SpaceX放出一條龍,從此改變私人太空旅行路徑

改變航天規則的日子真的來了。

全世界首次全民用、非官方、純商業的軌道級載人航天正式開啓,SpaceX將這一榮耀收進飽滿囊中,爲的是給下次刷新充當參照。

「Inspiration4激勵4是爲了實現一種終生夢想,是邁向未來的第一步,未來任何人都可以去勇於探索星空。」

正因爲這次太空之旅,改變了今天的太空圖景:14人同在太空(ISS:7人、CSS:3人、C207.2:4人);三艘龍飛船同時在軌(C206.2、C208.2;C207.2自由行);8艘飛船同在太空(5艘停靠ISS、2艘停靠CSS、1艘自由行)……


這次載人航天被賦予太多太多意義和價值,當然還有很多疑問需要解答——

●發射窗口期爲何設定5小時?

激勵4發射窗口期設定爲:美東時間9月15日20:02~16日01:13(北京時間9月16日8:02~13:13)。這不是通常載人飛船的瞬時發射窗口。由於以往載人飛船目的地基本都是近地軌道空間站(ISS國際空間站、CSS中國空間站、Mir和平號空間站等),要求飛船與空間站進行精準交會對接,所以必須瞬時發射,不可能有寬裕的彈性發射窗口。

但這次激勵4載人航天屬於在軌自由行,並不對接/造訪空間站,因此擁有彈性較大的發射窗口。但考慮到發射、返回連續三天的綜合天氣因素(必須考慮一旦發射失敗,龍飛船執行緊急海上濺落的天氣狀況/海況;飛船返航預備着陸點的天氣及海況;一級火箭着陸回收的天氣條件……),最終才確定5小時的發射窗口期。

●飛行路徑爲何跟以往載人龍飛船任務幾乎一樣?

不僅如此。發射地點相同,都是選在美國黃金髮射位:肯尼迪航天中心39A;發射程序相同,從發射倒計時預備、火箭升空、飛行路徑,一直到龍飛船進入初始軌道,全都遵照歷次載人龍飛船DM-2、Crew-1、Crew-2任務;飛行路徑相同,火箭都沿着與美國東海岸平行的東北方向飛行;龍飛船進入近地軌道的赤道傾角相同,都是51.6°……

背後原因就是SpaceX遵照嚴格的載人航天標準,一套由NASA認證的載人航天標準程序。儘管激勵4屬於全民用、非官方、純商業的一次載人航天,但發射標準、安全等級、緊急預案全都按照承運ISS官方宇航員的標準操作,從而讓這些花費大價錢的太空遊客大可以放心,無安全之慮。

●這次任務NASA擔當什麼角色?

按照現任局長納爾遜的原話:「NASA沒有參與其中,因爲這完全屬於商業化操作。」不過,根據商業承運ISS宇航員合同條款,NASA支持/鼓勵承運商(SpaceX、波音)開拓商業載人航天市場。

這次激勵4任務NASA沒有直接參與,但提供間接支持——SpaceX向NASA支付100萬美元用於購買相關支持服務,其中包括NASA提供地面站數據跟蹤、中繼衛星數據鏈接、地球靜止軌道衛星網絡、國際空間站通信網絡、派出WB-57監視飛機、出售飛行終止系統管制炸藥、飛行前後安檢降落傘系統、肯尼迪航天中心提供發射場支持(安全支持、火災救援、加註推進劑/增壓劑、實驗室支持服務、無人機影像、直升機監視系統、生命支持設備等)。

●這次任務爲何取名激勵4?

這次飛行代號命名爲Inspiration4(有沒有當年F4的即視感),直譯爲激勵4,或者靈感4/啓迪4。按照SpaceX官方說法:「Inspiration4是爲了實現一種終生夢想,是邁向未來的第一步,未來任何人都可以去勇於探索星空。」漂亮公關話語的背後,確實存在一個實實在在的「激勵之舉」。因爲這次飛行基本屬於一次公益善舉,由SpaceX與美國著名支付服務商Shift4 Payments聯手策劃,旨在爲聖裘德兒童研究醫院籌集資金,這筆善款主要爲兒童治療癌症。因此,Inspiration4譯成「激勵4」更貼切,更貼主旨。

「激勵」容易理解,「4」爲何意?

