SpaceX 的“龍飛船”預示著美國太空飛行的變革

一次前往國際空間站的無人試飛將是該公司私人太空飛行宏偉願景的關鍵里程碑

SpaceX 的“龍飛船”宇宙飛船停放在該公司獵鷹 9 號火箭的頂部,毗鄰 NASA 肯尼迪航天中心 SpaceX 建造的宇航員通道。

它看起來像一顆巨大的白色子彈,而且速度會更快。SpaceX,其製造商,稱這艘飛船為“龍飛船”,它坐落在佛羅里達州 NASA 肯尼迪航天中心 39A 發射臺的獵鷹 9 號火箭上,等待升空。

如果一切順利,“龍飛船”將於週六黎明前出發前往國際空間站——這是在首次實際載人飛行前的最後一次試飛。此前,沒有一家美國公司在其自己的飛船上將太空旅行者送入軌道。“再次感受到準備飛行的感覺真是太棒了,”NASA 人類探索與行動部門副署長威廉·格斯滕邁爾在 2 月 22 日的最後一次飛行準備審查後說道。

所以又怎麼樣呢,您可能會說?此前已有不少於 109 艘宇宙飛船從 39A 發射臺發射升空,其中大部分——從阿波羅登月任務到後來的太空梭——體積更大、動力更強,並且旨在搭載宇航員進行更雄心勃勃的飛行。它們只是恰好是政府專案。“這是朝著商業太空飛行邁出的適度一步,但您必須強調“適度”這個詞,”喬治·華盛頓大學空間政策榮譽退休教授約翰·洛格斯頓說。


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這是一個合理的論點。“龍飛船”目前是一個以不同方式組織的政府專案。但 SpaceX 及其盟友表示,這是朝著更大目標邁出的一步。“這是一件大事,”專注於太空初創企業的 5000 萬美元風險投資基金 Space Angels 的執行長查德·安德森說。“SpaceX 開創了創業太空時代。我不是給予他們一點讚揚,而是給予他們很多讚揚。”

正如 NASA 局長吉姆·布里登斯廷所說,眼前的目標是“自 2011 年太空梭退役以來,美國宇航員首次從美國本土乘坐美國宇宙飛船飛行”——這意義重大,因為自那時以來,美國不得不租用俄羅斯聯盟號火箭上的座位來運送宇航員。假設首次飛行成功,NASA 宇航員羅伯特·本肯和道格拉斯·赫爾利 將在 7 月乘坐下一次“龍飛船”任務飛行。

“龍飛船”長 27 英尺,能夠搭載 7 名宇航員,但在此次指定為 Demo 1 的飛行中,僅攜帶約 400 磅的貨物。它計劃在發射後的第二天到達並與空間站對接,在那裡停留五天,然後返回佛羅里達州海岸附近的 大西洋濺落。

它及其助推器旨在可重複使用——這是 SpaceX 降低成本的商業模式的關鍵方面,該模式將公司數百萬美元的硬體視為可重複使用的投資,而不是作為“一次性”產品飛行一次然後丟棄。該公司釋出了令人震驚的影片,展示了其火箭經常實現曾經看起來純粹是幻想的事情,即從太空飛回並在發射場附近安全地尾部著陸。

本著美國進取精神,NASA 已安排 SpaceX 擁有競爭對手。波音公司擁有一款名為 CST-100“星際班輪” 的類似艙室,目前計劃在 4 月進行一次無人試飛。如果順利,預計宇航員埃裡克·博厄、妮可·奧納普·曼恩和克里斯托弗·弗格森將於 8 月跟隨。(博厄和曼恩是 NASA 宇航員;弗格森是一位從 NASA 退役的前太空梭指揮官,他將成為波音公司第一位乘坐飛行的員工宇航員。)

波音公司是一家歷史悠久的航空航天承包商,這反映在 NASA 與波音公司和 SpaceX 簽訂的合同中。為了完成基本上相同的工作,波音公司獲得了約 42 億美元的合同,而 SpaceX 獲得了高達 26 億美元的合同。首次波音公司發射將使用一次性的宇宙神 5 號火箭,這使其本身就更加昂貴。考慮到發射計劃的調整頻率,波音公司的宇航員很可能在首次 SpaceX 宇航員之前贏得吹噓的權利。“商業載人飛行的根本意義在於重建美國進入太空的能力,”洛格斯頓說。“它可以使我們擺脫對俄羅斯的依賴,這很重要。”

對於像埃隆·馬斯克這樣的企業家,這位色彩鮮豔、備受爭議的 SpaceX 執行長來說,更大的願景是拉近天空的距離。想想亞馬遜創始人傑夫·貝索斯,他也在資助自己的一家變革性太空運輸公司藍色起源。或者理查德·布蘭森,這位從音樂界轉行到航空公司,再到維珍銀河的充滿活力的商人——他試圖使亞軌道“太空旅遊”成為現實。在過去的四分之一世紀裡,其他雄心勃勃的太空公司來了又去,但很少有公司像馬斯克那樣擁有如此宏大而大膽的願景。他說他的目標是讓我們成為一個太空物種,讓火星殖民者成群結隊地在那裡定居,作為地球生命的備用計劃。“不同之處在於參與的公司以及它們的資本化或融資方式,”航空航天市場情報公司 Teal Group 的高階太空分析師馬可·卡塞雷斯說。“20 年前,他們沒有像貝索斯那樣富有,沒有像馬斯克那樣有魅力,也沒有像布蘭森那樣敢於冒險。”

