“北極星黎明”號是迄今為止最雄心勃勃——且風險最高——的私人太空飛行

“北極星黎明”號任務——SpaceX 與億萬富翁賈裡德·艾薩克曼之間的合作——將飆升至歷史高度,並嘗試首次商業太空行走

The crew of Polaris Dawn, (left to right) Anna Menon, Scott Poteet, Jared Isaacman and Sarah Gillis, pose in front of rocket stages at SpaceX’s Starbase Complex in Boca Chica, Texas. A

“北極星黎明”號的機組人員。從左到右:安娜·梅農、斯科特·波蒂特、賈裡德·艾薩克曼和莎拉·吉利斯在 SpaceX 位於得克薩斯州博卡奇卡的星際基地綜合體的火箭級前合影。

喬納森·牛頓/《華盛頓郵報》/蓋蒂圖片社

最早在 8 月 30 日,“北極星黎明”號任務的四人機組人員將從 NASA 的肯尼迪航天中心發射升空,進入超高軌道,並載入史冊。*

儘管美國太空機構是東道主,但機組人員中沒有一人來自其宇航員隊伍。私人航空航天公司 SpaceX 正在提供任務的獵鷹 9 號火箭和載人龍飛船,以及新的宇航服、操作規程和升級的生命支援系統。所有這些創新都將在一次大膽的艙外活動 (EVA) 中進行測試,更常被稱為太空行走,這將是商業任務的首次。在為期五天的飛行中,飛船將達到高達 1,400 公里的高度——僅次於 20 世紀 60 年代和 1970 年代登月的阿波羅宇航員——機組人員將進行近 40 項科學實驗,以及與 SpaceX 星鏈衛星的雷射通訊測試。

“北極星黎明”號由其任務指揮官、億萬富翁賈裡德·艾薩克曼資助和領導,是迄今為止嘗試過的最雄心勃勃的商業太空飛行任務。如果它成功了,它很可能只是未來更偉大壯舉的預演。


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“北極星黎明”號只是艾薩克曼從 SpaceX 購買的用於其“北極星計劃”的三次載人飛行中的第一次,金額未公開。他毫不掩飾地希望,第二次飛行(也計劃使用獵鷹 9 號和龍飛船)能夠訪問 NASA 的哈勃太空望遠鏡,以將其送入更高的軌道,並在另一次太空行走中翻新其一些老化的元件(儘管該機構尚未接受他的提議)。第三次“北極星”飛行最終將在 SpaceX 的星艦飛船上進行,但這要等到正在開發的飛船透過大量測試和貨運飛行證明安全之後。

艾薩克曼在肯尼迪航天中心的一次簡報會上表示,“星艦很可能成為未來人類太空飛行的 [波音] 737。”發射前一週。“但它肯定會成為將人類送回月球,然後送往火星及更遠地方的工具。”艾薩克曼說,“北極星計劃”的一個主要驅動因素是需要為可能的未來做好準備,方法是推進艙外活動宇航服和規程的先進水平。他說:“你知道,未來某個時候,將有大批星艦抵達火星,這些人必須能夠出來走動並做重要的事情。”

“北極星黎明”號任務並非艾薩克曼首次涉足太空——他之前曾付費並與另外三名平民乘坐 SpaceX 的另一項任務 “靈感 4 號”飛行,在2021 年發射之前,該任務幫助聖裘德兒童研究醫院籌集了超過 2.5 億美元。(艾薩克曼說,“北極星黎明”號也在為同一事業籌集資金。)他的 “北極星黎明”號 隊友包括前空軍戰鬥機飛行員斯科特·“基德”·波蒂特(任務飛行員),以及兩位 SpaceX 工程師,莎拉·吉利斯(任務專家)和安娜·梅農(任務專家和醫務官)。他們共同投入了兩年半的時間為這次命運攸關的高邊疆探索進行訓練——從參加增強耐力的水肺潛水、登山和零重力噴氣機飛行,到在模擬器中花費數千小時,認真研究任務操作和可能發生的緊急情況的細節(其中大多數與計劃的太空行走有關)。

波蒂特在簡報會上說:“我可以毫不懷疑地告訴你們,這絕對是我經歷過的最具挑戰性的訓練之一。”“為這次任務做準備是一段很棒的旅程,而且它還需要……整個組織——14,000 名 [SpaceX] 員工——以及我見過的最聰明、最聰明的工程師參與其中。”

SpaceX 建造和飛行可靠性副總裁、NASA 前人類太空飛行計劃負責人比爾·格斯滕邁爾在簡報會上說:“我們真的準備好飛行了。”“SpaceX 以及各個團隊和機組人員……正在繼續突破登月和火星所需的極限……艙外活動是一次冒險,但再說一次,我們已經做好了所有準備。”

五天的首次

“北極星黎明”號的發射定於美國東部時間凌晨 3:30 至 7:00 之間的三個發射視窗之一進行。SpaceX 選擇每個視窗都是為了最大限度地減少龍飛船在前往超高軌道的途中撞擊太空碎片的風險。

