倒计时!时隔9年美国将再次在本土发射载人飞船,SpaceX迎关键一役

卢洁萍
2020-05-27 17:19:35
对于2020年的美国来说,此次载人发射几乎出现在了完美时刻。

宇航员.jpg来源:NASA官网

在前所未有疫情笼罩下的美国社会,即将迎来令人兴奋的历史性时刻。美东时间5月27日下午4:33:33,在美国肯尼迪航天中心的39A发射台,搭载着两名宇航员的载人龙飞船将由猎鹰2号火箭发射起飞,进行2011年后在美国本土的首次载人发射。

自2011年7月NASA航天飞机亚特兰蒂退役后,美国一直不得不向俄罗斯联邦航天局花费9000万美元/个的高价购买俄罗斯联盟号飞船的座位,以将其宇航员送往国际空间站。

此次载人发射如果按时进行,并能够成功完成接下来的一系列任务,对于载人飞船及火箭制造商SpaceX来说,它将成为首家将宇航员送入地球轨道的私人公司,对于NASA而言,美国也将摆脱对俄罗斯飞船的依赖,再次拥有自主载人航天发射能力。

除此之外,此次发射还意味着美国新航天时代曙光的来临。

美国新闻评论网站Vox发文评价此次载人发射:“即使是强烈厌恶SpaceX创始人马斯克的美国人,也不得不在这样一个时刻感一阵骄傲。在美利坚帝国似乎走向衰落的阶段,此次载人发射表明,伟大的事仍然存在,人类还有许多工作要做。‘美国当然还是充满机会的地方,比其他任何地方都多。’马斯克说,‘绝对没有其他国家可以做到这一点。’对于2020年的美国来说,这几乎是完美的。”

开启“私人太空旅行”新时代

“这是私人太空飞行的开端,它将不仅向政府开放。这些公司(例如SpaceX和波音公司)有能力制造更多的飞船并让公民进行私人飞行,而不仅仅是面向NASA宇航员。”SpaceX高级顾问和前NASA宇航员加勒特·里斯曼(Garrett Reisman)在接受福布斯采访时如此表示。

这次发射是SpaceX载人飞船载人龙(CREW DROGAN)Demo-2的测试飞行,目标是将NASA宇航员Robert Behnken和Douglas Hurley送往国际空间站,也是属于NASA商业载人航天计划中的一部分。

所谓的商业载人航天项目始于2010年,计划由NASA出资,资助私人制造厂商设计、开发和运营自己的航天发射系统和设备,以将NASA宇航员和物资在国际空间站间往返运输。

2014年9月,SpaceX和波音共同获得了NASA的这份商业合同。

在这个项目过程中,这两家外包承包商可使用NASA的专家和相关资源,但NASA工程师没有拍板的权力,NASA的人员会更少地参与到载人运输系统的测试、发射和操作过程。

另外,在承包商能够开始执行去往国际空间站的任务前,NASA必须认证通过两家承包商的飞船、运载火箭和地面支持系统。

2019年3月,SpaceX的载人龙飞船已经成功完成飞往国际空间站的Demo-1无人飞行测试。而波音的CST-100 Starliner于2019年12月进行的无人飞行测试,由于最终未能到达国际空间站,计划在2020年秋季重新执行。

此次发射如果成功,这将是首次由私人公司而非政府航天局将宇航员送入轨道,世界对将人们送入太空的看法也会由此改变。

“我们真的希望在未来能够成为SpaceX和其他航天公司的客户。”NASA副局长詹姆斯·莫哈德(James Morhard)在5月26日的新闻发布会上说,“我们希望扩张低地球轨道的经济。”

对于SpaceX和马斯克而言,这也将会是证明自身的历史性时刻,毕竟美国航天接受从NASA自己建设航天发射系统转变至私人商业企业参与的过程并不容易。

Garrett Reisman曾经是NASA的宇航员之一,2011年退休后进入SpaceX工作。他在接受纽约时报采访时回忆,至今他仍记得当初他回到NASA将SpaceX的载人龙计划介绍给前同事时,存在于两个机构之间的不信任。

“我记得其中一个家伙,一点都没隐藏他的质疑说,‘他们将会杀死人的’。”Garrett Reisman说,他现在是南加州大学的教授并且仍在为SpaceX提供咨询工作。

