剛剛,馬斯克的載人飛船無人首飛成功,並致敬科幻電影《異形》

這一刻終於來了!北京時間 3 月 2 日下午 3 時 49 分,SpaceX 的載人龍飛船搭乘著獵鷹 9 Block5 火箭從肯尼迪航天中心 LC-39A 發射臺升空,前往目的地國際空間站,開展為期 6 天的首次無人測試飛行。而為了實現今天這極具歷史意義的發射,NASA 和 SpaceX 已經努力了九年。


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圖丨一級火箭回收成功(來源:SpaceX)

發射 12 分鐘後,龍飛船成功分離。按照計劃,龍飛船將會在發射後 24 小時後與國際空間站對接,它將為空間站的 6 名宇航員補給大約 200 公斤的物資和設備,3 月 8 日,龍飛船將離開國際空間站返回地球,帶回大約 150 公斤的貨物和實驗裝置。


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圖丨龍飛船中的 Ripley(來源:SpaceX)

而由於是首次測試飛行,所以飛船中沒有人類成員,只有一個名為 Ripley 的人體模型攜帶傳感器用以收集飛船內部的數據。熟悉《異形》系列電影的讀者可能對 Ripley 這個名字並不陌生,沒錯,這次安放於龍飛船內的假人正是為了向《異形》的女主角 Amanda Ripley 致敬!


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圖丨“Ripley”的名字源自電影《異形》中“諾斯特羅莫”號飛船准尉雷普利(Ripley)

無論對於美國的航天事業還是 SpaceX 這家公司來說,今天這次發射的重要意義都無需贅述,“這是美國曆史上一個至關重要的事件,”NASA 局長 Jim Bridenstine 發射前幾小時在佛羅里達的肯尼迪航天中心說到,“這是自 2011 年航天飛機退役以來,我們最接近從美國本土將美國宇航員送往太空的時刻。”而 SpaceX 也會因此成為人類歷史上第一傢俱備載人航天能力的私人公司。


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走出泥淖的美國載人航天

美國東部時間 2011 年 7 月 21 日晨 5 時 57 分,美國航天飛機“亞特蘭蒂斯號”於在佛羅里達州肯尼迪航天中心安全著陸,完成了它自己同時也是整個航天飛機家族的落幕飛行,而伴隨著“亞特蘭蒂斯號”龐大身軀一同落下的還有美國長達 30 年的輝煌航天飛機時代,自那以後,美國宇航員開始淪落到了“無機可搭、無船可用”的尷尬局面。


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圖丨航天飛機落幕之旅(來源:The Economist)


無法實現載人航天,這對於超級大國來說是難以接受的現實,以至於當年 7 月 2 日的英國《經濟學人》週刊甚至以“太空時代的終結”(The end of the Space Age)的封面文章評價此事。

為了繼續維持國際空間站,美國將合作目光投向了俄羅斯。起初,俄羅斯依舊延續“聯盟號”飛船的報價——2500 萬美元/人左右,這一價格遠低於航天飛機每次 5.25 億美元的發射費用。然而從 2011 年開始,俄羅斯趁機開始獅子大開口、坐地起價,這個價格就開始以“火箭般”的速度狂飆突進、極速飛昇,最終漲到了近期的 8100 萬美元/人的高點。


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圖丨美國宇航員搭乘俄羅斯飛船前往國際空間站價格漲勢“喜人”(來源:NASA)


亡羊補牢,猶未遲也!吸取經驗教訓之後,美國人開始重新規劃路徑,在 2014 年,NASA 就向 SpaceX 和波音 (Boeing) 授予了數十億美元的合同,開發用於運送宇航員往返空間站的商業宇宙飛船,以填補航天飛機在 2011 年退役後留下的空白。而再往前追溯,在 2009 年啟動的“商業乘員開發”(CCDev)計劃中就可以看到這種商業載人航天的影子了。

第一輪“商業乘員開發”計劃於 2010 年 2 月啟動,目的是完成系統概念、關鍵技術的研發,5 家公司分得 5000 萬美元訂單; 第二輪“商業乘員開發”計劃於 2010 年 10 月啟動,主要開展航天器和運載火箭的設計和成熟度研究,4 家公司被授予 3.162 億美元的合同; 第三輪“商業乘員開發”計劃,也稱為“商業乘員綜合能力”(CCiCap)計劃於 2012 年 2 月啟動,目標是完成商業乘員運輸系統的綜合設計,包括航天器、運載火箭、地面運營和任務控制,SpaceX、波音和內華達山脈公司留到了這一局。 2013 年 11 月 19 日,NASA 發佈價值 68 億美元的“商業乘員運輸能力”(CCtCap)新合同的最終需求建議書,著重強調安全要求。 2014 年 9 月,CCtCap 合同落地,SpaceX 公司獲得 26 億美元,波音公司獲得 42 億美元。依照合同,波音和 SpaceX 被要求通過 5 個認證階段:1、認證基線評審;2、設計認證評審;3、試飛就緒評審;4、運行就緒評審;5、認證評審。NASA 根據兩家公司的階段完成情況支付款項。

