SpaceX放出一条龙,从此改变私人太空旅行路径

改变航天规则的日子真的来了。

全世界首次全民用、非官方、纯商业的轨道级载人航天正式开启,SpaceX将这一荣耀收进饱满囊中,为的是给下次刷新充当参照。

「Inspiration4激励4是为了实现一种终生梦想,是迈向未来的第一步,未来任何人都可以去勇于探索星空。」

正因为这次太空之旅,改变了今天的太空图景:14人同在太空(ISS:7人、CSS:3人、C207.2:4人);三艘龙飞船同时在轨(C206.2、C208.2;C207.2自由行);8艘飞船同在太空(5艘停靠ISS、2艘停靠CSS、1艘自由行)……


这次载人航天被赋予太多太多意义和价值,当然还有很多疑问需要解答——

●发射窗口期为何设定5小时?

激励4发射窗口期设定为:美东时间9月15日20:02~16日01:13(北京时间9月16日8:02~13:13)。这不是通常载人飞船的瞬时发射窗口。由于以往载人飞船目的地基本都是近地轨道空间站(ISS国际空间站、CSS中国空间站、Mir和平号空间站等),要求飞船与空间站进行精准交会对接,所以必须瞬时发射,不可能有宽裕的弹性发射窗口。

但这次激励4载人航天属于在轨自由行,并不对接/造访空间站,因此拥有弹性较大的发射窗口。但考虑到发射、返回连续三天的综合天气因素(必须考虑一旦发射失败,龙飞船执行紧急海上溅落的天气状况/海况;飞船返航预备着陆点的天气及海况;一级火箭着陆回收的天气条件……),最终才确定5小时的发射窗口期。

●飞行路径为何跟以往载人龙飞船任务几乎一样?

不仅如此。发射地点相同,都是选在美国黄金发射位:肯尼迪航天中心39A;发射程序相同,从发射倒计时预备、火箭升空、飞行路径,一直到龙飞船进入初始轨道,全都遵照历次载人龙飞船DM-2、Crew-1、Crew-2任务;飞行路径相同,火箭都沿着与美国东海岸平行的东北方向飞行;龙飞船进入近地轨道的赤道倾角相同,都是51.6°……

背后原因就是SpaceX遵照严格的载人航天标准,一套由NASA认证的载人航天标准程序。尽管激励4属于全民用、非官方、纯商业的一次载人航天,但发射标准、安全等级、紧急预案全都按照承运ISS官方宇航员的标准操作,从而让这些花费大价钱的太空游客大可以放心,无安全之虑。

●这次任务NASA担当什么角色?

按照现任局长纳尔逊的原话:「NASA没有参与其中,因为这完全属于商业化操作。」不过,根据商业承运ISS宇航员合同条款,NASA支持/鼓励承运商(SpaceX、波音)开拓商业载人航天市场。

这次激励4任务NASA没有直接参与,但提供间接支持——SpaceX向NASA支付100万美元用于购买相关支持服务,其中包括NASA提供地面站数据跟踪、中继卫星数据链接、地球静止轨道卫星网络、国际空间站通信网络、派出WB-57监视飞机、出售飞行终止系统管制炸药、飞行前后安检降落伞系统、肯尼迪航天中心提供发射场支持(安全支持、火灾救援、加注推进剂/增压剂、实验室支持服务、无人机影像、直升机监视系统、生命支持设备等)。

●这次任务为何取名激励4?

这次飞行代号命名为Inspiration4(有没有当年F4的即视感),直译为激励4,或者灵感4/启迪4。按照SpaceX官方说法:「Inspiration4是为了实现一种终生梦想,是迈向未来的第一步,未来任何人都可以去勇于探索星空。」漂亮公关话语的背后,确实存在一个实实在在的「激励之举」。因为这次飞行基本属于一次公益善举,由SpaceX与美国著名支付服务商Shift4 Payments联手策划,旨在为圣裘德儿童研究医院筹集资金,这笔善款主要为儿童治疗癌症。因此,Inspiration4译成「激励4」更贴切,更贴主旨。

「激励」容易理解,「4」为何意?

