向星辰大海出發(fā)

文｜馬 迪

“我們的征途是星辰大海。”多少年來，人們一直用各種方式探索著未知的宇宙。

美國東部時(shí)間2020年5月30日下午3點(diǎn)22分（北京時(shí)間31日凌晨3:22），在千萬人的矚目下，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）從肯尼迪航天中心的LC-39A發(fā)射工位，成功用獵鷹九號火箭發(fā)射載人龍飛船，將兩名美國宇航員送往國際空間站，被各大媒體稱為“歷史性時(shí)刻”。這次發(fā)射究竟有什么特別之處？

要想擺脫地球引力、把人送入太空，是一個(gè)無比浩大的工程，無論哪國都要舉全國之力，投入巨資、耗費(fèi)數(shù)年方能完成，同時(shí)它也是一個(gè)國家綜合國力的象征。歷史上首次載人航天任務(wù)是1961年4月12日蘇聯(lián)發(fā)射的東方1號，蘇聯(lián)航天員尤里·加加林在環(huán)繞地球軌道一周后安全返回地球。同年5月5日，美國航天員謝潑德乘坐“自由7號”宇宙飛船，在太空停留了15分鐘，成為人類歷史上第二個(gè)太空人。

美俄兩國“割據(jù)”太空的時(shí)代持續(xù)了幾十年，直到2003年，神舟五號宇航員楊利偉成功環(huán)繞地球14圈，使中國終于成為第三個(gè)成功進(jìn)行載人航天的國家。至今，歐洲空間局、日本、印度、伊朗、馬來西亞等國家和機(jī)構(gòu)也在計(jì)劃實(shí)施載人航天，然而尚無成功案例。

我們形容做一件事困難到極致，會說“難于上青天”，可以說是非常準(zhǔn)確了—上天確實(shí)是世界上最困難的挑戰(zhàn)之一。就連美國，也在挑戰(zhàn)者號升空爆炸、哥倫比亞號返航解體兩次悲劇之后越來越消極，最終在2011年決定讓航天飛機(jī)全部退役。后來的美國宇航員要上太空，只能從俄羅斯購買“聯(lián)盟號”飛船的“船票”（高達(dá)9000萬美元/人），美國本土再也沒有發(fā)射過載人航天飛機(jī)或飛船。

就在這樣的背景下，一位新玩家登場了，這就是SpaceX太空探索。一家科技公司，竟然完成了許多大國都無法做到的事，獨(dú)立并全面掌握了載人航天最重要的運(yùn)載火箭、貨運(yùn)飛船和載人飛船等技術(shù)，也難怪被譽(yù)為新航天時(shí)代的“開啟者”了。下面讓我們來一一拆解它的過人之處。

此次將龍飛船和宇航員們送上太空的是SpaceX獵鷹9號-Block 5型重型運(yùn)載火箭，是近年航天領(lǐng)域的“明星”。它高70米，重549噸，能夠向近地軌道發(fā)射多達(dá)22.8噸重的貨物，美國現(xiàn)役發(fā)射次數(shù)最多的火箭。值得一提的是，編號為9不代表這枚火箭此前曾有過8代前身。實(shí)際上它得名于《星球大戰(zhàn)》的千年隼飛船 (Millenium Falcon) 和可重復(fù)使用的火箭一級助推器的9個(gè)發(fā)動機(jī)，可以說完全是出于情懷而得名。

獵鷹9號-Block 5火箭不僅運(yùn)載能力處在世界前列，還能實(shí)現(xiàn)火箭一級和整流罩回收的獨(dú)門絕活。從地面發(fā)射后2分半左右，一二級火箭分離，二級火箭點(diǎn)火繼續(xù)推動飛船，一級火箭則啟動回收程序，多次點(diǎn)火減慢掉落速度，發(fā)射9分鐘后成功落地。

這個(gè)落地的過程可以說是SpaceX家的“獨(dú)門秘技”。有人把這個(gè)過程比喻成在地面上拋出一根鉛筆，要讓它越過紐約帝國大廈，落在一塊水池中的一塊橡皮上—而且還不能倒！以目前現(xiàn)役的B5型為例，自2018年5月投入使用以來，發(fā)射成功率均為100%，15次回收中有14次成功。

獵鷹9號是人類設(shè)計(jì)的第一枚可多次重復(fù)使用的液體燃料火箭，理論上可回收復(fù)用次數(shù)近百次，不經(jīng)過大修保養(yǎng)也可連續(xù)回收使用10次左右。一枚新獵鷹9號火箭的造價(jià)6000萬美元左右，已經(jīng)比同行低很多，再加上可重復(fù)使用，航天活動的成本大大降低，有望降低到現(xiàn)有價(jià)格的1%，將產(chǎn)生革命性的影響。

SpaceX初代的龍1貨運(yùn)飛船僅用于貨運(yùn)，于2010年首次試飛成功，2012年首次成功運(yùn)輸貨物交給國際空間站，至今已經(jīng)執(zhí)行22次飛行任務(wù)，只有一次失敗（因獵鷹9號火箭爆炸事故被摧毀）。它也是除航天飛機(jī)外，第一艘也是唯一可回收復(fù)用的航天飛船，因此具有下行運(yùn)輸能力（從空間站向地球運(yùn)回物資）。

龍1貨運(yùn)飛船退役后，龍2飛船升級為兼具載人和貨運(yùn)兩種功能。它采用了航天領(lǐng)域較為多見的鈍錐形彈道膠囊造型，高度8.1米，最大直徑4米，空重約7.7噸，起飛載荷可達(dá)6噸，下行也有3噸。

以此次發(fā)射為例，發(fā)射后第12分鐘時(shí)龍飛船與二級火箭分離，開始繞地球飛行并逐漸接近國際空間站，調(diào)整為同步飛行并最終實(shí)現(xiàn)對接（對接過程是完全自動化的）。回程也是由程序控制完成的：啟動推進(jìn)器離開空間站，繞地球飛行并調(diào)整軌道高度和方向進(jìn)入大氣層，打開兩個(gè)減速降落傘，最終降落預(yù)定海面上。

龍2的優(yōu)越性還體現(xiàn)在較高的安全性（滿足NASA對商業(yè)載人航天項(xiàng)目的安全指標(biāo)）、強(qiáng)大的逃逸能力（保證宇航員在發(fā)射出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)脫離飛船）、全新的控制系統(tǒng)（操作屏全面智能化、觸屏化）等等。最重要的是，飛船返回艙內(nèi)部空間9.3立方米，最多可以容納7名航天員，因此“太空船票”的價(jià)格大大降低。

“我們的征途是星辰大海。”多少年來，人們一直用各種方式探索著未知的宇宙。如今，商業(yè)航天的新時(shí)代已經(jīng)來臨—員工平均年齡只有29歲的SpaceX，是這個(gè)領(lǐng)域的先驅(qū)，它身后還有無數(shù)年輕人躍躍欲試，在航天夢想的鼓舞下，向未知的星海出發(fā)。