SpaceX 载人飞船成功首飞，人类载人航天进入新纪元

如何评价 SpaceX 载人龙飞船成功首飞，并与国际空间站对接？

图片：SpaceX

若何评价 SpaceX 载人龙飞船当作功首飞，并与国际空间站对接？

太空精酿，著有《啤博士的啤酒札记》

一句话评价：龙 -2 载人飞船当作功对接，人类载人航天进入新纪元

海说神聊京时候 2019 年 3 月 2 日 15 时 39 分，美国太空摸索科技公司（SpaceX）当作功用自家的猎鹰 9 号（Falcon 9）火箭发射龙 -2（Dragon-2）载人飞船。一天后的 18 时 52 分，当作功与国际空间站的协调号节点舱对接。

火箭发射刹时（左）和飞船对接国际空间站最后阶段（右）

自从 2011 年 7 月 19 日亚特兰蒂斯号航天飞机（STS-135）从国际空间站分开返回地球后，持续三十年的航天飞机项目最终竣事，美国载人飞船再未抵达过国际空间站。此次 SpaceX 载人飞船测试使命的当作功，不仅意味着这个贸易公司的庞大飞跃，也标记着人类载人航天一个极新的时代起头。

那么，此次发射的龙 -2 飞船，有什么不凡之处？

加倍平安

平安性毫无疑问是任何一个载人航天飞船最主要的根基需求。NASA 一向是美国载人航天的本家儿方法导者，今朝愿意铺开载人航天项目给平易近营航天，一个主要要求就是达到更高的平安性。2011 年的贸易载人航天项目（CCP）对平安性的要求是：飞船发射上升段和返回下降段宇航员损掉比不得跨越 1:500，即每 500 次使命最多只能损掉 1 位宇航员。考虑到最长 210 天的使命周期和各类太空不测，总指标是 1：270。

举例对比而言，航天飞机项目要求 1:90，俄罗斯联盟号飞船要求是 1:110。而现实上，航天飞机在 135 次使命中掉败 2 次并牺牲了 14 位宇航员，联盟号飞船是 1:87。

龙 -2 飞船进行的整体告急逃逸测试

为了达到这个指标，NASA 对飞船测试的要求可谓极其严苛。龙 -2 飞船早在 2015 年就进行了当作功的逃逸测试，按照创始人伊隆·马斯克的说法，后续又颠末了数千个小时分歧的测试。即即是运载用的新型猎鹰 9 号 -Block 5 火箭，NASA 也要求达到持续 7 次发射不得出任何问题，且要进行发射前的静态焚烧试验。

在这一次无人测试当作功后，SpaceX 还需要进行一次在轨逃逸测试，才有可能在 2019 年 7 月初次执行真正的载人使命。

2.可收受接管反复利用

龙 -2 飞船一大特色在于能做到最大限度的反复利用。此前，航天飞机是人类独一可反复且投入利用的载人航天器具，但价钱更是惊人。龙 -2 飞船在实现可收受接管和降低当作本方面，做出了一系列重大改变。

a.自带逃逸系统。传统载人飞船发射必需携带昂贵的逃逸塔，在发射后两分钟摆布就会抛失落。而龙 -2 飞船自带 8 台逃逸用 SuperDraco 超强策动机，可反复利用。

b.无需整流罩。整流罩是火箭冲出浓密大气时庇护航天器的主要部门，和航天器配合位于火箭顶部，它要求质量低、强度大、旌旗灯号通透性强，因而造价不菲。SpaceX 因而也一向测验考试收受接管自家猎鹰 9 号火箭的整流罩，究竟结果这是 500 万美元的产物，然而从未当作功。龙 -2 飞船的设计充实考虑了这一点，可以节约不少费用。