其实也不难理解。「4」很容易让人联想到这次任务的独家赞助商:Shift4 Payments。这种不言而喻的广告传达,十分巧妙。

其次,4也代表着载人龙飞船通常搭载人数,尽管最多可搭载7人,但考虑到3天自由行的舒适度、协作性,4人最佳。与此同时,Inspiration4对应4名乘员、4种内涵,妙不可言。

①领导:Shift4 Payments创始人兼CEO贾里德·艾萨克曼(Jared Isaacman),作为飞船指挥官;②希望:海利·阿塞诺(Hayley Arceneaux),作为圣裘德基金大使,既是圣裘德儿童研究医院首席医师,也是现年29岁的前骨癌患者,代表着抗癌群体的希望;③慷慨:克里斯托弗·森布罗斯基(Christopher Sembroski),既是这次善款捐助者之一,也是十足的幸运儿,由于朋友抽中此奖却因故不能参加而让位给他;④激励:西恩·普洛克特(Sian Proctor),既是Shift4 Payments电子商务平台的老客户,又是一位地球科学家、探险家、科学传播专家,在她身上充满激励故事。

●4名乘员有啥故事?

▲贾里德·艾萨克曼(Jared Isaacman):

激励4任务指挥官,也是此次飞行的唯一买单人(其他三人免费,不必付船票)。出生于1983年2月11日,16岁时在家里地下室创办了Shift4 Payments,如今这家公司成长为美国著名支付服务商,约有25万家实体使用该支付系统,拥有1200多名员工。作为该公司首席执行官和创始人,艾萨克曼本人被誉为该行业最有影响力的商业领袖之一,曾被《福布斯》《今日秀》《福克斯商业新闻》《ABC新闻》《彭博社》《商业周刊》等各种媒体报道。

艾萨克曼不仅仅是一位成功企业家,还是一名成就卓著的商用/军用喷气式飞机飞行员,至今保持多项世界纪录,包括2008年、2009年两次环球飞行。作为黑钻石喷气式机队的一员,他参加过100多次航展。2011年与他人共同创建世界最大私营空军龙式国际(Draken International),为美国武装部队培训飞行员。

▲海利·阿塞诺(Hayley Arceneaux):

1991年12月4日出生于路易斯安那州的巴吞鲁日,如今她成为史上最年轻的绕地球轨道飞行的美国人。10岁时的她,一只膝盖开始疼痛,几个月后被确诊为骨肉瘤(一种骨癌)。从此在圣裘德儿童研究医院进行长期治疗,包括化疗和四肢挽救性手术。期间不懈努力,2014年获得西班牙语本科学位,2016年获得医生助理(PA)学位,现如今,29岁的海利既是前骨癌患者,也是圣裘德儿童研究医院首席医师。她代表着抗癌群体的希望。

▲克里斯托弗·森布罗斯基(Christopher Sembroski):

1979年8月28日出生在北卡罗来纳州的坎纳波利斯。毕业于恩布里-里德尔航空大学,获得理学学士学位。他曾在亨茨维尔的太空教育营担任顾问,还在ProSpace做志愿者。ProSpace是一家倡导私人航天飞行的非营利组织,常年在华盛顿特区推动立法,积极推动开放太空旅行,鼓励像SpaceX这类新型太空公司生存发展。

后来加入美国空军,担任机电技术员,技术支持一支米努特曼III洲际弹道导弹舰队,2007年曾在伊拉克服役。目前居住在西雅图,从事航空航天领域工作。森布罗斯基是个十足的幸运儿,由于朋友抽中却不能参加太空飞行,于是慷慨让位给他,因为他一直就是个重度太空迷。

▲西恩·普洛克特博士(Dr. Sian Proctor):

1970年3月28日出生在关岛的哈加特尼亚。父亲曾在阿波罗时代位于关岛偏远的地面跟踪站工作,因此从小她就很喜欢太空,向往太空。后来全家搬到美国大陆,1992年毕业于爱丁伯勒大学,获得环境科学学士学位。1998年毕业于亚利桑那州立大学,获得地质学硕士学位。2006年又获得科学教育博士学位。

普洛克特博士不仅是地球科学家、探险家和科学传播专家,还是一名模拟宇航员(在模拟空间条件下开展活动),完成过四项模拟任务,其中包括在夏威夷空间探索模拟项目——全女性感知火星2020任务、由美国宇航局资助的火星任务HI-SEAS,研究长期太空飞行的食品策略。她曾在TED做过《像火星人一样吃东西》演讲,出版过一本《火星食谱》。2009年她还跻身NASA宇航员计划决赛。

●激励4比亚轨道载人飞高在哪儿?