其實也不難理解。「4」很容易讓人聯想到這次任務的獨家贊助商:Shift4 Payments。這種不言而喻的廣告傳達,十分巧妙。

其次,4也代表着載人龍飛船通常搭載人數,儘管最多可搭載7人,但考慮到3天自由行的舒適度、協作性,4人最佳。與此同時,Inspiration4對應4名乘員、4種內涵,妙不可言。

①領導:Shift4 Payments創始人兼CEO賈裏德·艾薩克曼(Jared Isaacman),作爲飛船指揮官;②希望:海利·阿塞諾(Hayley Arceneaux),作爲聖裘德基金大使,既是聖裘德兒童研究醫院首席醫師,也是現年29歲的前骨癌患者,代表着抗癌羣體的希望;③慷慨:克里斯托弗·森布羅斯基(Christopher Sembroski),既是這次善款捐助者之一,也是十足的幸運兒,由於朋友抽中此獎卻因故不能參加而讓位給他;④激勵:西恩·普洛克特(Sian Proctor),既是Shift4 Payments電子商務平臺的老客戶,又是一位地球科學家、探險家、科學傳播專家,在她身上充滿激勵故事。

●4名乘員有啥故事?

▲賈裏德·艾薩克曼(Jared Isaacman):

激勵4任務指揮官,也是此次飛行的唯一買單人(其他三人免費,不必付船票)。出生於1983年2月11日,16歲時在家裏地下室創辦了Shift4 Payments,如今這家公司成長爲美國著名支付服務商,約有25萬家實體使用該支付系統,擁有1200多名員工。作爲該公司首席執行官和創始人,艾薩克曼本人被譽爲該行業最有影響力的商業領袖之一,曾被《福布斯》《今日秀》《福克斯商業新聞》《ABC新聞》《彭博社》《商業週刊》等各種媒體報道。

艾薩克曼不僅僅是一位成功企業家,還是一名成就卓著的商用/軍用噴氣式飛機飛行員,至今保持多項世界紀錄,包括2008年、2009年兩次環球飛行。作爲黑鑽石噴氣式機隊的一員,他參加過100多次航展。2011年與他人共同創建世界最大私營空軍龍式國際(Draken International),爲美國武裝部隊培訓飛行員。

▲海利·阿塞諾(Hayley Arceneaux):

1991年12月4日出生於路易斯安那州的巴吞魯日,如今她成爲史上最年輕的繞地球軌道飛行的美國人。10歲時的她,一隻膝蓋開始疼痛,幾個月後被確診爲骨肉瘤(一種骨癌)。從此在聖裘德兒童研究醫院進行長期治療,包括化療和四肢挽救性手術。期間不懈努力,2014年獲得西班牙語本科學位,2016年獲得醫生助理(PA)學位,現如今,29歲的海利既是前骨癌患者,也是聖裘德兒童研究醫院首席醫師。她代表着抗癌羣體的希望。

▲克里斯托弗·森布羅斯基(Christopher Sembroski):

1979年8月28日出生在北卡羅來納州的坎納波利斯。畢業於恩布里-裏德爾航空大學,獲得理學學士學位。他曾在亨茨維爾的太空教育營擔任顧問,還在ProSpace做志願者。ProSpace是一家倡導私人航天飛行的非營利組織,常年在華盛頓特區推動立法,積極推動開放太空旅行,鼓勵像SpaceX這類新型太空公司生存發展。

後來加入美國空軍,擔任機電技術員,技術支持一支米努特曼III洲際彈道導彈艦隊,2007年曾在伊拉克服役。目前居住在西雅圖,從事航空航天領域工作。森布羅斯基是個十足的幸運兒,由於朋友抽中卻不能參加太空飛行,於是慷慨讓位給他,因爲他一直就是個重度太空迷。

▲西恩·普洛克特博士(Dr. Sian Proctor):

1970年3月28日出生在關島的哈加特尼亞。父親曾在阿波羅時代位於關島偏遠的地面跟蹤站工作,因此從小她就很喜歡太空,嚮往太空。後來全家搬到美國大陸,1992年畢業於愛丁伯勒大學,獲得環境科學學士學位。1998年畢業於亞利桑那州立大學,獲得地質學碩士學位。2006年又獲得科學教育博士學位。

普洛克特博士不僅是地球科學家、探險家和科學傳播專家,還是一名模擬宇航員(在模擬空間條件下開展活動),完成過四項模擬任務,其中包括在夏威夷空間探索模擬項目——全女性感知火星2020任務、由美國宇航局資助的火星任務HI-SEAS,研究長期太空飛行的食品策略。她曾在TED做過《像火星人一樣喫東西》演講,出版過一本《火星食譜》。2009年她還躋身NASA宇航員計劃決賽。

●激勵4比亞軌道載人飛高在哪兒?

