台湾时间 5 月 31 日凌晨 3 点 23 分,SpaceX DM-2 飞龙号(Crew Dragon)在美国肯尼迪太空中心 39A 发射场正式发射成功。约 19 个小时后,载人飞龙号与国际太空站成功对接,开启了全球商业载人航天新时代。而在这背后,是一场近 10 年的太空竞争。
This is the first time in human history @NASA_Astronauts have entered the @Space_Station from a commercially-made spacecraft. @AstroBehnken and @Astro_Doug have finally arrived to the orbiting laboratory in @SpaceX‘s Dragon Endeavour spacecraft. pic.twitter.com/3t9Ogtpik4
— NASA (@NASA) May 31, 2020
▲ 2 名太空人进入国际太空站,与 3 位已在国际太空站的太空人正式见面。
忍气吞声终究不是长久之计
故事要从国际太空站说起。
国际太空站是如今世界上在轨运行最大的太空站,于 2010 年完成建造任务转入全面使用阶段,主要由美国国家航空暨太空总署(NASA)、俄罗斯航太太空活动国有公司(Roscosmos)、欧洲太空总署 (ESA) 、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和加拿大太空局(CSA)共同营运。
为方便太空人往返于地面和太空,经过多年研究,世界上第一种往返于地面和太空的可重复使用航太运载器“美国航天飞机”得以诞生。
1981 年 4 月 12 日,第一架航天飞机“哥伦比亚号”首次执行 STS-1 任务,拉开了航太飞机时代的大幕。虽然“挑战者号”、“哥伦比亚号”分别于 1986 年、2003 年失事,但不可否认的是,美国航天飞机在太空探索史上仍然具有重要的意义。
2011 年 7 月 8 日上午,“亚特兰提斯号”从肯尼迪太空中心成功发射升空,这是长达 30 年的美国航天飞机时代的第 135 次升空,也是美国航天飞机的最后一次飞行。
之后,美国向国际太空站运送太空人和货物都需要花大价钱购买俄罗斯“联盟号”飞船 Soyuz MS-17 船票(当前一张船票的票价约为 8,600 万美元)。“联盟号”由前苏联设计,于 1967 年 4 月 23 日首飞,曾一度成为太空人往返国际太空站的唯一运输工具。
值得一提的是,一旦国际太空站出现紧急情况,逃生舱也全是为俄罗斯太空人准备的,国际太空站上的美国太空人处于绝对劣势地位。
对美国来讲,忍气吞声终究不是长久之计,但毕竟发展航太事业太烧钱了,因此 NASA 便有了一条开放商业竞争的新思路──让商业公司分担重任,国家给予技术与经费支持,鼓励其开发往返太空站和地面的太空飞行器,“Commercial Crew Program”(商业载人开发计划)应运而生。
(Source:NASA)
4 名选手,三轮竞争
根据维基百科,“Commercial Crew Program”始于 2011 年,在随后 2 年的一系列公开竞争中,波音公司(Boeing)、蓝色起源(Blue Origin)、内华达山脉(Sierra Nevada)和马斯克的 SpaceX 成功竞标。
由此,竞争便开始了。
Nine years later https://t.co/CS1LbPLN2N
— Elon Musk (@elonmusk) May 31, 2020
▲ 马斯克在最新 Twitter 中感慨“9 年了”。
第一轮竞争中,NASA 拨款 13 亿美元,为商业公司载人航太技术的开发提供资金。
第二轮竞争旨在确定太空飞行器的具体方案,其中:
- 蓝色起源获 2,200 万美元,用于开发其双锥头太空舱概念。
- SpaceX 获 7,500 万美元,用于开发飞龙号和“猎鹰 9 号”载人运载火箭。
- 内华达山脉获 8,000 万美元,用于开发“追梦者”(Dream Chaser)航天飞机。
- 波音公司获 9,230 万美元,用于开发 CST-100 宇宙飞船。