今年7月很热闹,双雄对决亚轨道载人飞:7月11日理查德·布兰森搭乘太空船二号尝过初体验;7月20日杰夫·贝佐斯同样乘坐自家新谢泼德飞船体验几分钟失重感。不过跟激励4载人航天相比简直就是小巫见大巫。

①飞行高度不同:维珍银河太空船二号、蓝色起源新谢泼德飞船分别只是勉强越过80公里太空界线、100公里卡门线,都还是亚轨道飞行。但载人龙飞船却属于轨道飞行(至少300公里以上),这次激励4飞行最高点(远地点)将达575公里,甚至超过400多公里的国际空间站、560公里的哈勃太空望远镜、570公里的星链星座第二个轨道层。

②太空体验不同:维珍银河太空船二号、蓝色起源新谢泼德飞船都只能提供5分钟左右的失重感。而激励4载人航天提供4人3天全程在轨自由飞行。尽管不造访国际空间站,但可以全天候沉浸于失重感——这是最有价值感的特殊体验。为此SpaceX还创新性改造了这艘复用型恢复号龙飞船(C207.2),将头锥内的对接口换成360度全景球形舷窗,甚至比ISS著名的冲天炉更酷更炫,似乎让人忘掉地表的尘世,心醉于蓝色母星作为窗景,迷恋太空……

③乘员身份感不同:无论是搭乘维珍银河太空船二号,还是蓝色起源新谢泼德飞船,毫无疑问都是来去匆匆的太空过客,十足的太空游客。事前准备也是相当有限,就像搭乘民航客机一样容易。相反,为了这次任务激励4全员总动员,早在6个月前确定人选后,随即进入准备状态,统一接受SpaceX各项培训,包括商业宇航员培训、轨道力学、微重力、零重力以及其他形式的压力测试,并经历应急准备训练、宇航服使用与飞船进出演练,以及部分或全部太空任务模拟训练。受训达标后最终才会坐进龙飞船,飞向太空。因此,简单将激励4乘员与太空船二号、新谢泼德飞船纯粹的体验者,统统归为「太空游客」确实有失偏颇。使用「非职业宇航员」「太空飞行参与者」称呼激励4乘员似乎更为公允、厚道。

●激励4有什么历史性价值?

①这是全球首次全民用、非官方、纯商业的轨道级载人航天,并成为1999年发现号航天飞机执行STS-103任务后人类飞到最远处(575公里),这将打破私人太空飞行新纪录,开启全球商业载人航天新时代、私人太空旅行新航线!

按照马斯克的表述:「你可以去你想去的地方。我们名义上设定两到四天,但如果你想飞得更久,那也没关系。」这其实是一次定制化近地轨道飞行。只要你有资格成为参与其中,成为乘员,你说了算——这才是真正的商业载人航天!

②2020年作为美国商业载人航天元年,SpaceX两度发射载人龙飞船、承运6名宇航员,凭借一司之力恢复美国载人航天原力,成为全球首家承运宇航员往返国际空间站的私营太空公司。这是自2011年航天飞机退役后美国重新执掌载人航天主动权,标志着美国再度与俄罗斯并驾齐驱、重掌往返国际空间站的双雄格局。

2021年将成为SpaceX商业载人航天释放高能的第一年,现有三次载人飞行:①4月23日首次发射复用版载人龙飞船,采用C206.2龙飞船执行Crew-2任务;②9月16日今天,开启Inspiration4激励4全民用飞行任务;③10月31日载人龙飞船执行Crew-3任务。

载人龙飞船不仅是在恢复美国载人航天原力,更是以商业运营模式开启美国乃至全球商业载人航天新时代。高效、复用、低价正成为SpaceX最大利器,横扫商业发射市场,从卫星发射,到货运补给,再到载人航天。

③技术门槛要求大大降低因为载人龙飞船采用新一代全自动驾驶模式,必要时辅以地面飞控中心操作,所以这4名乘员更像是飞船乘客,而不是驾驶员,不必像职业宇航员那样接受长期、全面、严格的训练和考核才行。飞行技术门槛远低于以往官派宇航员要求,不需要也没必要掌握太多飞船驾驶技能,好好享受几天绕地飞行,好好欣赏蓝色星球,才是最爱。

●激励4船票是多少?

