特斯拉式的“中控大屏”|關於龍飛船,妳想知道的都在這裏
北京時間 5 月 31 日 3 時 22 分,搭載兩名宇航員的SpaceX獵鷹九號運載火箭成功升空,並在海上回收壹級火箭,時隔多年國際空間站終於迎來了美國人的載人飛船,這也是繼航天飛機退役後,美國再壹次重返載人航天俱樂部,但這壹次與以往不同,載人龍飛船完全由私人公司SpaceX設計,是壹次商業化的航天發射,擺脫了原本以國家為主體的載人航天項目,是人類航天史上的壹次巨大飛躍,載人龍飛船的成功發射,標誌著人類航天史全面開啟了商業化時代。
馬斯克和SpaceX
提到龍飛船,我們就不得不從SpaceX和它的創始人埃隆·馬斯克說起。現年49歲的馬斯克出生於南非首都茨瓦內,擁有經濟學和物理學雙學士學位,年紀輕輕靠著自學編程語言賺得了人生的第壹桶金。24歲那年馬斯克和另外幾名合夥人先後創辦了3家與互聯網相關的企業,本可以在互聯網領域順風順水的馬斯克並不安於現狀。2002年他賣掉公司投資壹億美元創辦了美國太空 探索 技術公司,也就是我們所熟知的SpaceX。
由於對火箭壹竅不通,馬斯克只能花重金從世界各國的航天機構挖人,潦倒之際甚至向俄羅斯買過洲際導彈,雖然當時各方都不看好航天商業化,但馬斯克並沒有放棄。經歷了多次失敗,2010年SpaceX公司的獵鷹9號成功將龍飛船送入太空,這是 歷史 上首次由私人企業發射到太空且能夠順利折返飛船,這次成功撼動了世界航天業。SpaceX獲得了NASA的巨額訂單,向國際空間站運送物資。目前世界上掌握了航天器發射回收技術的只有四個:美國、俄羅斯、中國,還有埃隆·馬斯克。
關於馬斯克的傳奇可能幾萬字也說不完,除了航天馬斯克還大力進軍諸如清潔能源,電動 汽車 ,好萊塢 娛樂 業等領域,漫威電影中托尼斯塔克(電影版鋼鐵俠)這壹角色就是以馬斯克為原型塑造的,要知道托尼斯塔克的父親是以美國家喻戶曉的人物霍華德休斯為原型,馬斯克在美國人心中的形象可見壹斑。2017年馬斯克提出了更加雄偉的大火箭和火星殖民計劃,宣稱未來將有100萬人殖民火星,目前這壹計劃正穩步推進。
獵鷹9號與龍飛船
說完了馬斯克,我們進入今天的正題,獵鷹9號與龍飛船。獵鷹9號源自星球大戰中著名載具“千年隼”,作為星戰迷,馬斯克也算是把兒時的夢想照進了現實。由於壹級火箭擁有9具發動機,故得名獵鷹9號。作為壹款中型運載火箭,獵鷹9號可以將超過9噸的載荷送入地球同步軌道。由於問世較晚,這也成為了獵鷹9號的壹大優勢,可以將更多先進的技術融入進來,其中就包括運載火箭的回收與重復使用。
2015年12月21日,獵鷹9號火箭進行第20次發射,在完成發射任務後第壹級火箭在卡納維拉爾角空軍基地第壹著陸場成功著陸。但這次成功來之不易,經歷了三次失敗(其中壹次還發生了壹級火箭爆炸事故)馬斯克完成了世界首次火箭回收,大大降低了航天發射的成本,大量資金和訂單開始湧入。但事實上完成了回收僅僅是開啟了低成本航天發射的第壹步,如何真正實現火箭發動機的可重復使用才是關鍵。
自2008年以來,SpaceX公司已經獲得了價值數十億美元的發射訂單,其最大的客戶就是NASA。自2011年航天飛機退役後,美國投入了巨額資金購買俄羅斯聯盟號上的70個座位,用於美國宇航員往返國際空間站。而此次龍載人飛船的成功發射,不僅節省了NASA數億美元的開銷,也為全球低成本商業載人航天發射提供了新的思路。
除了獵鷹9號,整個任務中最關鍵的當屬龍載人飛船,載人龍飛船項目是由美國政府資助,SpaceX公司負責研發生產的美國新壹代載人飛船,由於航天飛機成本高,安全性能差等因素的影響,美國放棄了航天飛機的設計,轉而向更加傳統的方向發展。
“載人龍”飛船采用兩艙段設計方案, 包括乘員艙和非密封艙 兩部分設計最多可搭乘7名航天員, 獨立飛行時可工作1周, 對接狀態下可工作210天。飛船直徑4m、高度8.1m,側壁傾斜角15°,加壓容積9.3m?,非加壓容積37m3,幹質量9525kg,上行載荷能力6000kg,下行載荷能力3000kg,處理廢棄物800kg。
龍載人飛船配備了兩組超級天龍和兩組天龍發動機,用於飛船的軌道機動。同時在飛船的非密封艙表面覆蓋了壹層太陽能電池板,使得龍飛船無需配置額外的太陽翼,減小了系統的復雜性的同時也降低了成本。龍飛船可采用手動和自動兩種模式與空間站進行交會對接,著落則依靠兩個引導傘和四個主著陸傘,以降落傘減速-水面濺落的方式實施精確回收。
龍飛船的另壹項革命性的突破在於,其內部摒棄了航天器內部復雜的儀表盤,升級為全玻璃化的座艙顯示系統,只需要極少的控制按鈕和幾塊大屏幕就可以完成對飛船的壹系列操控,不知道為什麽,筆者看到這幾塊屏幕很容易聯想到特斯拉的中控臺,不知道是否是馬斯克把造車的理念也移植到了飛船上來。
隨著龍飛船的成功發射,俄羅斯也向SpaceX拋出了橄欖枝,未來俄羅斯很可能也會選擇馬斯克的低成本載人航天,滿足俄羅斯宇航員往來國際空間站的需要。
開啟航天商業化元年
SpaceX的成功無疑給全球私人航天企業註入強心劑,未來更多的低成本航天項目將會如雨後春筍般湧現,人類太空旅行的成本將變得更低。載人航天僅僅是馬斯克打造太空帝國野心的壹小步,也是第壹步。目前其公司旗下的獵鷹重型運載火箭,近地軌道運載能力達到了驚人的63噸,具備了運載行星采礦相關設備的能力。於2018年成功搭載壹輛特斯拉跑車發射升空,是目前世界上現役運載能力最強的火箭。從名不見經傳再到多項第壹,馬斯克僅僅用了不到20年,曾經火星殖民100萬人的“狂妄”口號,似乎也不再那麽科幻。
隨著新材料,3D打印等技術的飛躍,航天產品的生產周期和生產成本逐步降低,入門門檻也隨之下降。目前我國的民營航天企業也正迎來重要節點,像零壹空間公司、藍箭航天等民營企業正飛速發展,航天科研人員培訓也正向著體系化、多元化邁進。相信在不久的將來,中國的民營航天企業也會躋身載人航天俱樂部,為人類太空 探索 做出貢獻。