2018 年 9 月，馬斯克曾在一檔電臺節(jié)目上直播抽大麻。）
大圖模式相比之下，“親兒子”波音載人飛船的表現(xiàn)就讓 NASA 有點(diǎn)尷尬了，2019 年底，波音經(jīng)過數(shù)次推遲終于把新的載人飛船 Starliner 放到了發(fā)射架上，開始首次無人測試飛行。
但這醞釀快十年的飛船，第一發(fā)居然就打“飛”了。運(yùn)載火箭將飛船送上預(yù)定高度后船箭正常分離。但 Starliner 飛船在后續(xù)利用自身發(fā)動機(jī)點(diǎn)火的過程中出現(xiàn)意外，沒能進(jìn)入預(yù)定軌道。
大圖模式圖|波音和 SpaceX 載人飛船對比
進(jìn)度慢就算了，波音還很貴。
從一份美方報(bào)告可知：SpaceX 載人龍飛船的報(bào)價(jià)為每個(gè)座位 5500 萬美元。那波音呢？船票每人 9000 萬美元，比 SpaceX 貴了 60% 以上。甚至，這比俄羅斯近年來每人 8000 多萬美元的報(bào)價(jià)還貴。
大圖模式圖 | 聯(lián)盟號上座位的單價(jià)（來源：NASA Office of Inspector General）
原本商業(yè)航天應(yīng)該是通過商業(yè)運(yùn)營的方式，最終達(dá)到降低成本、價(jià)格的效果，而波音看起來做的很差。
當(dāng)初，NASA 為了增加競爭的趣味性和象征意義，宣布第一個(gè)將宇航員送上國際空間站的公司，將會得到一份珍貴大禮——一面美國國旗。這可是最后一次航天飛機(jī)任務(wù)中留下來的，極具紀(jì)念價(jià)值。
顯然，這面旗幟已是馬斯克的囊中之物。
NASA 經(jīng)驗(yàn)和硅谷思維的碰撞
載人航天可以說是航天領(lǐng)域的“圣杯”。此前從來沒有一個(gè)商業(yè)航天公司具備載人飛行能力，直到馬斯克的出現(xiàn)。但要 NASA 放心地將宇航員交給私營公司，絕非易事。
在大約 15 年前，NASA 開始嘗試讓商業(yè)航天公司開發(fā)能夠往返國際空間站、執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)的飛船。
時(shí)任 NASA 局長邁克 · 格里芬提出用 5 億美元作為種子資金，資助企業(yè)開發(fā)私人制造的航天器。那時(shí)還是航天飛機(jī)時(shí)代，平均每次發(fā)射的成本都超過 5 億美元。所以拿出這筆錢資助包括 SpaceX 在內(nèi)的私營企業(yè)，這是 NASA 下的一個(gè)小賭注，也是一個(gè)起點(diǎn)。
大圖模式當(dāng)時(shí)，NASA 這種國字號機(jī)構(gòu)很難真正相信商業(yè)航天公司。尤其 SpaceX 從 2006 年起，連續(xù) 3 年火箭發(fā)射全部以失敗告終。而馬斯克的形象，也不過是一個(gè)自大且易怒的企業(yè)家，這讓不少人心存疑慮。
NASA 是一個(gè)龐大的官僚機(jī)構(gòu)，習(xí)慣于按照自己的方式行事，他們憑借資金和航天經(jīng)驗(yàn)，可以告訴承包商應(yīng)該如何做事。相比之下，SpaceX 擁有更接近于硅谷的思維模式，較少受到歷史包袱和過時(shí)經(jīng)驗(yàn)的束縛。
這其中有一個(gè)很鮮明的例子。多年前，NASA 的傳奇飛控指揮官吉恩克·蘭茲（Gene Kranz）把他的回憶錄定名為《失敗不是一個(gè)選項(xiàng)》（“Failure Is Not an Option”），以紀(jì)念從水星計(jì)劃到阿波羅計(jì)劃期間他在任務(wù)控制中心的日子。更重要的是，在“Failure Is Not an Option”這種思維方式指引下，他和團(tuán)隊(duì)還成功地把阿波羅 13 號帶回了家。這種思維在航天界近乎信仰。
然而，作為混跡硅谷多年的連續(xù)創(chuàng)業(yè)者，馬斯克卻對這種思維方式嗤之以鼻，早在 2005 年與 NASA 簽訂第一份合同之前，他就明確表達(dá)了自己對這種精神的蔑視：“這是一種愚蠢的想法，認(rèn)為 NASA 不會選擇失敗。在我看來，失敗就是一種選擇，如果沒有失敗，就說明你的創(chuàng)新不夠?！?div style="height:15px;">
好在 SpaceX 的成績單也足夠優(yōu)秀，馬斯克才沒有成為笑柄。最關(guān)鍵的莫過于獵鷹 9 火箭的橫空出世，直接改變了航天游戲的玩法。除了到目前依舊是全球唯一實(shí)現(xiàn)了重復(fù)使用的火箭，獵鷹 9 也是全球范圍內(nèi)可靠性最好的火箭之一。加上今天的載人發(fā)射，獵鷹 9 這款火箭已經(jīng)執(zhí)行了 85 次飛行任務(wù)，只有兩次失敗，其中一次是在地面上發(fā)生爆炸。在最近 3 年多時(shí)間里，獵鷹 9 已經(jīng) 60 次發(fā)射全部成功。
不過，面對性命攸關(guān)的載人航天來說，“Failure Is Not an Option”的精神依然值得重新回味，畢竟 NASA 的主要目標(biāo)是讓它的宇航員安全地進(jìn)出國際空間站。
在雙方磨合的過程中，NASA 能夠?yàn)?SpaceX 做的事情之一，就是把它的一些操作經(jīng)驗(yàn)，以及對安全的重視帶到開發(fā)商業(yè)載人飛船的過程中。而 SpaceX 對此也頗為接受。
“他們的督促讓我們可以腳踏實(shí)地，”SpaceX 制造和飛行可靠性副總裁漢斯·科尼格斯曼（Hans Koenigsmann）說到，“我們有時(shí)會發(fā)生有關(guān)設(shè)計(jì)制造方面的沖突，然而，最終的結(jié)果還是將安全作為了首要考慮的事情。”
執(zhí)行此次飛行任務(wù)的兩名宇航員道格·赫爾利和鮑勃·貝肯，此前甚至?xí)恐芏即?NASA 前往 SpaceX 的總部探討進(jìn)度。在赫爾利看來，雙方當(dāng)然有文化的差異和成長的煩惱，但令人驚訝的是，從某種意義上來說，這兩個(gè)組織可能并沒有做出改變，而是相互適應(yīng)，各個(gè)子系統(tǒng)的總體都做的非常成功。
在這一來一往之間，我們也似乎從 SpaceX 的身上看到了曾經(jīng) NASA 的影子?！霸谀承┓矫妫琒paceX 可能會更類似于 NASA 在 20 世紀(jì) 60 年代的做法，當(dāng)時(shí)我們正準(zhǔn)備登月，”赫爾利說，“當(dāng)時(shí)的 NASA 要年輕得多，員工大多在 20 多歲。而現(xiàn)在 SpaceX 的員工平均年齡是 29 歲，他們就像 20 世紀(jì) 60 年代的 NASA 一樣，面對太空正摩拳擦掌、躍躍欲試?！?div style="height:15px;">