SpaceX 猎鹰 9 号和龙 -2 飞船组合（上）对比俄罗斯联盟号火箭与飞船组合（下）

c.可改换隔热罩。任何一个载人飞船返回大气过程中，必需依靠隔热罩摩擦减速和烧蚀降温，这是几乎无法超越的障碍。龙 -2 飞船的隔热罩 / 烧蚀层，也能等闲实现模块化更新。

d.火箭亦可收受接管。龙 -2 飞船将会搭配猎鹰 9 号 -Block 5 型火箭发射，后者的理论可收受接管次数近百次，不颠末大修调养可做到持续 10 次摆布收受接管。考虑到即便一枚新火箭的造价（6000 万美元摆布）也要比同业低良多，龙 -2 飞船利用自家公司的火箭发射费用也将大大降低。

e.着陆方案。今朝因为 NASA 要乞降平安性问题，龙 -2 飞船将采用经典的下降伞和大洋溅落并打捞的着陆方案。按照它原先的设想，飞船可以采用下降伞共同 SuperDraco 反冲策动机陆地下降，甚至全程反冲下降。将来在降服手艺问题后，依然有可能恢复到原先方案。

3. 壮大的载人能力

龙 -2 飞船最多可以搭载 7 名宇航员，比拟而言，美国早期的水星打算、双子座、阿波罗飞船只能载 1-3 位，苏联 / 俄罗斯的东方号、联盟号飞船只能载 1-3 位，中国神舟飞船只能载 3 位，NASA 新一代在研的猎户座飞船只能载 2-6 位。

龙 -2 飞船（左）与现实发射的联盟飞船（右）对比，龙 -2 飞船有分手的货色区，7 名宇航员即便全副武装筹办发射，内部空间也要宽敞很多

因而，它的运力可以或许与航天飞机打当作平局，同为宿世界第一。但二者单次发射费用相差悬殊：航天飞机 135 次使命花失落了 2000 亿美元，平均约 15 亿美元一次，而龙 -2 飞船今朝报价仅在单次 1.6 亿美元摆布。纯真从载人航天的角度，性价比可谓极高。

4.新科技的运用

SpaceX 代表了美国多年堆集的航天手艺贸易化集中表现，也融合了一系列新手艺。例如，8 台逃逸策动机是采用了激光 3D 打印铁铬镍材料制造而来，可反复利用。

龙 -2 飞船并没有传统意义上的庞大太阳能帆板

它的能量供给依然本家儿要来自太阳能电池板，不外分歧于传统飞船庞大如同同党一般的太阳能帆板，龙 -2 飞船采用了在货舱外壳上贴折叠式太阳能电池片的体例，整体加倍集约高效。

龙 -2 飞船可以或许实现主动对接国际空间站，并不需要空间站上机械臂的帮忙，也大大简单于曾经航天飞机极其复杂的对接过程。一方面提高了平安性，另一方面也降低了总体工作量。

与国际空间站主动对接艺术结果图

为应对俄然的掉压甚至真空状况，龙 -2 飞船的设计依然可以或许让整体正常运行。此外，SpaceX 还设计了加倍进步前辈的宇航员舱内服，可以或许保障宇航员在这种告急环境下的保存，提高平安性。汗青上，1971 年的联盟 11 号使命就是在返回地球时代掉压，三名宇航员牺牲。

5.加倍舒适的内部空间

龙 -2 飞船能装 7 人，天然不小。它的内部加压空间有 9.3 立方米，集中在一个舱段里，非加压舱段也有 12.1 立方米，即便不载人它也是个优异的货运飞船。两段式设计，是此刻几乎所有新一代飞船的思绪，中国新一代载人飞船也将这样设计。

中国新一代载人飞船（上）也将利用两舱段模式，和神舟飞船区别较着（下）

传统的神舟飞船和联盟号飞船载人部门又分当作轨道舱和返回舱，导致每一个都很狭小逼仄。因而，龙 -2 飞船内部根基是一个科幻感实足的结构，空间并不拥挤。

考虑到 NASA 对贸易航天运载器不得跨越 3 倍过载的设计需求，这对人体的压力还没有游乐场的娱乐项目大，通俗人的身体本质可以接管。

联盟飞船（左）与龙 -2 飞船（右）的操作界面也完全分歧

它也立异利用了电子触屏操作，与传统的机械节制面板比拟可谓是倾覆式立异。与此同时，它也保留了机械节制的备份，增添系统冗余。对于高度智能化的飞船整体而言，宇航员在发射和返回过程中根基不需要复杂操作，整体情况很是友爱。换句话说，降低了宇航员门槛。

