SpaceX 18年里程碑,全球首次商业载人发射的前世今生 | 甲子光年
飞船、现场和商业载人的前世今生。 作者 | 刘景丰 编辑 | 火柴Q 美国东部时间5月30日15时23分(北京时间5月31日凌晨3时23分),佛罗里达肯尼迪航天发射中心39A发射台,人类首次实现了商业载人发射! 猎鹰9 …
载人龙飞船不会改变世界,但会降低人类逃离这里的成本
历史俨然在重演。1968 年,阿波罗飞船首次载人发射。暗杀和暴乱、在国外作战和国内分裂让这个选举年成为美国内外交困的一年。对分裂双方的一些人来说,阿波罗计划仍是一针强心剂,是这个国家有志者事竟成的体现。当时,在佛罗里达的肯尼迪航天中心外示威游行的民权领袖拉尔夫·阿伯纳西 (Ralph Abernathy) 宣称,它是「人类最崇高的探险」。但是,他接着说,尽管这是感人的壮举,但它也让人们清楚地看到,一个亟需改善其底层人口命运的国家把什么当成了要务。其他人则认为这纯粹就是为了转移视线,言辞更不客气。「我去年赚的钱,」诗人吉尔·斯科特-赫伦 (Gil Scott-Heron) 问道,「是不是都拿去给白鬼登月了?」
作为十年甚至更久以来最受期待的太空任务,5 月 30 日,一枚猎鹰 9 号火箭发射了新的太空舱「载人龙」(Crew Dragon)。它在佛罗里达所用的发射平台正是之前阿波罗系列登月任务用过的。不到一天的时间,这艘飞船便将宇航员罗伯特·本肯 (Robert Behnken) 和道格拉斯·赫尔利 (Douglas Hurley) 送到了国际空间站。
这是自航天飞机于 2011 年退役 (1981 年首飞) 之后美国首次发射载人航天器。它圆满完成了自己的使命。若不是当前这种局面,负责太空计划的美国航空航天局 (以下简称 NASA,特朗普希望它在 2024 年前实现载人登月) 的这一辉煌成就本可能被大肆宣传。这次重返太空甚至本可能让这个饱受疫情之苦的国家提振士气——要不是 400 公里之下的地面上发生的抗议和暴力事件也让人想起了 1968 年的其他面貌。
这次太空任务之所以备受期待,有两个原因。一是美国这么长时间都没能自己把宇航员送入太空,而只能依靠俄罗斯人的飞船 (还得为此支付巨款),这多少有失颜面。
令人兴奋的另一个深层次原因是,NASA 之前的花费让人认为载人航天的成本十分高昂,而载人龙飞船计划证明它可以便宜得多。太空探索游说机构行星协会 (Planetary Society) 估计,NASA 在龙飞船上只花费了 17 亿美元,是美国研发的成本最低的载人飞船 (见图表)。
龙飞船之所以便宜,很大程度上是因为 NASA 采购它的方式。NASA 以往一直签订「成本加成」合同来制造符合特定设计要求的火箭和宇宙飞船。其间几乎没有竞争,也没有降低成本的动力,特别是因为拿下这种合同的大型国防承包商在国会有很多朋友,这些议员乐于看到 NASA 慷慨撒钱——只要是在自己的选区或州。
像太空发射系统 (SLS) 这样的项目就是这么生成的。SLS 已经被列为 NASA 登月计划中的固定组成部分。SLS 是一种巨型火箭,最初是小布什登陆月球和火星计划的一部分。奥巴马无暇顾及这些计划,但参议院确保了 SLS 火箭的其中一个版本继续研发。NASA 预计,到 2021 年 SLS 执行首次发射任务时将已用掉至少 170 亿美元。而研发 SLS 将要发射的猎户座 (Orion) 宇宙飞船已经花掉了更多钱。
在 2005 年前后,时任 NASA 局长的迈克·格里芬 (Mike Griffin) 开始尝试一种新做法。NASA 不明确规定火箭或宇宙飞船要建成什么样子,而是告诉承包商它想要的结果,并同意支付部分可能会需要的研发费用,同时在技术选择和设计取舍等方面给予它们大得多的余地。
