有关北极星计划的几个疑问

文/松堂

北极星黎明计划目前公布的细节有限，所以，从航天技术的角度来分析，有这么几个地方让人有点看不懂。

螺蛳壳里做道场？

亿万富翁艾萨克曼的商业载人航天三部曲当中，有一个重要的事情并未解释。我们并不知道其中的原因是什么，那就是他并没有考虑和任何类型的空间站对接。无论是正在实施商业化的国际空间站，还是美国宇航局正在招标的“低轨道载人目的地”空间站。

▲载人龙飞船的成员舱内部绝不宽敞

▲载人龙飞船没有气闸舱，开舱就完全失压

载人龙飞船虽然理论上可以坐7个人，但是内部空间还是比较狭小的。进行几天的在轨飞行或许还能够忍受，假如说开展某些类型的科学研究，那么内部空间实在是太局促了。虽然“星舰”内部拥有更大的空间，但是它距离投入使用还有一段时间。那么为什么不考虑和国际空间站相对接呢？不管怎么说，国际空间站商业化以后，投入业务运行的前景要现实得多。这很可能是因为国际空间站上没有计划安排，无法容纳多出来的4 个人。当然，第二次和第三次任务的细节并没有公开，后面会不会有空间站对接活动，尚未可知。

“星链”能够通火星？

▲星链卫星上的激光通信组件及通信示意图

第一次飞行任务，也就是所谓的“北极星黎明”，有一项重要工作是和星链卫星进行激光通信。据说这是给后续前往月球和火星的星际探索铺平道路。“星链”为了实现全球联网、不落地组网，配备了星间激光通信链路。但是因为卫星尺寸有限，激光器显然功率不会太大。而且激光器的指向是相对固定的，一般是指向同圈层的卫星，不可能有太大的调整范围。这可能就是北极星黎明任务一定要飞到580 千米高度的一个重要原因。星链卫星的轨道高度都在550千米上下，飞船只有尽量接近580 千米，才能进入星载激光器的照射范围。当然，也不可能再接近，否则飞船就要冒着和卫星碰撞的风险。

那么，星际航行和这件事有啥关系？至少，星链星座是很难直接用在星际航行通信上的，它的太阳电池板尺寸不大，无法驱动大功率的激光波束，不能实现数万千米、数十万千米甚至更远距离的通信。所以，就算这件事和马斯克的火星移民有什么关系，也处在技术验证的极早期而已。

衣服一层套一层？

北极星黎明任务的成员还要执行舱外行走任务，这就为航天服的选择带来了悬念。

已经有不少分析家指出，龙飞船没有气闸舱，一旦开舱门，整个加压舱内部就和宇宙连通了，所有人都必须穿上舱外航天服才能生存。这个问题怎么破？

▲北极星黎明团队参观马斯克“星舰”发射场

▲“载人龙”的起降航天服

载人龙飞船有自己的起降用航天服，据说是仿造《星际迷航》的航天员制服。根据伊萨克曼的说法，他们这次要穿的舱外航天服，是使用起降航天服改造的。但起降航天服和舱外航天服是两种不同类型的东西。起降航天服主要功能是在起降期间，如果发生飞船漏气之类的意外情况，可以短时间保护航天员，让他们能经受住应急返回过程，回到地面。但舱外航天服就是完全不同的东西，需要保护航天员在舱外工作几个小时，提供氧气、保温、排汗、辐射防护等多种功能。这不是起降航天服能做到的。所以仅仅从体积来看，舱外航天服就要比起降航天服厚重得多。如果要简化，那么有一种可能性，就是保留头盔不变，仅仅在外面套一层，具备保温和加压功能，可以支撑短暂出舱任务。但是这种想法能不能实现，就看具体飞行情况了。

舱外航天服的穿脱也非常麻烦。俄罗斯的“海鹰”航天服不但需要长期训练才能熟练穿脱，而且需要不出舱乘员的帮助。如果北极星黎明任务中的4 个航天员都要穿舱外航天服。就带来了3 个问题。

▲首飞机组在研究航天服手套

首先，4 套舱外航天服收纳在哪里？“载人龙”内部绝不宽敞，很难想象有地方收纳这么多东西。其次，4个人一起穿舱外航天服，最后一个人怎么穿呢？其他3 个人穿好航天服之后，有没有足够的行动灵活度来帮助他/她？最后一个问题就是，人穿好了舱外航天服，马上就变得臃肿笨重起来，狭小的飞船舱内，是不是能容得下4 个人？

如今，为这次任务研制气闸舱，恐怕也来不及了。目前还不知道太空探索技术公司打算怎么解决上面这些问题。

“星舰”飞行几时成？

在艾萨克曼的整个计划当中，第一阶段和第二阶段看起来都没有什么让人意外的地方，最大的悬念在第三阶段，也就是搭乘“星舰”进行太空飞行。按照常见的载人航天科研进度，“星舰”虽然已经取得了几次起飞和降落成功，但是要想能够实施轨道飞行，还有一定的距离；想要实现载人航天飞行，那离得就更远了。马斯克虽然被公认为一个非常激进的航天创业者，但是回顾他创业20 年来的历史，就会发现，马斯克同样也是遵守科研规律的。无论哪一个型号，从系统研制到投入运行是要经过一定周期的，就算比其他人快一些，也不可能今天说出口，明天就能做到。

按照马斯克的计划，打算2022年进行不锈钢火箭的首次轨道飞行。应该说这次飞行的风险还是很大的，不仅仅是因为研发难度大，而且也因为马斯克比较喜欢冒险。他不愿意等到型号可以四平八稳、所有技术问题都彻底归零之后才发射，而是喜欢采用软件工程当中的迭代方式，在不断的飞行实验当中摸索前进。我们按照最理想的进展来推测，那就是今年的这次发射取得完全成功，不但把“星舰”送入了轨道，而且它还凭借自己的反推力系统成功降落，回到地面上。那么即使如此，按照从龙飞船2010 年首次飞行成功，到载人龙飞船2020 年首次飞行成功，也需要10 年之久。“星舰”的技术跨度更大、创新点更多，那么可能要到2030 年之后，我们才能够看到“星舰”带着航天员进入太空。那么，北极星计划的第三阶段何时才能成行？