北京時間 2018 年 8 月 3 號晚 11 點,NASA 通過官方視頻直播公佈了搭乘 SpaceX 和波音公司飛船前往國際空間站的 9 人宇航員名單,其中包括 8 名 NASA 的宇航員和一名波音公司自己的宇航員,他們分別被分配到 SpaceX 和波音兩家公司,波音分得 5 人,SpaceX 分得 4 人,將分別搭乘 CST-100 和載人龍飛船執行試飛和正式飛行兩批次任務。這也是從 2011 年航天飛機退役之後美國首批從本土升空的宇航員。


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按照目前的計劃,SpaceX 公司將於 7 月份發射第一艘有人的載人龍飛船,執行前往國際空間站的 Demo-2 任務,而波音公司的首次載人發射計劃不會早於八月份。在進度上,SpaceX 略微領先於競爭對手波音。


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圖丨SpaceX 載人龍飛船(左) 與波音 CST-100飛船(右)(來源:NASA)


但這並不意味著今天的這次發射成功之後,SpaceX 接下來一切就都萬事大吉了。在這次飛行之後,SpaceX 公司仍然必須進行一次飛船逃逸試驗,以確保在發射過程中出現緊急情況時, 龍飛船能夠迅速脫離獵鷹 9 號火箭。

所以,龍飛船的首次載人飛行在 7 月進行的可能性極低。即使逃逸試驗也順利進行,SpaceX 公司和 NASA 仍有許多工作要做。而根據多方消息來源稱,NASA 和 SpaceX 更傾向於在秋季或初冬進行首次載人飛行,2019 年載人發射的可能性為 50% 或更低。選定參與 Demo-2 飛行計劃即首次載人測試的龍飛船成員 Bob Behnken 就說,“我們還沒有為 Demo-2 任務做好準備。”


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圖丨NASA 宇航員 Bob Behnken(來源:NASA)

之所以 NASA 和 SpaceX 都對接下來的飛行計劃慎之又慎,除了因為載人航天的安全性不可和貨物運輸同日而語之外,更重要的是 SpaceX 此前的確也有失手的不光彩記錄。2016 年 9 月 1 日,SpaceX 公司的一枚獵鷹 9 號火箭在發射臺上爆炸,爆炸完全摧毀了火箭和其運載物。

事後經過調查,SpaceX 確認火箭第二節液氧罐中低溫氦氣系統的破裂,而且問題發生在燃料加載過程中。兩個月後,SpaceX 宣佈他們已經改進氦氣加註方案,提高獵鷹 9 號的可靠性。


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圖丨爆炸現場


而除了對獵鷹 9 號氦氣罐的擔憂,龍飛船的降落傘仍在測試中,可能會連帶著需要對飛船的推進器系統進行一些設計調整;對於龍飛船冷卻系統中氟利昂的洩漏檢測方法至今也不成熟,以至於空間站的工作人員必須攜帶全套氧氣面罩進入飛船;而更為關鍵的是,其它“未知的潛在隱患”很可能在無人飛行測試期間或飛船逃逸測試期間暴露出來。

“這是一次飛行測試,但我們也將其視為一次真正的任務,一次真正關鍵的任務,”NASA 國際空間站項目經理 Kirk Shireman 在上週的一次吹風會上說,“為了確保這艘飛船堪用,我們還有很多東西需要學習和測試。”


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圖丨龍飛船艙內(來源:SpaceX)

也正是由於這些不確定性,NASA 一直在與俄羅斯商討購買額外的聯盟號飛船船票的備案,以確保如果出現進一步延誤,美國宇航員可以繼續進入空間站。

SpaceX 與 NASA 塑造太空商業合作典範


其實,如果我們將視線從今天的這次發射本身移開,就會發現美國以 NASA 為代表的官方機構已經和以 SpaceX 為代表的商業公司形成了一種分工明確、富有成效的合作關係,而這才是比任何階段性成果都值得我們深思的成就。

2005 年,NASA 成立了商業乘員與貨物項目辦公室(C3PO),開始向商業企業招標,2006 年 NASA 啟動了“商業軌道運輸服務”(COTS)計劃,在第一輪的商業貨物補給計劃中, SpaceX 和軌道 ATK 就拔得頭籌,分別以龍飛船與獵鷹 9 號火箭、天鵝座飛船與安塔瑞斯火箭組合贏下了 2015 年前的 12 次和 8 次飛行任務。