这种做法为老牌军工企业之外的公司打开了大门,其中包括伊隆·马斯克在 2002 年为推进自己的星际殖民梦想而创立的 SpaceX。2009 年格里芬离开 NASA 时,SpaceX 还只是将很小的有效载荷送入了轨道。但它也入选了 NASA 的商业轨道运输服务计划 (Commercial Orbital Transportation Services)。到 2012 年,SpaceX 凭借 NASA 提供的资金 (部分因如期完成了 NASA 规定的研发任务而获得),使用新型火箭猎鹰 9 号向空间站发射了新的货运宇宙飞船——「龙」(Dragon)。NASA 的投资不仅赋予了 SpaceX 新的能力,还在一个严重缺乏创新的领域扶植了一家真正勇于创新的公司。
接下来就是载人飞船的阶段了。然而并非所有事情都按计划推进。载人版的龙飞船原本预计在 2015 年升空,却因技术问题和资金限制被推迟。而现在,通过节约成本的新做法,NASA 的成就榜上增加了一艘载人飞船。它应该很快还会再增加一艘:资助 SpaceX 研发载人龙飞船的项目也投资了大型国防承包商波音开发类似载人龙的星际线 (Starliner) 宇宙飞船。但去年 12 月星际线试飞失败,预计在 2021 年之前不会开展载人飞行。根据与 NASA 的合同,载人龙飞船将执行六次常规载人飞行,第一次订于今年 8 月。
目前,NASA 正将类似的做法运用于登月计划。今年 4 月,它宣布正斥资 10 亿美元与三个行业团体合作,研发把人从月球轨道送到月球表面的方法。其中一个团体由亚马逊创始人杰夫·贝佐斯拥有的蓝色起源 (Blue Origin) 牵头。尽管蓝色起源还没有向太空轨道发射过火箭,但它的技术看上去是一流的。和马斯克一样,贝佐斯也认为单单一个地球不足以承载人类的宏伟文明,把人类送入太空必会让自己被载入史册。
第二个获得经费的是由动力系统公司 (Dynetics) 牵头的财团。动力系统公司是国防承包商 Leidos (前身为 SAIC) 的子公司。第三个是 SpaceX,它拿出了正在自主研发的新型飞船——星际飞船 (Starship)。根据设计,星际飞船及其助推器的功能和 SLS 火箭一样强大,并且可完全重复使用。不过截至目前进展并不顺利:四艘星际飞船在测试时爆炸,最近一次是在 5 月 29 日。
这三家公司的月球着陆器都不需要由 SLS 送入轨道。SpaceX 正在专门设计一种新型火箭来发射星际飞船。蓝色起源可以使用自家的新格伦 (New Glenn) 火箭发射着陆器,它比猎鹰 9 号的推力略强一些;或者也可以使用波音和洛克希德公司联合制造的个头差不多的火神 (Vulcan) 火箭。动力系统公司就选择了火神。预计这两种火箭都将于明年首次亮相。但 SLS 和它的猎户座飞船仍然是 NASA 登月计划的组成部分,它们会把宇航员送到月球轨道,然后再由新设计的着陆器将他们送到月球表面。
这在今天看来比以往任何时候都更不合理了。SpaceX 的大型火箭猎鹰重型 (Falcon Heavy) 已经投入使用,两种新的大型火箭定于明年亮相,星际飞船也在研发中——美国航天业为宇航员登月提供了多种选择。如果一项计划真的是为了提升最新的航天技术、展示独一无二的国力、创造一段原则上能让美国人团结起来的全民共同经历,那么这些选择已经足够了。而且成本会低得多。比起半个世纪前,认为登月或许能愈合国家创伤的想法看起来愈加不现实。但它至少可以从斯科特-赫伦的继承人去年的收入里少拿走一些了。
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