为什么SpaceX龙飞船载人首飞备受瞩目?

娱乐频道 2020-05-22124未知admin

  4月17日,美国宇航局局长吉姆·布里登斯廷在推特上宣布,将重启载人计划。这是将近9年之后,美国再次从本国土地上,使用美国载具进行发射。按照这项名为Demo-2的计划,宇航局将于5月27日在佛罗里达州肯尼迪中心的39A发射平台,使用SpaceX的猎鹰9火箭和龙飞船,运送两名员前往国际空间站。之所以计划命名为Demo-2,是因为在2019年3月的Demo-1发射计划中,SpaceX成功的证明了自身的载人能力。本次重启计划的重要意义不但在于美国重新具备了载人能力,而且这是美国在飞机时代结束之后,再次尝试使用可重用器进行载人。

  为了本次发射,美国进行了长时间的研发、测试和准备。宇航局授权SpaceX和波音竞争载人任务和飞船,并在2014年分别支付了26亿美元和42亿美元的项目资金。其中波音的Starliner飞船在2019年12月使用与洛克希德·马丁共同的Atlas V型火箭进行了首次验证性无人发射。但是由于软件错误,Starliner飞船未能按照计划抵达国际空间站。SpaceX不但在Demo-1计划中成功抵达了国际空间站,而且在今年1月进行了飞行中止测试。在测试中,SpaceX在一级火箭飞行过程中有意炸毁了火箭,而降落伞带着飞船安全降落。这表明该有能力在发射出现意外时,将宇航员安全带回地面。它也是美国重新启动载人项目前的最后一个关键性测试。

  作为大国,在2011年“亚特兰蒂斯”飞机的最后一次执行任务之后,美国已经约9年时间没有能力进行载人了。在这9年时间里,美国只能通过的联盟飞船向国际空间站运送宇航员。美国需要为每个宇航员向支付约8600万美元的“船费”。2003年2月1日,“哥伦比亚”飞机意外失事,这促使了小对于美国计划的反思。由于以飞机为载具的载人项目过于昂贵的发射费用和过高的事故率,2010年,美国宇航局正式决定将日渐老化的飞机全部退役。

  自上世纪70年代阿波罗登月计划结束以来,美国就一直在尝试通过可重用器来降低太空探索成本。在阿波罗11成功登陆月球之后,美国和对于与前苏联继续进行太空竞赛的热情就一直在降低。在上世纪60年代,宇航局的预算曾经达到过联邦总预算的4.5%。由于阿波罗13在前往月球过程中服务舱氧气罐事故和当时越南战争对美国造成的财政负担,考虑逐步削减对宇航局的资金支持。美国当时对于太空探索造成的庞大开支的反感在之后很多以探月为主体的电影中都有体现。此后计划中的阿波罗18、19和20被相继取消。

  1972年,尼克松批准了飞机计划。根据宇航局提议的名为“运输系统”的计划,飞机被作为一种可重用载具出来。当时的设想是,在近地轨道建立空间站。由飞机频繁往来于地面和空间站之间。然后再以空间站为平台,从那里向深度太空发射核动力飞船。使用飞机的目的有两个:第一是可重复使用降低成本;第二是作为轨道舱为永久性空间站的建设提供支撑,然后从那里出发探索火星。飞机可以同时运送人员和有效载荷(如卫星),非常符合美国和军方的设想。由于上世纪70年代的太空预算只能达到上世纪60年代的一小部分,尼克松总统从这项庞大的计划中只选择了飞机,而去掉了空间站和火星探索计划。

  以当时的技术能力和为了节省预算的设计思,飞机计划天在重大缺陷。而这恰巧是设计者在当初想要极力避免的。在阿波罗计划和国家的载人项目中,飞船通常位于运载火箭的顶端,远离燃料仓和发动机。一旦发射出现事故,宇航员可以通过火箭顶端的逃逸塔迅速飞离现场。而飞机在发射过程中与左右两枚固体火箭助推器保持平行,这种设计使员座舱过于靠近部件,并且缺乏逃生手段。在1986年“挑战者”的事故中,右侧助推器的O型环失效,导致内部高温高压、气体泄漏,击碎了外部燃料仓。在2003年“哥伦比亚”的事故中,燃料仓上的泡沫塑料和冰在脱落过程中击碎了飞机左翼的隔热瓦。受损的飞机在24.5马赫的高速下最终解体。

  从后来的实践看,飞机计划是人类探索太空过程中最的项目之一。其中两次事故损失了5架飞机中的2架和14名宇航员,并且在135次任务中失败了两次。在1986年“挑战者”事故的调查报告中,著名物理学家理查德·费曼就在附录中预测飞机的事故率应该在1%左右。实际上飞机的事故率达到1.5%,远远超出了宇航局在设计之初估计的每10万次飞行失败一次的数据。原本飞机的设计目标是提升发射频率至每年50次,但是由于返航后要进行复杂的检测和维修,最终只能做到每年完成4次发射任务。从成本上来看,1972年以来,美国共为飞机项目支出1960亿美元,分摊到每次发射总成本约15亿美元。从数据可以看出,飞机计划完全了降低成本的初衷。

  虽然从人类对的探索来看,飞机项目毫无疑问是失败的,但是它降低了对宇航员身体素质的要求,提出了可重用器的概念,做出了先行者的伟大尝试。今年5月,美国首次使用可重用火箭进行载人将是更加具有历史性的。这意味着现代科技将有可能实质性降低太空成本,甚至有可能为经济、文化和发展做出重大贡献。正如前苏联的火箭专家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基所说:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被在摇篮里。”

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