郭筱曦(北京空间科技信息研究所)
这是美国载人航天的新时代,也是商业航天的新篇章,更是将要镌刻在史册上的全人类共同的荣耀。
自航天飞机退役后近9年来,美国航天员第一次乘坐美国载人飞船,由美国火箭从美国本土发射进入太空。
美国东部时间2020年5月30日15:22(北京时间5月31日03:22),美国太空探索技术(SpaceX)公司的猎鹰-9(Falcon-9)运载火箭将执行商业载人计划第二次验证任务(Demo-2)即首次载人试飞任务的“载人龙”(Crew Dragon)飞船发射升空。约12min后,船箭成功分离,载有2名航天员的飞船飞往距离地面约400km、由16个国家共同建造运营的“国际空间站”(ISS),约19h后成功对接。
其实早在2012年,SpaceX公司就已经创造过历史了:当年5月,货运“龙”飞船与“国际空间站”成功对接,成为首个造访空间站的商业航天器;当年10月,执行“国际空间站”首次商业货运合同任务的货运“龙”飞船与“国际空间站”成功对接,正式开始为政府运营的空间站运送货物补给。这两次任务已足够名垂青史,但SpaceX公司并未就此停下脚步。
5月31日,载有乘员的“载人龙”飞船成功发射并与“国际空间站”成功对接,成为首个造访“国际空间站”的商业载人航天器。这意味着世界上除俄罗斯、美国和中国外,第4个具备载人航天发射能力的实体—“马斯克帝国”的诞生。
2003年2月,“哥伦比亚”航天飞机在再入大气层时解体,7名航天员殒命。而这已经是NASA损失的第2架航天飞机和第2个7人乘组。不仅如此,在每次发射和降落时万众欢呼的场景背后,航天飞机计划本身也面临日益增多的隐忧,成就斐然的同时也有巨大代价:实际运行的航天飞机,没有完全实现设计初衷,反而因为技术复杂、投资巨大,维修准备期长,可靠性随飞行次数的增加而不断降低。警醒于灾难,时任NASA局长肖恩·奥基夫说服时任美国总统小布什尽早完成“国际空间站”的建设,然后退役航天飞机。
2011年7月,曾主宰近地轨道30年的航天飞机终于告别舞台。
受航天飞机退役影响最大的莫过于美国对“国际空间站”的货物补给和乘员轮换,这些年完全靠支付高额票价购买俄罗斯“联盟”飞船座位(2020年5月最新价格约9000万美元一个席位)来勉强维持。
面对现实后,NASA启动了商业货物及载人运输计划,这为NASA带来了运营管理模式上的巨大调整:NASA选定商业公司,由商业公司负责研制航天器和运载火箭并承担主要的研制资金,航天器和运载火箭属于商业公司,且负责计划的整套运营,包括总体设计、研制、制造、试验、发射和运营管理等。NASA由采购产品转为直接采购商业公司提供的运输服务,仅负责进度、安全监管及技术支持。NASA试图从“探索”太空的机构转变为“投资”太空的机构。
“载人龙”飞船成功发射后的历史性握手(左:NASA局长吉姆·布里登斯汀,右:SpaceX公司创始人兼CEO伊隆·马斯克)
2010年12月,SpaceX公司首次试飞货运“龙”飞船并在绕地球轨道两圈后安全降落,时任NASA局长查尔斯·博尔登曾激动地表示,“龙”飞船的发射成功标志着“美国再次成为太空探索的领头羊”,其重要性“怎么评价都不为过”,并表示“这些开拓者之于航天的意义正如林德伯格之于民用航空的意义。”(查尔斯·林德伯格是全世界第一个独自完成横越大西洋不着陆飞行的人。)
2014年9月,在向SpaceX公司和波音公司(Boeing)授出商业载人运输系统认证合同时,博尔登局长在发表声明时用到了之前很少用到的“爱国精神”一词,他说:“这是一个艰难的选择,但对于NASA和美国都是最好的选择。高素质的美国公司,联合起来让美国恢复本土载人航天发射能力,争先为这个国家服务并结束我们对俄罗斯的依赖。我为他们所有人的创新能力、努力敬业和爱国精神鼓掌。”
2020年5月初,现任NASA局长吉姆·布里登斯汀在新闻发布会上说:“这是商业载人计划的意义所在。这是载人航天的新一代、新时代!”发射成功后,吉姆·布里登斯汀十分激动。
