SpaceX 載人飛船成功首飛，人類載人航天進入新紀元

如何評價 SpaceX 載人龍飛船成功首飛，并與國際空間站對接？

圖片：SpaceX

若何評價 SpaceX 載人龍飛船當作功首飛，并與國際空間站對接？

太空精釀，著有《啤博士的啤酒札記》

一句話評價：龍 -2 載人飛船當作功對接，人類載人航天進入新紀元

海說神聊京時候 2019 年 3 月 2 日 15 時 39 分，美國太空摸索科技公司（SpaceX）當作功用自家的獵鷹 9 號（Falcon 9）火箭發射龍 -2（Dragon-2）載人飛船。一天后的 18 時 52 分，當作功與國際空間站的協調號節點艙對接。

火箭發射剎時（左）和飛船對接國際空間站最后階段（右）

自從 2011 年 7 月 19 日亞特蘭蒂斯號航天飛機（STS-135）從國際空間站分開返回地球后，持續三十年的航天飛機項目最終竣事，美國載人飛船再未抵達過國際空間站。此次 SpaceX 載人飛船測試使命的當作功，不僅意味著這個貿易公司的龐大飛躍，也標記著人類載人航天一個極新的時代起頭。

那么，此次發射的龍 -2 飛船，有什么不凡之處？

加倍平安

平安性毫無疑問是任何一個載人航天飛船最主要的根基需求。NASA 一向是美國載人航天的本家兒方法導者，今朝愿意鋪開載人航天項目給平易近營航天，一個主要要求就是達到更高的平安性。2011 年的貿易載人航天項目（CCP）對平安性的要求是：飛船發射上升段和返回下降段宇航員損掉比不得跨越 1:500，即每 500 次使命最多只能損掉 1 位宇航員。考慮到最長 210 天的使命周期和各類太空不測，總指標是 1：270。

舉例對比而言，航天飛機項目要求 1:90，俄羅斯聯盟號飛船要求是 1:110。而現實上，航天飛機在 135 次使命中掉敗 2 次并犧牲了 14 位宇航員，聯盟號飛船是 1:87。

龍 -2 飛船進行的整體告急逃逸測試

為了達到這個指標，NASA 對飛船測試的要求可謂極其嚴苛。龍 -2 飛船早在 2015 年就進行了當作功的逃逸測試，按照創始人伊隆·馬斯克的說法，后續又顛末了數千個小時分歧的測試。即即是運載用的新型獵鷹 9 號 -Block 5 火箭，NASA 也要求達到持續 7 次發射不得出任何問題，且要進行發射前的靜態焚燒試驗。

在這一次無人測試當作功后，SpaceX 還需要進行一次在軌逃逸測試，才有可能在 2019 年 7 月初次執行真正的載人使命。

2.可收受接管反復利用

龍 -2 飛船一大特色在于能做到最大限度的反復利用。此前，航天飛機是人類獨一可反復且投入利用的載人航天器具，但價錢更是驚人。龍 -2 飛船在實現可收受接管和降低當作本方面，做出了一系列重大改變。

a.自帶逃逸系統。傳統載人飛船發射必需攜帶昂貴的逃逸塔，在發射后兩分鐘擺布就會拋失落。而龍 -2 飛船自帶 8 臺逃逸用 SuperDraco 超強策動機，可反復利用。

b.無需整流罩。整流罩是火箭沖出濃密大氣時庇護航天器的主要部門，和航天器配合位于火箭頂部，它要求質量低、強度大、旌旗燈號通透性強，因而造價不菲。SpaceX 因而也一向測驗考試收受接管自家獵鷹 9 號火箭的整流罩，究竟結果這是 500 萬美元的產物，然而從未當作功。龍 -2 飛船的設計充實考慮了這一點，可以節約不少費用。