6.极低的价钱

概况看来，龙 -2 飞船 1.6 亿美元的价钱让人咂舌，但比起其他飞船已经性价比极高。即便不与极其昂贵的航天飞机比拟，它比现今国际载人航天市场的联盟号飞船也廉价很多。

航天飞机退役后，一张联盟号“飞船票”的价钱猛涨

一艘联盟号飞船仅能输送 3 人，飞船和火箭全数是一次性。此外，2011 年航天飞机退役后国际载人航天市场被俄罗斯完全垄断，NASA 不得不面临这一“封锁”场合排场。导致的后果是 NASA 为宇航员采办“飞船票”的价钱暴涨，此刻（2019）已经在 8200 万美元一张。

比拟而言，龙 -2 飞船大约在 2000 万美元一张。此外，7 人的运力已经足够把国际空间站一整个远征队（常年 6 人）全数替代。

若是考虑到它拥有货色运输能力，且返回时依然可以携带 3 吨摆布货色，性价比更高。

7.对 NASA 而言意义重大

进入新宿世纪后，NASA 的成长偏向发生了重大改变，逐渐降低工程类项目比重，转标的目的偏重科学研究范畴。一个典型的表示就是 NASA 逐渐退出载人航天市场，让给贸易航天，轨道科学 ATK（现并入诺格）、SpaceX、蓝色发源、毕格罗、内华达山脉等都在这一波大潮中得以成长。从 NASA 的角度，充实引入贸易航天的竞争和操纵它们背后的社会本钱，毫无疑问是一件性价比极高的工作，SpaceX 无疑是此中的佼佼者。

贸易航天发射阶段，结合发射联盟、SpaceX、蓝色发源、轨道科学 ATK 等同台竞技，最终 SpaceX 拿出性价比最高的方案：极新猎鹰 9 火箭报价 6000 万美元，复用版可打折。猎鹰重型火箭，运力更是现役宿世界第一。

2018 年 2 月，SpaceX 猎鹰重型火箭初次测试时两个助推器当作功返回着陆，如同科幻一般的场景

贸易航天货运阶段，SpaceX、轨道科学 ATK 竞争，此刻前者的龙飞船已经执行了 16 次国际空间站补给使命，后者的天鹅座飞船为 10 次。

贸易航天载人飞船阶段，SpaceX、波音、内华达山脉、蓝色发源等充实竞争，但显然 SpaceX 今朝略胜一筹。NASA 仅为龙 -2 飞船项目投入了大约 26 亿美元。相较而言，NASA 本身研发的猎户座载人飞船已经花失落了跨越 200 亿美元，NASA 也给作为 SpaceX 敌手的波音投入了 42 亿美元，SpaceX 的龙 -2 飞船性价比较着。

航天飞机退役后，NASA 每年在国际空间站项目上的投入都在 15 亿美元级别，此中为宇航员买联盟号“飞船票”就花失落了 30 多亿美元。跟着贸易航天的进一步成长，这种曾经烧钱维持载人航天成长的场合排场将获得很大改善，对 NASA 而言投资换往返报，可节约大笔资金，为下一步着重从事的深空探测储蓄力量。

跟着贸易力量逐渐降低载人航天的当作本，它也距离走进通俗人糊口越来越近。1961 年加加林奥秘升空，那时的东方号飞船仅能供他一人勉强保存，返回时甚至需要在 7 千米的高空与飞船分手后跳伞。而 2019 年，酷炫实足的高科技龙 -2 飞船已经由贸易航天公司推出。

人类载人航天 60 年，终于要慢慢迈入一个极新的时代。

（本文图源均来自 NASA/SpaceX/ 国度航天局等）