任務的技術高潮將在早期到來:在第一天,獵鷹 9 號火箭將把龍飛船送入初始軌道,其遠地點位於地球表面上方 1,200 公里處。此後不久,龍飛船將點燃發動機,將遠地點提高到 1,400 公里。在如此高度,飛船將位於我們星球危險的範艾倫輻射帶的內側部分,飛行器將調整方向充當遮蔽層,最大限度地減少機組人員的暴露。這將是自 1972 年阿波羅 17 號全男性機組人員以來,人類最遠的一次太空飛行,並將創下歷史上女性飛行的最高記錄。

在到達初始軌道約 10 小時後,龍飛船將再次點燃發動機,將其遠地點降低至 700 公里——太空行走將在任務的第三天在該區域進行。第二天主要用於為太空行走做準備,儘管最重要的實驗性初步步驟之一將在發射後僅一小時開始。吉利斯和其他人稱之為“預呼吸規程”的這一步驟將涉及逐漸降低客艙內的氣壓並增加氧氣濃度。其目的是幫助機組人員適應即將到來的令人緊張的壯舉。

由於龍飛船沒有氣閘,執行第三天的太空行走將需要機組人員穿上 SpaceX 的新型宇航服,其中包括供氧臍帶——然後清除客艙內的所有空氣,以進行艙外活動。預呼吸規程還將清除宇航員體內的氮氣。否則,當客艙過渡到硬真空時,過量的氮氣可能會在他們的血液中冒泡——使他們患上嚴重的、危險的減壓病。梅農在簡報會上解釋說:“就像開啟一罐蘇打水一樣,當充滿氮氣的血液暴露於環境壓力突然降低時,氣泡就會釋放出來。”機組人員將使用超聲波裝置監測他們每個人的身體,以防止這種潛在的致命影響。但如果出現這種情況,他們可能會以其他方式知道:水肺潛水員有時將減壓病稱為“彎曲病”,因為它容易使受害者因劇烈疼痛而彎腰。

假設一切順利,從開啟艙門到關閉艙門並重新加壓龍飛船,大約需要兩個小時。在此期間,據報道,兩名機組人員——艾薩克曼和吉利斯——將輪流攀爬繫繩,離開飛船並進入太空。他們將測試宇航服的機動性,以及安裝在艙門外部(並恰如其分地稱為“天行者”)的扶手和腳踏結構。整個太空行走將透過宇航服頭盔上的攝像頭以及天行者和龍飛船的頭部以及客艙內的攝像頭即時直播到地球,另外兩名機組人員將在客艙內等待。

第四天將專門用於測試星鏈和其他衛星和飛船的雷射通訊系統。梅農在簡報會上說:“我們將進行一些檢查,然後進行一系列演示作為該測試的一部分。”“您需要繼續關注。”第五天,龍飛船將降低其軌道,以便在重返大氣層之前,機組人員完成其餘的科學實驗,這些實驗主要集中在監測他們對太空的生理反應。第六天早上,機組人員將再次穿上宇航服,然後龍飛船將衝入地球大氣層,並在 SpaceX 位於佛羅里達州海岸附近的七個預選回收地點之一濺落。

在發射前簡報會結束時,格斯滕邁爾回顧了“北極星黎明”號通往太空的非傳統路徑。儘管該任務的計劃多次從最初的 2022 年末發射目標推遲,但與 NASA 的典型時間表相比,它仍然以驚人的速度到達了這一刻。格斯滕邁爾說:“我們在 SpaceX 獲得的這種開發速度與早期阿波羅時代所需的開發速度非常相似。”“我們有機會再次這樣做,我們真正開始與私營部門一起推進前沿,並學習我們在地球上無風險環境中無法學到的新事物。是時候走出去了;是時候探索了。是時候做這些大事並向前邁進了。”

*編者注(2024 年 8 月 28 日):此句子在釋出後經過編輯,以更新“北極星黎明”號任務的預計發射日期。

李·比林斯是一位專門從事天文學、物理學、行星科學和太空飛行的科學記者,並且是《大眾科學》的高階編輯。他是廣受好評的書籍《孤獨的五十億年:在星空中尋找生命》的作者,該書於 2014 年榮獲美國物理研究所的科學傳播獎。除了為《大眾科學》工作外,比林斯的文章還曾發表在《紐約時報》《華爾街日報》《波士頓環球報》《連線》《新科學家》《大眾科學》和許多其他出版物上。作為一位充滿活力的公眾演說家,比林斯曾為 NASA 的噴氣推進實驗室和谷歌做過特邀演講,並曾擔任《國家地理》、突破獎基金會、先鋒工作室和各種其他組織舉辦的活動的主持人。

比林斯於 2014 年加入《大眾科學》,此前曾在《SEED》雜誌擔任編輯。他擁有明尼蘇達大學新聞學學士學位。

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