SpaceX 獵鷹 9 號和龍 -2 飛船組合（上）對比俄羅斯聯盟號火箭與飛船組合（下）

c.可改換隔熱罩。任何一個載人飛船返回大氣過程中，必需依靠隔熱罩摩擦減速和燒蝕降溫，這是幾乎無法超越的障礙。龍 -2 飛船的隔熱罩 / 燒蝕層，也能等閑實現模塊化更新。

d.火箭亦可收受接管。龍 -2 飛船將會搭配獵鷹 9 號 -Block 5 型火箭發射，后者的理論可收受接管次數近百次，不顛末大修調養可做到持續 10 次擺布收受接管。考慮到即便一枚新火箭的造價（6000 萬美元擺布）也要比同業低良多，龍 -2 飛船利用自家公司的火箭發射費用也將大大降低。

e.著陸方案。今朝因為 NASA 要乞降平安性問題，龍 -2 飛船將采用經典的下降傘和大洋濺落并打撈的著陸方案。按照它原先的設想，飛船可以采用下降傘共同 SuperDraco 反沖策動機陸地下降，甚至全程反沖下降。將來在降服手藝問題后，依然有可能恢復到原先方案。

3. 壯大的載人能力

龍 -2 飛船最多可以搭載 7 名宇航員，比擬而言，美國早期的水星打算、雙子座、阿波羅飛船只能載 1-3 位，蘇聯 / 俄羅斯的東方號、聯盟號飛船只能載 1-3 位，中國神舟飛船只能載 3 位，NASA 新一代在研的獵戶座飛船只能載 2-6 位。

龍 -2 飛船（左）與現實發射的聯盟飛船（右）對比，龍 -2 飛船有分手的貨色區，7 名宇航員即便全副武裝籌辦發射，內部空間也要寬敞很多

因而，它的運力可以或許與航天飛機打當作平局，同為宿世界第一。但二者單次發射費用相差懸殊：航天飛機 135 次使命花失落了 2000 億美元，平均約 15 億美元一次，而龍 -2 飛船今朝報價僅在單次 1.6 億美元擺布。純真從載人航天的角度，性價比可謂極高。

4.新科技的運用

SpaceX 代表了美國多年堆集的航天手藝貿易化集中表現，也融合了一系列新手藝。例如，8 臺逃逸策動機是采用了激光 3D 打印鐵鉻鎳材料制造而來，可反復利用。

龍 -2 飛船并沒有傳統意義上的龐大太陽能帆板

它的能量供給依然本家兒要來自太陽能電池板，不外分歧于傳統飛船龐大如同同黨一般的太陽能帆板，龍 -2 飛船采用了在貨艙外殼上貼折疊式太陽能電池片的體例，整體加倍集約高效。

龍 -2 飛船可以或許實現主動對接國際空間站，并不需要空間站上機械臂的幫忙，也大大簡單于曾經航天飛機極其復雜的對接過程。一方面提高了平安性，另一方面也降低了總體工作量。

與國際空間站主動對接藝術結果圖

為應對俄然的掉壓甚至真空狀況，龍 -2 飛船的設計依然可以或許讓整體正常運行。此外，SpaceX 還設計了加倍進步前輩的宇航員艙內服，可以或許保障宇航員在這種告急環境下的保存，提高平安性。汗青上，1971 年的聯盟 11 號使命就是在返回地球時代掉壓，三名宇航員犧牲。

5.加倍舒適的內部空間

龍 -2 飛船能裝 7 人，天然不小。它的內部加壓空間有 9.3 立方米，集中在一個艙段里，非加壓艙段也有 12.1 立方米，即便不載人它也是個優異的貨運飛船。兩段式設計，是此刻幾乎所有新一代飛船的思緒，中國新一代載人飛船也將這樣設計。

中國新一代載人飛船（上）也將利用兩艙段模式，和神舟飛船區別較著（下）

傳統的神舟飛船和聯盟號飛船載人部門又分當作軌道艙和返回艙，導致每一個都很狹小逼仄。因而，龍 -2 飛船內部根基是一個科幻感實足的結構，空間并不擁擠。

考慮到 NASA 對貿易航天運載器不得跨越 3 倍過載的設計需求，這對人體的壓力還沒有游樂場的娛樂項目大，通俗人的身體本質可以接管。

聯盟飛船（左）與龍 -2 飛船（右）的操作界面也完全分歧

它也立異利用了電子觸屏操作，與傳統的機械節制面板比擬可謂是傾覆式立異。與此同時，它也保留了機械節制的備份，增添系統冗余。對于高度智能化的飛船整體而言，宇航員在發射和返回過程中根基不需要復雜操作，整體情況很是友愛。換句話說，降低了宇航員門檻。