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圖丨繼貨運服務之後又有了載人合作

13 年的合作關係一路走來,雙方的合作已經形成一種雙贏的局面。對於 SpaceX 公司來說,來自 NASA 的資金和技術使得該公司能夠加速開發世界級的獵鷹 9 號火箭,前往空間站的貨運訂單保障也為獵鷹 9 號的改進和可重複使用的火箭的實現提供了更多試錯的空間。

反過來,NASA 也從合作中受益匪淺,SpaceX 公司為 NASA 提供的貨運、載人和科學實驗服務的成本低於競爭對手,也遠低於 NASA 獨立開發這些能力的成本。

“如果我們按照 NASA 的方式來做,風格會更為保守,我們會首先考慮我們過去的經驗,”NASA 載人航天中心主任 Bill Gerstenmaier 在談到商業載人計劃時說,“通過這種合作的方式,他們在推動我們以新的角度看待事物,我認為這真的很酷。”


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圖丨1978年在美國宇航局工作的 Bill Gerstenmaier (左)(來源:NASA)

但融合總不是一件容易的事情。NASA 是一個龐大的官僚機構,習慣於按照自己的方式行事,他們憑藉資金和從事航天的經驗,可以告訴承包商應該如何做事。相比之下,SpaceX 擁有更接近於硅谷的思維模式,較少受到歷史包袱和過時經驗的束縛。

這其中有一個很鮮明的例子。多年前,NASA 的傳奇飛控指揮官 Gene Kranz 在給他的回憶錄起名時選定了“Failure Is Not an Option”這個名字,以紀念從水星計劃到阿波羅計劃期間他在任務控制中心的日子。更重要的是,在“Failure Is Not an Option”這種思維方式指引下,他和團隊還成功的把阿波羅 13 號帶回了家,很顯然,“Failure Is Not an Option”已經快成了一種信仰。

然而,作為混跡於硅谷多年的連續創業者,馬斯克卻對這種思考方式嗤之以鼻,早在 2005 年、與 NASA 簽訂第一份合同之前,馬斯克就明確表達了自己對這種精神的蔑視:“這是一種愚蠢的想法,認為 NASA 不會選擇失敗。在我看來,失敗就是一種選擇,如果沒有失敗,就說明你的創新不夠。”


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圖丨同一個舞臺,兩種風格

多年過去,隨著 NASA 和 SpaceX 在商業載人方面的合作,雙方的文化碰撞到了一起。然而面對人命攸關的載人航天來說,“Failure Is Not an Option”的精神似乎又值得被翻出來重新回味,畢竟 NASA 的主要目標是讓它的宇航員安全地進出國際空間站。

“我們正在做一些非常危險的事情,”Gerstenmaier 說,“我們進行了複雜的設計,為的就是用成百上千噸推力的火箭把人類送入軌道,這可不是小事。SpaceX 的人背景與我們不同,設計方法也與我們不同,但和一個工作方法不同的新夥伴一起解決相同的問題是很有趣的。”

在雙方磨合的過程中,NASA 能夠為 SpaceX 做的事情之一,就是把它的一些操作經驗,以及對安全的重視帶到開發商業載人飛船的操作中。而 SpaceX 對此似乎也頗為接受。

“他們的督促讓我們可以腳踏實地,”SpaceX 製造和飛行可靠性副總裁 Hans Koenigsmann 說到,“我們有時會發生有關設計製造方面的衝突,然而,最終的結果還是將安全作為了首要考慮的事情。”

雙方對人的關注體現在每一個細節之中,將執行 SpaceX Demo-2 任務的兩名宇航員 Doug Hurley 和 Bob Behnken 幾乎每週都代表 NASA 前往 SpaceX 的總部探討進度。“雙方當然有文化的差異和成長的煩惱,但令人驚訝的是,從某種意義上來說,這兩個組織可能並沒有做出改變,而是相互適應,各個子系統的總體都做的非常成功。”Hurley 說。

而在這一來一往之間,我們也似乎從 SpaceX 的身上看到了曾經 NASA 的影子。“在某些方面,SpaceX 可能會更類似於 NASA 在 20 世紀 60 年代的做法,當時我們正準備登月,”Hurley 說,“當時的 NASA 要年輕得多,員工大多在 20 多歲。而現在 SpaceX 的員工平均年齡是 29 歲,他們就像 20 世紀 60 年代的 NASA 一樣,面對太空正摩拳擦掌、躍躍欲試。”


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