本次任务航天员道格·赫尔利之子在专机上俯瞰39A发射台
此次任务是一次试飞任务,NASA和SpaceX公司利用这次任务来认证“载人龙”飞船的天地往返运输能力。
此次任务在肯尼迪航天中心39A发射台进行,这也是发射1981年首架次及2011年末架次航天飞机任务的发射台。这是自航天飞机退役后,几近荒废的39A发射台再次启用并继续用于载人发射。
航天员乘坐特斯拉Model X前往发射台
本次任务的2名航天员乘坐同为马斯克创立的特斯拉公司(Tesla)的Model X全电动SUV抵达发射台。此前,美国本土发射的载人航天任务都是用改装拖车或房车转运航天员,这是NASA第一次在发射前用SUV车型转运航天员。
目前,“国际空间站”上还有1名美国航天员—第63批长期考察组指挥官克里斯·卡西迪。鲍勃·本肯和克里斯·卡西迪作为航天员办公室前任负责人有着独特的联系—这是两位前主任第一次在太空中会面;而对于道格·赫尔利来说,这是一次他与STS-127任务同事在轨道上重聚的机会。他们有可能会参与一系列舱外活动,在空间站S6桁架上安装新电池,激活欧洲“哥伦布”(Columbus)实验舱上的新硬件。他们还将取回随首次和末次航天飞机任务飞行的美国国旗并带回地球。
任务结束时,飞船将自动脱离“国际空间站”,进行为期2天的自由飞行,然后再入大气层,在大西洋中溅落。SpaceX公司预计将在溅落1h内将航天员送回地面。
自NASA启动商业货运及载人计划起,SpaceX公司就一直是积极参与者,多次刷新商业航天历史。短短十几年间,SpaceX公司已发展成为NASA载人航天领域最重要的商业合作伙伴之一。
2002年6月,马斯克拿出几乎全部身家,创立了自己的第三家公司—SpaceX,旨在降低火箭成本和发展星际航行技术。他去到各大航空航天院校、波音公司等大型企业甚至NASA“挖墙脚”,组建了具有新兴商业航天公司特点的科研人员团队。
SpaceX公司的研发始于猎鹰-1火箭,该型火箭第4次试射才获得成功,进而为猎鹰-9火箭研制奠定了基础。2010年至今,猎鹰-9火箭已发射85次,其中83次任务取得完全成功。
本次任务的航天员(左:航天员鲍勃·本肯,右:航天员道格·赫尔利)
不仅如此,SpaceX公司多年来一直在开发运载火箭完全、快速重用的技术,火箭第一级的海面平台和陆地垂直着陆回收相继取得成功,目前回收重用技术已趋于稳定。
凭借“龙”飞船,SpaceX公司先后获得了NASA的“商业轨道运输服务”(COTS)合同,认证其货运能力;“商业补给服务”(CRS)合同,执行业务货运任务;“商业乘员运输能力”(CCtCap)合同,认证其载人运输能力。从2012年到现在,货运“龙”飞船已成功执行19次空间站补给任务,连同验证任务,共为空间站运送货物43787kg。
2020年3月,SpaceX公司的“龙XL”飞船获NASA规划中的月球轨道空间站“门户”(Gateway)货运服务合同;4月,该公司“星舰”(Starship)入围NASA“阿尔忒弥斯”(Artemis)重返月球计划载人月球着陆器研究合同竞争。NASA与SpaceX公司的公私合作伙伴关系从近地拓展到了深空。
尽管道格·赫尔利和鲍勃·本肯这2名航天员的专业和职业背景不同,但也有一些不寻常的缘分:两人都于2000年7月经NASA选拔为航天员;两人的另一半都是航天员,这两位女航天员也是2000年7月同期选拔的;两人首上太空时均乘坐“奋进”(Endeavor)航天飞机,都曾2次执行航天飞机任务,其中,赫尔利还是航天飞机末次任务的驾驶员。
作为此次任务的联合指挥官,这两位航天员都将在任务中发挥关键作用,但各自的职责将根据其具体经验和专业知识进行调整。鲍勃·本肯担任这次任务的联合行动指挥官,而道格·赫尔利担任航天器指挥官。
2015年7月,这2名航天员同时被选拔到商业载人计划“骨干”团队,接受通用训练,并在2018年8月开始参加针对此次任务的专门训练。作为历史的创造者以及经验丰富的航天员和飞行员,赫尔利和本肯会继续在航天飞行和探索方面取得瞩目成就。