在太空時代的早期,當人類太空飛行成為冷戰競爭的一部分時,最大的冒險者是 NASA,它派遣宇航員進行危險的航行,以在登月方面擊敗蘇聯。這反映在其支出中;航空航天公司從所謂的成本加成政府合同中受益匪淺——基本上保證即使它們遠遠超出預算也能賺錢,因為每次任務都被視為對國家安全至關重要。沒有人真正知道太空旅行應該花費多少錢。當立法者和納稅人抱怨時,總有人回答說,自由的未來危在旦夕。

但後來尼爾·阿姆斯特朗登上了月球,隨著太空競賽“獲勝”,NASA 努力尋找新的方向。突然間,所有的冒險行為都變得難以辯解。航天器越來越多地由委員會設計,希望使飛行更安全,但也使其效率降低。可能降低成本的新技術被久經考驗的成熟技術所取代。因此,儘管 NASA 的太空梭旨在降低成本,但飛行仍然非常昂貴——而且仍然很危險。1986 年的挑戰者號爆炸事件使太空梭計劃停頓了兩年,而 2003 年哥倫比亞號的失事最終結束了該計劃。

安德森說,NASA 的問題是系統性的。“我們已經開發太空技術 60 年了,主要由政府資助。只有少數承包商——和一個客戶。結果是:我們得到了與創新相反的結果。我們從無到有地進入了近地軌道,再到月球——然後又回到近地軌道,最終又回到無處。直到 SpaceX 出現,情況才有所改變。”

安德森說,突破悄然發生在 2009 年。這不是一項技術進步或備受矚目的發射——而是一份清單。SpaceX 公佈了其發射有效載荷的價格。現在,如果一家公司想要發射衛星,它就知道要籌集多少資金,並且可以圍繞它進行規劃。他說,在此之前,有幾十家公司願意投資新的太空事業。從那時起,他的公司統計了 412 家公司投資的 180 億美元。

這仍然是一項艱難的業務。SpaceX 掙扎了六年才將其首個有效載荷送入軌道,並在 2015 年和 2016 年遭受了驚人的火箭故障,損失了數億美元。今年 1 月,有訊息傳出,該公司正在裁減 6000 人員工中的 10%——SpaceX 表示,這是應對“未來極其困難的挑戰”的必要舉措。人們想起了一個憤世嫉俗的老笑話:任何人都可以透過太空發一筆小財——你所要做的就是花費一大筆錢。

但創業太空的天空已經開啟,部分原因是像 SpaceX 這樣積極進取的企業,部分原因是華盛頓更歡迎軌道上的私營企業。現在,也許 SpaceX 發射宇航員最重要的事情是,它實際上根本沒有那麼重要。“他們降低價格這一事實至關重要,”空間與技術政策集團總裁瑪西婭·史密斯說。“他們用助推器著陸給人們帶來了震撼。他們做了一些非常困難的事情。但他們也以更高的效率和更低的成本做到了這一點。”

如果進入太空的成本不再難以逾越,那麼在太空做什麼呢?想法(不一定涉及宇航員)已經——確確實實地——起飛了。以色列非營利組織 SpaceIL 剛剛在 SpaceX 火箭上發射了世界上首個私人開發的月球著陸器。地球觀測衛星通常是放置在較高軌道上的龐然大物,每天僅經過給定地點一次,但正在被較低軌道飛行的、更小、更靈活的衛星群所取代,這些衛星群傳送即時讀數。諸如此類,不勝列舉。

卡塞雷斯說,近期太空業務需求的最大單一驅動因素可能是網際網路流量:在許多情況下,透過衛星傳輸資料比透過陸地傳輸資料更便宜。長期以來,高軌道上一直有通訊衛星,但訊號上下傳輸存在明顯的延遲。2015 年,SpaceX 宣佈了一項名為“星鏈”的寬頻網路計劃,訊號將由 11,943 顆低軌道衛星組成的星座傳送和接收。沒有人眨眼。

當然,衛星比人類更容易和更安全地飛行;即使是馬斯克也說過,他有一天會在火星上退休的機率只有 70%。迄今為止,政府仍然是唯一將人類送入太空的實體。這種情況會在短期內改變嗎?

史密斯對此表示懷疑:“如果存在需求,早就有人來了。”約翰·洛格斯頓對此也持懷疑態度:“這些公司原則上可以自行飛行,但他們會去哪裡呢?”

馬斯克和他的企業家同伴說,會去遙遠的地方。假設他們成功了,他們認為自己會將乘客送往火星——而且很快。“他們有持久的生命力,長遠的眼光,”Teal 公司的卡塞雷斯說。“他們看到了我們真正生活在太空中的那一天。他們對太空和自己都充滿無限的信心。”

內德·波特,一位來自紐約市的作家,曾在 ABC 新聞和 CBS 新聞擔任記者超過 25 年,報道科學、技術、太空和環境。

更多作者:內德·波特
大眾科學雜誌 第 320 卷 第 4 期本文最初以“SpaceX's Crew Dragon Signals Sea Change in U.S. Spaceflight”為標題發表於《大眾科學雜誌》第 320 卷 第 4 期(
doi:10.1038/scientificamerican042019-68BwtqQeq3K7czBEHZSWGf
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