兰顺正
2022 年是中国载人航天30周年,对我国航天事业来说,这无疑是具有重要意义的一年。按照计划,中国载人航天工程正处于空间站在轨建造任务阶段,2022 年年底前将完成问天实验舱、梦天实验舱、神舟载人飞船和天舟货运飞船等6 次重大飞行任务,完成我国空间站在轨建造,并且将实现首次6 个型号舱段组合体飞行、首次航天员驻留达到6 个月、首次实现两个乘组6 名航天员同时在轨等多个首次。
同时,随着中国空间站的建成,中国的商业太空旅游也开始出现积极信号。根据《2021中国的航天》白皮书,“十四五”期间,中国将培育发展太空旅游。对此,全国政协委员、中国载人航天工程副总设计师杨利伟在接受中央广播电视总台央广记者采访时表示,普通人有可能在“十四五”期间前往中国空间站参观,“因为商业航天也是整个航天发展的一个大趋势”“只要有这种需求,我们的资源允许,这应该不是一个很长远的问题”。
可以预见的是,在不远的未来,商业太空旅游将出现在中国。
发展商业太空旅游:大势所趋
目前,人们体验太空旅游的方式主要有轨道飞行和亚轨道飞行两种。
轨道飞行旅游早已有之,主要是带旅客搭载俄罗斯的联盟号飞船或美国太空探索技术公司(SpaceX)的龙飞船,与宇航员一起登上国际空间站,体验一周的空间站生活。但是由于伴随着失重、超重等体验以及惊心动魄的速度,对旅客的身体条件和经济条件都有着极高的要求,一直被认为是富豪的游戏。多年来,一些航天强国都在推动载人航天游以赚取大量收入。例如2001—2009年,共有7人8次乘坐俄罗斯的联盟号飞船到达过国际空间站旅行。
亚轨道飞行旅游则因其相对较低的费用,成为近年来商业太空旅游的热门项目。亚轨道又称近太空、临近空间、超高空,国外也有人称之为横断区、近空间。目前,大多数观点倾向于把亚轨道的范围定义为距海平面20~100千米,即介于现有航空器最高飞行高度和航天器最低轨道高度之间。与轨道飞行旅游相比,亚轨道旅游飞行高度低、飞行时间短,所以门槛要低得多,未来的市场也更大,英国的维珍银河、美国的蓝色起源两家公司是该行业中的翘楚。
维珍银河公司的主要产品是太空船二号。该项目利用大型飞机携带太空船二号进行空中发射,随后飞船自身发动机点火,经过数分钟的加速后关闭,飞船无动力向上滑行,做减速运动,达到上升最高点(约100千米)后,以滑翔方式返回地面。太空船从起飞到着陆共历时约2.5小时,乘客将体验到约5分钟的失重状态。
蓝色起源公司则采用相对传统的方法进军亚轨道太空旅游市场。其研制的新谢泼德号火箭采用单级火箭推进模式,能够飞到100千米,即卡门线(太空边界线)附近,火箭的顶部则是一个太空舱,最大载客量为6人。火箭在到达顶点高度后,箭舱分离,火箭启动空气制动装置和回收发动机,垂直返回地面。乘员舱则展开降落伞徐徐下降,着陆前有反推火箭发动机点火,辅助乘员舱缓慢降落在着陆点。在这一飞行中,乘客能够体验3~5分钟的失重感。整个过程全部自动化,不需要人来驾驶。
2021年7月11日,维珍银河公司太空船二号系列的VSS Unity 飞船完成首次满员亚轨道试飞,该公司创始人理查德·布兰森作为机组成员参与此次试飞;之后在7月20日,蓝色起源公司的创始人杰夫·贝索斯和其弟弟马克·贝索斯也乘坐该公司研发的新谢泼德号火箭成功进入了亚轨道。这两次试飞都堪称是商业亚轨道旅行的里程碑。同时,维珍银河也已经于2022年2月16日起面向公众开售太空飞行船票。
现在看来,发展商业太空旅游将是世界载人航天的大势所趋,而在载人航天技术方面早已迈入世界前列的中國,自然也不会落后。
此次杨利伟在接受总台央广记者采访时表示:“从工程来讲,我们也希望能有更多不同性质的企业参与进去,这对整个行业的发展是一个很好的助力。”从技术角度出发,将来普通老百姓进入空间站是没有问题的,“主要看需求”。而对记者提出的在“十五五”或10年内普通人上空间站是否就能实现的问题,杨利伟也给出了肯定的回答。同时,相关调查显示,目前中国消费者探索外太空的意愿强烈,对可以访问空间站、在太空中体验空间站生活非常感兴趣。
飞入寻常百姓家:需要时间
不过也应该看到的是,短期内,太空旅游在大众人群中是比较难普及的。
不同于传统旅游,太空旅游对参与者有更高的要求。首先,对轨道飞行旅游的参与者来说,身体要能够承受轨道飞行带来的不适——火箭发射和返回再入时的失重反应,对旅客来说是不小的挑战。 其次,轨道飞行旅游的参与者需要接受一段时间的大强度体能训练和专业培训——以现在的飞行器设备状况来看,参与轨道飞行旅游前,平均需要花费半年时间进行训练。最后,价格是对太空旅游需求影响最大的因素。如2001年4月首位参观国际空间站的美国商人丹尼斯·蒂托,为这次旅游体验支付了2000多万美元;2021年9月,美国SpaceX公司(太空探索技术公司)的龙飞船系列灵感4号,搭载4位非宇航员进行了3天在轨飞行,虽然具体费用还未公布,但按照SpaceX 此前给NASA(美国航空航天局)的报价,每个龙飞船的座位也需要5500万美元。而维珍银河公司的太空船二号早前公布的一个太空飞行座位的售价是25万美元,随后涨到了现在的45万美元。
体验太空游新方式:浮空气球
以上种种,都制约着太空旅游还不能立刻“飞入寻常百姓家”。 另外有分析认为,未来乘坐浮空器进行亚轨道旅游或许更容易实现。
如果说太空飞船是过山车,那么浮空器则类似于观光缆车。乘客将在氦气球气囊下悬挂的设施齐全的太空舱里,平稳地升到临近空间,游览一段时间以后,再平稳地返回地面。而在该领域,中国已经行动起来了。
例如,2014年北京金海洋航天科技有限公司推出了太空边缘观光项目,采用高空氦气球将旅客送到40千米高度以上的太空边缘,在观光舱内欣赏太空美景,观赏日出日落,体验飘浮失重,还可完成一系列的科学实验。2017年10月25日,中国光启集团自主研制的临近空间气球“旅行者”3号成功放飞,完成了环控生保、天地通信、空间环境数据采集3项实验任务,囊体设计加工、充气放飞、自主控制、轨迹预测、着陆回收等7项关键技术也得到了验证。当时光启集团总裁刘若鹏介绍,未来的载人系列“旅行者”号主舱可容纳6名旅客,普通旅客可以安全舒适地体验超乎寻常的临近空间美景,看到地球的完美弧线,在20千米以上的高空进行观赏。
相比之下,此类飞行器的亚轨道飞行旅游在整体设计上,对旅客的经济条件和身体素质的要求,都降到了太空旅游的最低标准,具有比较高的安全性和舒适性,旅客无须身着航天服,可以在舱内自由活动,不必承受失重、离心力等带来的艰苦考验,整个飞行过程如同乘坐电梯或缆车,相对平稳舒缓。
可以想象,随着技术的进步,让更多普通人体验太空旅行已不再遥远。