航天飞机终结太空使命 马斯克给美国带来新希望

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2018-02-07 22:21:56

太空探索向来是国家层面主导的行为,商人成为星际远航的主力在早前看来无异于天方夜谭。

从SpaceX的接连失败,到SpaceX“猎鹰重型”火箭成功海上着陆,正如多维新闻在《人类最强运载火箭首发 美俄中太空博弈生变数》开篇所提到的,太空探索公司SpaceX总裁马斯克(Elon Musk)再次成为英难人物。以SpaceX为代表的众多美国私人太空企业,正在改写人类探索外太空的常规历史。

2018年1月2日,在美国肯尼迪航天中心待发射的“猎鹰重型”火箭(图源:VCG)
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让美国财政不堪重负的航天飞机计划

人类近代太空探索的早期时代主要由苏联和美国两国间的“太空竞赛”所驱动。苏联于1957年10月4日于拜科努尔航天中心将斯普特尼克1号卫星发射升空,这是第一颗进入行星轨道的人造卫星。

美国国家航空航天局(NASA)从1961年至1972年从事了一系列载人航天任务。1969年,作为阿波罗计划中的第五次载人任务,阿波罗11号宇宙飞船第一次登上月球,实现了美国总统肯尼迪(John Fitzgerald Kennedy)在1961年5月25日的演说中所宣称的,美国会在1970年以前“把一个宇航员送到月球上并把他安全带回来”的目标。

阿波罗计划总共耗资约240亿美元。1969 年 4 月,在耗资巨大的“阿波罗登月计划”行将结束之际,受密集的太空探测项目花费巨大影响, NASA萌生了需要建设一种可重复使用的航天运载工具的想法。

1972 年 1 月,“航天飞机”设计方案诞生。NASA游说美国当局发展航天飞机时,列举了航天飞机可拥有的诸多优点,如可以多次往返重复使用,能送7人外加将近30吨货物进入太空,返回时可把14.5吨的有效载荷从轨道上运回等。

美国是世界上第一个拥有与实际操作航天飞机,并是唯一成功以航天飞机进行过载人任务的国家,也是机队阵容最庞大的国家。

回看历史,美国的5架航天飞机中,“挑战者号”(STS Challenger STA-099/OV-099)在发射过程中爆炸,“哥伦比亚号”(STS Columbia OV-102)在返回地球进入大气层时解体,有14位宇航员在爆炸、解体过程中丧命;另外3架航天飞机分别为“发现号”(STS Discovery OV-103)、“奋进号”(STS Endeavour OV-105)、“亚特兰蒂斯号”(STS Atlantis OV-104),现均已退役。

按照计划,美国的航天飞机寿命最多为20年,每架应飞行100次。美国的航天飞机每架研发费用约20亿美元,总共发射了100余次,每飞行一次费用高达5亿美元,返回后还要进行大量费时费力的检修。

有数据显示,从1985年到1988年,美国航天飞机的发射价格增加了85%,即每次发射费用飙升到9,000万美元,,这让美航天局的财政不堪重负。这些花费亦完全违背了NASA最初设计航天飞机的预算。

从 1981 年后的航天飞机为美国服役的30年中,航天飞机为太空探索增加了动力,但同时也暴露了诸多问题。2011年7月9日午夜前,“亚特兰蒂斯号”升空前往国际空间站, 7月21日返航后,正式除役,这也成为美国航天飞机计划进行30年的最后一趟任务。

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马斯克带来的希望

2011 年 4 月 5 日,马斯克在美国全国新闻俱乐部上首次宣布了研发重型猎鹰火箭的计划,那时,绝大多数人都认为那是“疯言疯语”。那个时期,美国的航天业已陷入前途未卜的困顿之中,在马斯克雄心勃勃的计划宣布后仅数月,美国人引以为傲的航天飞机迎来了“最后一飞”,彻底终结了历史使命,曾经的航天霸主一夕之间失去了将人送入太空的能力。

无可奈何之下,NASA 除了要被迫接受来自俄罗斯的强势态度,国内的联合发射联盟(ULA)也是将垄断做到了极致,历年攀升的发射要价让美国政府万分恼火,却又无可奈何。

2017年9月29日,SpaceX总裁马斯克在第68届国际宇航大会上发表演讲(图源:VCG)

内外交困之中,马斯克带来了希望。他公开承诺,重型猎鹰的运载能力将达到航天飞机和德尔塔 IV 重型火箭的两倍以上,只需要发射一次就可以将宇航员送上月球甚至火星。同时,他还大胆给出了重型猎鹰火箭的首飞时间为2012 年底。

从项目提出,重型猎鹰就不断遭到以 ULA 为代表的同行们的冷嘲热讽,除了反复推迟发射广被诟病之外,27 台梅林 1D 发动机的捆绑式设计亦常年被讥笑。世人有此讥笑也难怪,当年苏联 N-1 登月火箭设计了 30 台 NK-15 发动机,但从 1969 年到 1972 年,“怪兽”N-1 四射四败,苏联的登月计划也因此而落寞收场。

2008年9月28日,SpaceX 公司首款产品“猎鹰 1 号”火箭在历经了3次失败之后发射成功,成功将载荷送入预定轨道。其后,SpaceX 又推出了拳头产品“猎鹰 9 号”火箭,来自 NASA 的空间站货运补给大单纷至沓来。在最近的 2017 年,SpaceX 总共完成了 18 次的发射,约占全球发射总量的五分之一,比肩中国全年的发射总数。

2015 年,美国空军开始与 SpaceX 公司探讨用猎鹰火箭为军方发射间谍卫星和绝密空间飞行器的可能性。当下,SpaceX 已为军方完成发射3 次:2017 年 5 月 1 日 NROL-76 军事卫星、2017 年 9 月 7 日的 X-37B 飞行器、2018年初的神秘卫星“ZUMA”。公开报道显示,SpaceX 公司还将参与到新一代 GPS 卫星的发射之中。

前白宫—NASA 联络专员表示,“我认为马斯克用重型猎鹰火箭向太空发射重量较高的载荷就是一种展示,向 NASA 和其他的科研机构证明自己有能力向太阳系内的任何一颗星球发射探测仪器”。

The Planetary Society 太空政策主任 Casey Dreier称,“目前,NASA 进行太阳系内科学探索的项目往往超过数十亿美元,这些任务规模庞大、流程复杂且数量稀少,很多科学家在其职业生涯中只能经历一次这样的科学任务,这样所带来的后果就是科学数据不易收集,科研工作进展缓慢。而要想改变现状,可行的办法就是依靠廉价的运载火箭发射更多的低成本探测器”。

用业内人士的话来说,人类进入太空的能力在被完全满足的情况下,未来探测器也完全可以实现批量化的生产,再辅以核能等动力来源,人类完全可以做到向更广的宇宙空间发射探测设备,而“猎鹰重型”火箭将为这一愿景首开先河。

撰写:刘言

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