向星辰大海出发

  • 来源:今日中国
  • 关键字:美国,宇航员,星辰
  • 发布时间:2021-08-28 10:13

  美国东部时间2 0 2 0 年5 月3 0 日下午3 点2 2 分(北京时间31 日凌晨3:2 2),在千万人的瞩目下,美国太空探索技术公司(S p a ceX)从肯尼迪航天中心的LC-39A 发射工位,成功用猎鹰九号火箭发射载人龙飞船,将两名美国宇航员送往国际空间站,被各大媒体称为“历史性时刻”。这次发射究竟有什么特别之处?

  要想摆脱地球引力、把人送入太空,是一个无比浩大的工程,无论哪国都要举全国之力,投入巨资、耗费数年方能完成,同时它也是一个国家综合国力的象征。历史上首次载人航天任务是19 61 年4 月12 日苏联发射的东方1 号,苏联航天员尤里·加加林在环绕地球轨道一周后安全返回地球。同年5 月5 日,美国航天员谢泼德乘坐“自由7 号”宇宙飞船,在太空停留了15 分钟,成为人类历史上第二个太空人。

  美俄两国“割据”太空的时代持续了几十年,直到2 0 0 3 年,神舟五号宇航员杨利伟成功环绕地球14 圈,使中国终于成为第三个成功进行载人航天的国家。至今,欧洲空间局、日本、印度、伊朗、马来西亚等国家和机构也在计划实施载人航天,然而尚无成功案例。

  我们形容做一件事困难到极致,会说“难于上青天”,可以说是非常准确了—上天确实是世界上最困难的挑战之一。就连美国,也在挑战者号升空爆炸、哥伦比亚号返航解体两次悲剧之后越来越消极,最终在2 011 年决定让航天飞机全部退役。后来的美国宇航员要上太空,只能从俄罗斯购买“联盟号”飞船的“船票” (高达9 0 0 0 万美元/人),美国本土再也没有发射过载人航天飞机或飞船。

  就在这样的背景下,一位新玩家登场了,这就是S p a ceX 太空探索。一家科技公司,竟然完成了许多大国都无法做到的事,独立并全面掌握了载人航天最重要的运载火箭、货运飞船和载人飞船等技术,也难怪被誉为新航天时代的“开启者”了。下面让我们来一一拆解它的过人之处。

  此次将龙飞船和宇航员们送上太空的是S p a ceX 猎鹰9 号-Blo ck 5 型重型运载火箭,是近年航天领域的“明星”。它高 70 米,重5 49 吨,能够向近地轨道发射多达2 2 . 8 吨重的货物,美国现役发射次数最多的火箭。值得一提的是,编号为9 不代表这枚火箭此前曾有过8 代前身。实际上它得名于《星球大战》的千年隼飞船 (Mi l l e n iu m F a lcon) 和可重复使用的火箭一级助推器的9 个发动机,可以说完全是出于情怀而得名。

  猎鹰9 号-Blo ck 5 火箭不仅运载能力处在世界前列,还能实现火箭一级和整流罩回收的独门绝活。从地面发射后2 分半左右,一二级火箭分离,二级火箭点火继续推动飞船,一级火箭则启动回收程序,多次点火减慢掉落速度,发射9 分钟后成功落地。

  这个落地的过程可以说是S p a ce X 家的“独门秘技”。有人把这个过程比喻成在地面上抛出一根铅笔,要让它越过纽约帝国大厦,落在一块水池中的一块橡皮上—而且还不能倒!以目前现役的B5 型为例,自2 018 年5 月投入使用以来,发射成功率均为10 0 %,15 次回收中有14 次成功。

  猎鹰9 号是人类设计的第一枚可多次重复使用的液体燃料火箭,理论上可回收复用次数近百次,不经过大修保养也可连续回收使用10 次左右。一枚新猎鹰9 号火箭的造价6 0 0 0 万美元左右,已经比同行低很多,再加上可重复使用,航天活动的成本大大降低,有望降低到现有价格的1%,将产生革命性的影响。

  S p a ceX 初代的龙1 货运飞船仅用于货运,于2 010 年首次试飞成功,2 012 年首次成功运输货物交给国际空间站,至今已经执行2 2 次飞行任务,只有一次失败(因猎鹰9 号火箭爆炸事故被摧毁)。它也是除航天飞机外,第一艘也是唯一可回收复用的航天飞船,因此具有下行运输能力(从空间站向地球运回物资)。

  龙1 货运飞船退役后,龙2 飞船升级为兼具载人和货运两种功能。它采用了航天领域较为多见的钝锥形弹道胶囊造型,高度8 .1 米,最大直径4 米,空重约7.7 吨,起飞载荷可达6 吨,下行也有3 吨。

  以此次发射为例,发射后第12 分钟时龙飞船与二级火箭分离,开始绕地球飞行并逐渐接近国际空间站,调整为同步飞行并最终实现对接(对接过程是完全自动化的)。回程也是由程序控制完成的:启动推进器离开空间站,绕地球飞行并调整轨道高度和方向进入大气层,打开两个减速降落伞,最终降落预定海面上。

  龙2 的优越性还体现在较高的安全性(满足NA S A 对商业载人航天项目的安全指标)、强大的逃逸能力(保证宇航员在发射出现故障时及时脱离飞船)、全新的控制系统(操作屏全面智能化、触屏化)等等。最重要的是,飞船返回舱内部空间9. 3 立方米,最多可以容纳7 名航天员,因此“太空船票”的价格大大降低。

  “我们的征途是星辰大海。”多少年来,人们一直用各种方式探索着未知的宇宙。如今,商业航天的新时代已经来临—员工平均年龄只有2 9 岁的S p a c e X,是这个领域的先驱,它身后还有无数年轻人跃跃欲试,在航天梦想的鼓舞下,向未知的星海出发。

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