目前尚未可知。据估计,每人约5000万美元,4人达2亿美元。比承运官方宇航员费用5500万美元显然要低,但远高于21世纪头十年太空探险公司推出的2000万美元全程旅费。

据悉,未来将造访ISS的私人商业之旅比如Ax-1公理号任务、Space Adventures太空探险公司载人任务可能在5000~5500万美元,这些费用包括:SpaceX发射承运费、太空飞行任务培训费、保险费、NASA收取到访国际空间站的相关费用,比如飞行任务管理费480万美元/次,用于任务规划与执行、天地通信费用等;官方宇航员时间占用费520万美元/人,用于官方宇航员陪同太空游客所需时间成本;国际空间站生活费用,每人每天8.8万~16.4万美元。NASA这个收费标准于今年4月29日发布,较比2019年6月最初定价有不同程度提价。

●SpaceX宇航服有什么黑科技?

跟以往NASA的宇航服或者苏联/俄罗斯、中国采用的航天服相比,SpaceX舱内宇航服的最大特点就是颇具设计感——拥有时尚线条和前卫头盔,看起来就像科幻大片里的太空服。比起航天飞机时代笨重的橙色宇航服,这款黑白宇航服充满科幻感、未来感。要知道,这可是出自好莱坞传奇服装设计大师何塞·费尔南德斯之手。

黑白基色,贴身设计,极简风格,突破以往所有舱内宇航服臃肿、繁复设计。SpaceX每一套宇航服都是为宇航员量身定做的,主要用于龙飞船发射和返航阶段,尤其是在减压紧急状态下安全保护宇航员,外层防火,内层有冷却系统,可以调节气压、提供氧气、稳定温度,同时还能保证宇航员便于活动。所有外挂装备,比如生命维持系统、电气供应等外部接口,都集中在右腿一个隐藏式面板里。3D打印的头盔配有麦克风和调节压力阀门,还能阻挡太阳辐射。数据手套可以触屏操作飞船,同时还具备防火防电。宇航员脚穿的也是防火防电防滑的宇航靴。无论是真空状态,还是飞船逃逸状态,或者舱内漏电、起火、气体泄漏等,总能让宇航员临危不惧,安全避险。穿梭于天地间,不仅要穿得高大上,还要真身不破。

●三天太空之旅乘员如何方便?

由于舱内空间有限(9.3立方米)无法配备独立卫生间,只有一个简易马桶,位于舱壁上方一处带有男|女性符号的面板里,目前没有透露更多细节设计,应该跟传统太空马桶类似,漏斗式接口用于小便,大便则用特制的塑料袋封存,待飞船再入时抛弃烧掉。当然整个解手过程都在围帘遮挡之下,在摄像头死角位置。

●恢复号龙飞船有何改动?

激励4任务采用二手恢复号载人龙飞船(C207.2),曾在2020.11.16发射,在轨运行167天,复用周转时间仅为136.7天,创造龙飞船复用周转最短纪录,之前最快周转227天(C208执行CRS-21/23货运补给任务)。

C207.2翻新升级方面,值得一说的是升级SuperDraco超级德拉科发动机发射中止系统。飞船储存的推进剂量有所增加,这使得载人龙飞船能够在更强的海上风中发射,同时确保乘员安全。另外使用钢取代了SuperDraco里的钛部件,进一步提高发射中止系统的安全性。

SpaceX还加强了龙飞船部分结构强度,让龙飞船能够承受更强劲的二次海面溅落。次级溅落是初始溅落后的再度溅落,某种情况下可能会损坏飞船。为了确保飞船不会受损,NASA、SpaceX不仅需要严格遵守返回溅落天气标准,还通过加强飞船结构,进一步增加可接受溅落条件的次数。同样正在停靠ISS的奋进号龙飞船C206.2也进行过类似硬件升级。

当然最值得注意的是,Inspiration4激励4任务吨开启,标志着第一艘配备全景天窗冲天炉的载人龙飞船正式亮相。SpaceX创新性地改造了这艘复用型恢复号龙飞船,将头锥内的对接口更换成360度全景球形舷窗,这比ISS著名的冲天炉更酷更炫,成为有史以来太空飞行的最大单扇窗户,似乎让人忘掉地表的尘世,心醉于蓝色母星作为窗景,迷恋太空……

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