事实上当时的国会对此商业载人计划也充满怀疑。“在国会中并没有得到很多支持。” Bridenstine同样对纽约时报表示,他曾经是俄克拉荷马州国会议员,在2017年被特朗普政府提名为NASA局长。

而如今美国社会对时隔9年的再次本土载人发射给予了极大的热情和期盼。美国总统特朗普和副总统彭斯也都将前往肯尼迪航天中心观看此次载人发射。

老将出马

罗伯特·本肯(Robert L. Behnken)是此次参与飞行的宇航员之一。他是美国空军上校,在2000年被美国国家航空航天局(NASA)选为宇航员,是有着两次航天飞机飞行经验的资深人士。

behnken_robert_l.jpg宇航员之一Behnken 图片来源:NASA

Behnken出生于密苏里州,在1997年获得加州理工学院机械工程博士学位,于2008年3月飞行奋进号STS-123,2010年2月飞行奋进号STS-130,在太空飞行了708个小时以上,其中包括6次太空行走的37小时。

除此之外,罗伯特·本肯还有着在25多种不同类型飞机上飞行1500多个小时的经验。

另一名宇航员为美国海军陆战队上校道格拉斯·赫尔利(Douglas G. Hurley)。NASA官网介绍,道格拉斯·赫尔利(Douglas G. Hurley)在2000年被选为宇航员,同样是有着两次太空飞行经验的资深人士,是奋进号STS-127和STS-135的飞行员。

hurley.jpg宇航员之一Hurley 图片来源:NASA

Hurley拥有杜兰大学土木工程学士学位,而加入NASA之前,他是美国海军陆战队的战斗机飞行员和试飞员,他还有着在25多种不同类型飞机上飞行5500多个小时的经验。

对于两位老将而言,能够参与这次历史性载人发射无疑极具荣耀,但在有着14名宇航员丧身的美国航天历史中,他们也毫无疑问地承担着不小的风险。

“成功回来之后,Bob和我可以出去逛逛,喝喝啤酒,或许我们可以对这件事进行反思,我们是太过专注,想要达到目标并取得成功了。” Hurley说。

80米巨物

整个发射设备由载人飞船“龙”和助推火箭“猎鹰9号”构成。

载人龙.jpg

根据介绍,龙飞船能够搭载多达7名乘客(仅4个座位用于NASA任务)往返地球轨道及其他地方,由于可重复使用,它是目前唯一能够将大量货物运回地球的航天器。

与以往有着诸多复杂物理按键的载人飞船不同,为了减少宇航员学习成本,载人龙飞船座椅上方改成一个三屏控制面板,设计更为简洁和智能。

宇航员啊.jpg载人飞船内部

载人龙飞船由胶囊和躯干组成,躯干不仅能够运载不加压的货物,还能在飞船上升过程中支撑航天器。

13.png载人龙相关数据

躯干的一半覆盖着太阳能电池板,该太阳能电池板在飞行过程中,以及空间站期间为龙飞船供电,直到进入地球大气层之前,躯干一直与龙飞船保持联系。

5.png载人龙飞船

引擎:Dragon飞船配备了16台Draco引擎,用于在任务期间对飞船进行定向,包括远地点/近地点演习、轨道调整和姿态控制。每台Draco推进器都能够在太空真空中产生90磅的力。

6.pngDraco引擎

降落伞系统:另外,载人龙飞船还配备了两个锥降降落伞,可在进入地球大气层后稳定航天器,而四个主降落伞可在降落前进一步使航天器减速。

SpaceX称,SpaceX已经为载人航天飞行配备了最安全和最可靠的降落伞系统之一,SpaceX表示对龙飞船的货物运输任务已经完成了接近100次的测试和飞行,并且目前正在开发对MK3降落伞的改善设计。

此次发射任务由猎鹰9号火箭完成。

猎鹰9号火箭是由SpaceX设计和制造的可重复使用的两级火箭,用于将人员和有效载荷可靠、安全地运输到地球轨道及其外部。

猎鹰9号是世界上第一个可重复使用的轨道级火箭。可重用性使SpaceX能够重载火箭上最昂贵的部件,从而降低了太空访问的成本。

7.png猎鹰9号相关数据

猎鹰9号由第一部分、间级、第二部分以及顶部的整流罩组成。

8.png猎鹰9号

猎鹰9号的第一部分包括9台Merlin发动机和铝锂合金储罐,其中装有液氧和火箭级煤油(RP-1)推进剂,该引擎最初为海上回收和再利用而设计。猎鹰9号在海平面上产生的推力超过170万磅。