6.極低的價錢

概況看來，龍 -2 飛船 1.6 億美元的價錢讓人咂舌，但比起其他飛船已經性價比極高。即便不與極其昂貴的航天飛機比擬，它比現今國際載人航天市場的聯盟號飛船也廉價很多。

航天飛機退役后，一張聯盟號“飛船票”的價錢猛漲

一艘聯盟號飛船僅能輸送 3 人，飛船和火箭全數是一次性。此外，2011 年航天飛機退役后國際載人航天市場被俄羅斯完全壟斷，NASA 不得不面臨這一“封鎖”場合排場。導致的后果是 NASA 為宇航員采辦“飛船票”的價錢暴漲，此刻（2019）已經在 8200 萬美元一張。

比擬而言，龍 -2 飛船大約在 2000 萬美元一張。此外，7 人的運力已經足夠把國際空間站一整個遠征隊（常年 6 人）全數替代。

若是考慮到它擁有貨色運輸能力，且返回時依然可以攜帶 3 噸擺布貨色，性價比更高。

7.對 NASA 而言意義重大

進入新宿世紀后，NASA 的成長偏向發生了重大改變，逐漸降低工程類項目比重，轉標的目的偏重科學研究范疇。一個典型的表示就是 NASA 逐漸退出載人航天市場，讓給貿易航天，軌道科學 ATK（現并入諾格）、SpaceX、藍色發源、畢格羅、內華達山脈等都在這一波大潮中得以成長。從 NASA 的角度，充實引入貿易航天的競爭和操縱它們背后的社會本錢，毫無疑問是一件性價比極高的工作，SpaceX 無疑是此中的佼佼者。

貿易航天發射階段，結合發射聯盟、SpaceX、藍色發源、軌道科學 ATK 等同臺競技，最終 SpaceX 拿出性價比最高的方案：極新獵鷹 9 火箭報價 6000 萬美元，復用版可打折。獵鷹重型火箭，運力更是現役宿世界第一。

2018 年 2 月，SpaceX 獵鷹重型火箭初次測試時兩個助推器當作功返回著陸，如同科幻一般的場景

貿易航天貨運階段，SpaceX、軌道科學 ATK 競爭，此刻前者的龍飛船已經執行了 16 次國際空間站補給使命，后者的天鵝座飛船為 10 次。

貿易航天載人飛船階段，SpaceX、波音、內華達山脈、藍色發源等充實競爭，但顯然 SpaceX 今朝略勝一籌。NASA 僅為龍 -2 飛船項目投入了大約 26 億美元。相較而言，NASA 本身研發的獵戶座載人飛船已經花失落了跨越 200 億美元，NASA 也給作為 SpaceX 敵手的波音投入了 42 億美元，SpaceX 的龍 -2 飛船性價比較著。

航天飛機退役后，NASA 每年在國際空間站項目上的投入都在 15 億美元級別，此中為宇航員買聯盟號“飛船票”就花失落了 30 多億美元。跟著貿易航天的進一步成長，這種曾經燒錢維持載人航天成長的場合排場將獲得很大改善，對 NASA 而言投資換往返報，可節約大筆資金，為下一步著重從事的深空探測儲蓄力量。

跟著貿易力量逐漸降低載人航天的當作本，它也距離走進通俗人糊口越來越近。1961 年加加林奧秘升空，那時的東方號飛船僅能供他一人勉強保存，返回時甚至需要在 7 千米的高空與飛船分手后跳傘。而 2019 年，酷炫實足的高科技龍 -2 飛船已經由貿易航天公司推出。

人類載人航天 60 年，終于要慢慢邁入一個極新的時代。

（本文圖源均來自 NASA/SpaceX/ 國度航天局等）