今年7月很熱鬧,雙雄對決亞軌道載人飛:7月11日理查德·布蘭森搭乘太空船二號嘗過初體驗;7月20日傑夫·貝佐斯同樣乘坐自家新謝潑德飛船體驗幾分鐘失重感。不過跟激勵4載人航天相比簡直就是小巫見大巫。

①飛行高度不同:維珍銀河太空船二號、藍色起源新謝潑德飛船分別只是勉強越過80公里太空界線、100公里卡門線,都還是亞軌道飛行。但載人龍飛船卻屬於軌道飛行(至少300公里以上),這次激勵4飛行最高點(遠地點)將達575公里,甚至超過400多公里的國際空間站、560公里的哈勃太空望遠鏡、570公里的星鏈星座第二個軌道層。

②太空體驗不同:維珍銀河太空船二號、藍色起源新謝潑德飛船都只能提供5分鐘左右的失重感。而激勵4載人航天提供4人3天全程在軌自由飛行。儘管不造訪國際空間站,但可以全天候沉浸於失重感——這是最有價值感的特殊體驗。爲此SpaceX還創新性改造了這艘複用型恢復號龍飛船(C207.2),將頭錐內的對接口換成360度全景球形舷窗,甚至比ISS著名的沖天爐更酷更炫,似乎讓人忘掉地表的塵世,心醉於藍色母星作爲窗景,迷戀太空……

③乘員身份感不同:無論是搭乘維珍銀河太空船二號,還是藍色起源新謝潑德飛船,毫無疑問都是來去匆匆的太空過客,十足的太空遊客。事前準備也是相當有限,就像搭乘民航客機一樣容易。相反,爲了這次任務激勵4全員總動員,早在6個月前確定人選後,隨即進入準備狀態,統一接受SpaceX各項培訓,包括商業宇航員培訓、軌道力學、微重力、零重力以及其他形式的壓力測試,並經歷應急準備訓練、宇航服使用與飛船進出演練,以及部分或全部太空任務模擬訓練。受訓達標後最終纔會坐進龍飛船,飛向太空。因此,簡單將激勵4乘員與太空船二號、新謝潑德飛船純粹的體驗者,統統歸爲「太空遊客」確實有失偏頗。使用「非職業宇航員」「太空飛行參與者」稱呼激勵4乘員似乎更爲公允、厚道。

●激勵4有什麼歷史性價值?

①這是全球首次全民用、非官方、純商業的軌道級載人航天,併成爲1999年發現號航天飛機執行STS-103任務後人類飛到最遠處(575公里),這將打破私人太空飛行新紀錄,開啓全球商業載人航天新時代、私人太空旅行新航線!

按照馬斯克的表述:「你可以去你想去的地方。我們名義上設定兩到四天,但如果你想飛得更久,那也沒關係。」這其實是一次定製化近地軌道飛行。只要你有資格成爲參與其中,成爲乘員,你說了算——這纔是真正的商業載人航天!

②2020年作爲美國商業載人航天元年,SpaceX兩度發射載人龍飛船、承運6名宇航員,憑藉一司之力恢復美國載人航天原力,成爲全球首家承運宇航員往返國際空間站的私營太空公司。這是自2011年航天飛機退役後美國重新執掌載人航天主動權,標誌着美國再度與俄羅斯並駕齊驅、重掌往返國際空間站的雙雄格局。

2021年將成爲SpaceX商業載人航天釋放高能的第一年,現有三次載人飛行:①4月23日首次發射複用版載人龍飛船,採用C206.2龍飛船執行Crew-2任務;②9月16日今天,開啓Inspiration4激勵4全民用飛行任務;③10月31日載人龍飛船執行Crew-3任務。

載人龍飛船不僅是在恢復美國載人航天原力,更是以商業運營模式開啓美國乃至全球商業載人航天新時代。高效、複用、低價正成爲SpaceX最大利器,橫掃商業發射市場,從衛星發射,到貨運補給,再到載人航天。

③技術門檻要求大大降低因爲載人龍飛船採用新一代全自動駕駛模式,必要時輔以地面飛控中心操作,所以這4名乘員更像是飛船乘客,而不是駕駛員,不必像職業宇航員那樣接受長期、全面、嚴格的訓練和考覈纔行。飛行技術門檻遠低於以往官派宇航員要求,不需要也沒必要掌握太多飛船駕駛技能,好好享受幾天繞地飛行,好好欣賞藍色星球,纔是最愛。

●激勵4船票是多少?