9.pngMerlin引擎

第二部分则由单个Merlin真空引擎提供动力,以将猎鹰9号的有效载荷运输到所需轨道。第二级发动机在级分离后会点燃几秒钟,并且可以多次重启以将多个有效载荷置于不同的轨道上。

级间是连接第一级和第二级的复合结构,并容纳着允许第一级和第二级在飞行过程中分离的气动推动器。级间基座还装备有四个超音速格栅鳍,这种耐热机翼有助于引导70米高的助推器顺利穿越大气层。

在火箭的最顶部是13.1米高的整流罩。整流罩由碳复合材料制成,可保护飞船进入轨道。整流罩在飞行约3分钟后就被抛弃,SpaceX会继续回收整流罩,以在以后的任务中重复使用。

10.png11.png发射过程

根据SpaceX的介绍,在发射后第2分36秒,火箭第一部分和第二部分将会分开,第2分44秒第二部分发动机将启动,第9分22秒的第一级助推器将自动降落位于大西洋上的“当然我还爱你(of course I still love you)”号着陆船上,第12分钟载人龙飞船将与火箭的第二部分分离。

而在任务结束返回地球时,载人龙飞船返回舱将采用降落伞降落到大西洋上,然后由“进发,领航员(Go Navigator)”号回收船回收。

特朗普政府成败关键时刻

发射前5天,美国白宫宣布总统特朗普和副总统迈克•彭斯(Mike Pence)也将前往肯尼迪航天中心访问观察此次载人发射的细节。

事实上总统前往肯尼迪航天中心现场观看NASA发射的情况并不常见,而特朗普政府对此次发射也给予了不小的重视。

彭斯在前文第七次会议上表示,此次载人发射正值美国人生活中的重要时刻,过去几个月美国经历了前所未有的疫情,而此次载人发射将对美国人民有极大的启发和鼓舞。

《华盛顿邮报》则在24日发文称,对于特朗普和NASA来说,即将到来的载人飞行关系重大。这是美国自航天飞机退役以来首次将人类从美国领土发射到轨道上。这也是特朗普政府成败的关键时刻。

如果顺利,这将是一个代表美国在航天领域领导地位的胜利时刻,毫无疑问是选举年的竞选广告。如果出现问题,这将是一次极大的打击,可能令NASA本就推迟多年的商业载人项目摇摇欲坠并危及美国2024年航天员重返月球的计划。

但《华盛顿邮报》表示,因为5月18日NASA人类探索部门负责人道格拉斯·洛伟洛的突然辞职,5月27日任务的风险很高。

美国众议院空间小组委员会主席霍恩在推特上表示,“对这一突然辞职深感担忧,尤其是在美国航天员近10年来首次按计划在美国本土发射之前数天。”

值得一提的是,天气可能无法配合当天的载人发射。根据美国空军第45飞行中队5月24日发布的天气预报,发射日当天(美东时间5月27日16:33发射窗口起始点),很可能有降雨云层出现在发射地上空。天气容许度(有利天气发射概率)只有40%,这意味着将有60%的发射推迟概率。目前该中队正在密切关注附近降雨云层、厚云层的最新动向。

12.png5月24日发布的天气预报

如果此次发射由于天气原因不得不推迟,下一个发射窗口为美东时间5月30日。

5月26日美国空军第45飞行中队再次更新了27日的天气预告,将天气容许度提高至60%,5月30日发射的天气容许度则为70%。

宇航员Robert L. Behnken和Douglas G. Hurley已经在发射前一周,即5月20日提前到达肯尼迪航天中心,以完成对太空服和航天器的配合检查。

Behnken将担任载人龙飞船飞行的联合作战指挥官,他将负责飞行任务的交会对接点,并与国际空间站对接,以及在轨道研究实验室中的活动。赫利则将担任Demo-2试飞的航天器指挥官,他的职责包括发射、着陆和恢复行动。预计Behnken和Hurley此次将在空间站上花上1-4个月时间。

赫利说:“鲍勃和我日复一日地致力于这项计划,已经有5年了,从很多方面来说,这都是一场马拉松比赛。”

副总统彭斯在此前2月19日一次对NASA的员工致辞中曾强调,在2024年将美国宇航员送至月球,然后在下一个十年将先驱者送上火星,仍然是特朗普政府的头等大事。“总统已经明确表示,我们将用一切必要手段实现这一目标。”

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