第二轮竞争于 2014 年 5 月截止,NASA 在竞争者中确定获胜方案,成功晋级到第三轮竞争“Commercial Crew integrated Capability”(商业载人航太飞行综合能力)中的公司,也将获得新一轮的资金支持。
值得一提的是,在这个节点上,贝佐斯创立的蓝色起源决定不再参与竞争,但其载人航太计划仍将继续,只不过所有经费将完全依靠贝佐斯个人。
在第三轮竞争中,内华达山脉获 2.125 亿美元拨款,SpaceX 获 4.4 亿美元拨款,波音获 4.6 亿美元拨款。
几轮竞争结束后,2014 年 9 月 16 日,波音的 CST-100 太空飞行器和 SpaceX 的飞龙号最终被 NASA 选中。
对此,内华达山脉向-问责局(GAO)表示抗议,但被联邦法院否决。之后,内华达山脉接受了这个结果,在解雇了 90 名员工后,将其“追梦者”太空飞行器重新设计为一种商业航太的租用飞行器,在地面和国际太空站间执行无缝物资补给任务。
也就是说,此时赛道上只剩下 SpaceX 和波音 2 名选手。
向商业载人航太时代冲刺
而 2 名选手在向商业载人航太时代冲刺的过程中,也并非一帆风顺。
实际上,按 NASA 最初的计划,第一批载人航太飞行任务将于 2017 年底前完成,但在太空飞行器和运载火箭的设计、测试和运行过程中出现诸多问题,发射任务一拖再拖──2016 年 5 月,波音公司表示,由于 CST-100 Starliner 飞船首发用的 Atlas V N22 运载火箭存在问题,首飞延迟到 2018 年;同年 12 月,SpaceX 也宣布其首飞将延迟到 2018 年。
与此同时,NASA 也承受着来自俄罗斯方面的压力──美国太空人参与联盟计划(Soyuz programme)的机会日益减少,-自然也开始担心起来。
2017 年 2 月,美国-问责署建议 NASA 为商业载人飞行任务制定进一步的计划。
基于此,2018 年 8 月,NASA 确定了乘坐 CST-100 Starliner 飞船和飞龙号的太空人;10 月,NASA 宣布,飞船将于 2019 年启动发射展示。
令人欣慰的是,无载人 SpaceX Demo-1 任务于 2019 年 3 月 2 日启动,猎鹰 9 号一级火箭成功回收,飞船也成功与国际太空站对接,并于 6 天后返回地球。然而,飞龙号太空舱在 2019 年 4 月的静态点火试验中发生爆炸,因此被意外摧毁,再次影响了飞船的载人首飞进度。
而另一边,波音的轨道飞行试验和飞船飞行试验均因 CST-100 Starliner 飞船中止系统试验失败而延迟,再加上一些未披露的因素,波音 CST-100 Starliner 飞船的试验日期不断延后。
可见,虽然两者都遭遇了失败,但 SpaceX 的效率较高,成为超越波音的关键。
另外值得一提的是,在三轮竞争之后,波音获得了 42 亿美元拨款,而 SpaceX 仅获得 26 亿美元。于 2002 年 6 月建立的 SpaceX,在已有百年历史的全球航太航空行业领袖企业面前,拼资历、拼经费,都是不实际的。
面对这种尴尬的境地,SpaceX 的方案也很简单粗暴──省钱。
SpaceX 有一项独出心裁的火箭回收技术,透过采用航太超强度铝锂合金材料、增加挡热板等措施,其火箭已得到多次回收,节省了不少成本,实际上这也是 SpaceX 此次胜出的一个原因。
(Source:SpaceX)
后来的故事我们都知道了,SpaceX 率先开启了全球商业载人航太新时代。
实际上,SpaceX 曾受到不少质疑,马斯克在 SpaceX 载人火箭发射成功发表会上哽咽著说:
质疑的声音让我们更想成功,SpaceX 创立之初我也觉得只有 10% 的可能成功。SpaceX 和特斯拉都曾面临破产,2008 年是非常艰难的一年,我们试了 4 次才让猎鹰 1 号火箭成功入轨。
尽管 SpaceX 抢先一步完成首飞,但这并不代表 SpaceX 形成垄断局面。下一场比拼,哪家公司又会脱颖而出,我们拭目以待。
(本文由 雷锋网 授权转载;首图来源:NASA)
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