目前尚未可知。據估計,每人約5000萬美元,4人達2億美元。比承運官方宇航員費用5500萬美元顯然要低,但遠高於21世紀頭十年太空探險公司推出的2000萬美元全程旅費。

據悉,未來將造訪ISS的私人商業之旅比如Ax-1公理號任務、Space Adventures太空探險公司載人任務可能在5000~5500萬美元,這些費用包括:SpaceX發射承運費、太空飛行任務培訓費、保險費、NASA收取到訪國際空間站的相關費用,比如飛行任務管理費480萬美元/次,用於任務規劃與執行、天地通信費用等;官方宇航員時間佔用費520萬美元/人,用於官方宇航員陪同太空遊客所需時間成本;國際空間站生活費用,每人每天8.8萬~16.4萬美元。NASA這個收費標準於今年4月29日發佈,較比2019年6月最初定價有不同程度提價。

●SpaceX宇航服有什麼黑科技?

跟以往NASA的宇航服或者蘇聯/俄羅斯、中國採用的航天服相比,SpaceX艙內宇航服的最大特點就是頗具設計感——擁有時尚線條和前衛頭盔,看起來就像科幻大片裏的太空服。比起航天飛機時代笨重的橙色宇航服,這款黑白宇航服充滿科幻感、未來感。要知道,這可是出自好萊塢傳奇服裝設計大師何塞·費爾南德斯之手。

黑白基色,貼身設計,極簡風格,突破以往所有艙內宇航服臃腫、繁複設計。SpaceX每一套宇航服都是爲宇航員量身定做的,主要用於龍飛船發射和返航階段,尤其是在減壓緊急狀態下安全保護宇航員,外層防火,內層有冷卻系統,可以調節氣壓、提供氧氣、穩定溫度,同時還能保證宇航員便於活動。所有外掛裝備,比如生命維持系統、電氣供應等外部接口,都集中在右腿一個隱藏式面板裏。3D打印的頭盔配有麥克風和調節壓力閥門,還能阻擋太陽輻射。數據手套可以觸屏操作飛船,同時還具備防火防電。宇航員腳穿的也是防火防電防滑的宇航靴。無論是真空狀態,還是飛船逃逸狀態,或者艙內漏電、起火、氣體泄漏等,總能讓宇航員臨危不懼,安全避險。穿梭於天地間,不僅要穿得高大上,還要真身不破。

●三天太空之旅乘員如何方便?

由於艙內空間有限(9.3立方米)無法配備獨立衛生間,只有一個簡易馬桶,位於艙壁上方一處帶有男|女性符號的面板裏,目前沒有透露更多細節設計,應該跟傳統太空馬桶類似,漏斗式接口用於小便,大便則用特製的塑料袋封存,待飛船再入時拋棄燒掉。當然整個解手過程都在圍簾遮擋之下,在攝像頭死角位置。

●恢復號龍飛船有何改動?

激勵4任務採用二手恢復號載人龍飛船(C207.2),曾在2020.11.16發射,在軌運行167天,複用週轉時間僅爲136.7天,創造龍飛船複用週轉最短紀錄,之前最快週轉227天(C208執行CRS-21/23貨運補給任務)。

C207.2翻新升級方面,值得一說的是升級SuperDraco超級德拉科發動機發射中止系統。飛船儲存的推進劑量有所增加,這使得載人龍飛船能夠在更強的海上風中發射,同時確保乘員安全。另外使用鋼取代了SuperDraco裏的鈦部件,進一步提高發射中止系統的安全性。

SpaceX還加強了龍飛船部分結構強度,讓龍飛船能夠承受更強勁的二次海面濺落。次級濺落是初始濺落後的再度濺落,某種情況下可能會損壞飛船。爲了確保飛船不會受損,NASA、SpaceX不僅需要嚴格遵守返回濺落天氣標準,還通過加強飛船結構,進一步增加可接受濺落條件的次數。同樣正在停靠ISS的奮進號龍飛船C206.2也進行過類似硬件升級。

當然最值得注意的是,Inspiration4激勵4任務噸開啓,標誌着第一艘配備全景天窗沖天爐的載人龍飛船正式亮相。SpaceX創新性地改造了這艘複用型恢復號龍飛船,將頭錐內的對接口更換成360度全景球形舷窗,這比ISS著名的沖天爐更酷更炫,成爲有史以來太空飛行的最大單扇窗戶,似乎讓人忘掉地表的塵世,心醉於藍色母星作爲窗景,迷戀太空……

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