【文/观察者网专栏作者 陈蓝】
这几天,马斯克和他的太空举动再次成为热门。
美国东部时间9月12日6时12分(北京时间18时12分),在SpaceX坚韧号龙飞船上履行“北极星拂晓”使命的美国亿万富翁艾萨克曼和SpaceX工程师萨拉·吉祥斯相继出舱十分钟,完成了有史以来初次“布衣太空行走”,再一次发明了前史。
“北极星拂晓”使命直播画面,艾萨克曼出舱时间(图源:SpaceX)
北极星拂晓自9月10日发射后发明了一系列记载:
·人类在地球轨迹上抵达的最高点(1408公里)。前记载为双子星11号飞船1966年发明的1373公里。 ·萨拉·吉祥斯和安娜·梅农成为有史以来脱离地球最远的女人(1408公里) ·史上初次“布衣太空行走” ·地球轨迹上高度最高的太空行走(738公里) ·史上最简便舱外宇航服投入运用
许多报导引证外媒说法,称它发明了阿波罗计划以来的最高纪录。其实特定时间段内的记载很难称为记载,特别是全球质疑阿波罗登月的也大有人在。用“地球轨迹”说法更慎重。
“北极星拂晓”龙飞船在1400公里高度拍照的画面(图源:SpaceX)
就在这次前史性太空行走当天,这艘龙飞船和其他三个航天器上的宇航员一起发明了另一个新纪录。北京时间当天清晨发射的联盟MS-26飞船上的两名俄罗斯人和一名美国人、我国空间站上三名我国人、 国际空间站上六名美国人(含波音飞船两名停留宇航员)和三名俄罗斯人,加上履行北极星拂晓使命的四名美国人,太空人口有史以来第一次达到了19人!
太空人口从零增加到19,人类花了63年多,详见下表:
细看上表,你或许会发现,太空人口记载在1995年至2021年间阻滞了26.5年之久。是我国空间站和龙飞船的呈现,太空人口增加才取得了打破。这也反映出,我国和马斯克现已成为现在国际载人航天开展的首要驱动力。
我国载人航天是近几十年国力不断增强的效果,其开展途径和当年美苏的举国战略较为相似。那么,马斯克的SpaceX又是怎样异军突起的呢?
假如你重视SpaceX 20年来的生长阅历,你会发现它成功的首要因素是商业思想引导下的继续立异。SpaceX进入载人航天的效果是,许多传统的东西被打破,新的理念取而代之。咱们无妨盘点一下。
载人龙飞船(图源:SpaceX)
总体规划是载人龙飞船的最大立异。它是首要完成7座可复用大两舱规划和推式逃逸-动力着陆一体化推进体系的载人飞船。不过,动力着陆和满座飞翔因NASA的慎重和缺少需求暂时没有完成。事实上,只要能掩盖发射全程的推式逃逸算是SpaceX的立异,大两舱和动力着陆是前苏联计划的“超级联盟号”(又叫曙光号)飞船的创始概念,但它因新技能许多、苏联崩溃、资金干涸等原因无疾而终,终究在近20年后由载人龙飞船加以完成。
载人龙飞船单体穹形玻璃观察窗太空实拍(图源:SpaceX)
载人龙飞船的无整流罩发射、非加压货舱、激光3D打印发动机、半包围式舱壁太阳电池阵、单体穹形玻璃观察窗、触屏式外表及操作面板,以及各种新材料的运用等等都不归于推翻式立异,有些仍是航天年代初期用过但后来筛选的规划。这些部分立异或微立异适可而止地运用到龙飞船上,使得它显着差异于其他飞船,然后呈现出种种科幻颜色。
这次商业太空飞翔所运用的舱外宇航服也秉承了马斯克一向的商业思想。和传统舱外服比较,它取消了便携式生命维持体系,功用做了大幅简化,许多选用了新材料和智能技能,然后成为有史以来最简便、最时髦的舱外宇航服。关于太空游客来说,出舱的意图不是作业而是体会,不需求远离舱门,也不需求运用东西,更不需求消耗七八个小时。一根供氧供电脐带比贵重粗笨的“生命背包”更合理。这个时分,做减法也是立异。
图5 SpaceX宇航服(左为舱内服,右为舱外服)(图源:SpaceX)
值得一提的是,北极星拂晓机组发射时也穿戴这套宇航服,意味着这套舱外服简便得能当舱内服来用。下一步,SpaceX计划将它开展成舱内舱外通用宇航服并用于国际空间站机组。这又是一个打破。未来,不管是载人龙飞船仍是SpaceX宇航服,仍在不断演进。咱们拭目而待。
推进SpaceX载人航天技能不断立异的动力不是立异自身,而是商业逻辑,是满意需求、下降本钱、进步用户体会这些中心方针。技能只要适用才干表现价值,被筛选的老技能在新的条件下,也有或许成为最优解,例如发动机并联。这是一个简略的逻辑,但要做到并不简略。需求跳出旧思想的框框,在斗胆急进的一起坚持理性和对自然规律的敬畏。这便是为什么SpaceX能锋芒毕露并继续傲视群雄的原因。
回到载人航天的论题。星斗大海一直是人类极致和浪漫的愿望。但在实际中,一般人和太空之间的间隔就跟星斗相同悠远。商业航天需求满足大商场的支撑才干蓬勃开展。载人航天的窘境在于,不管科研、军事、通讯遥感等商业运用其实都是伪需求,因为除了需求人参加的医学研讨,运用无人航天器都比宇航员在太空施行更简略、更安全、本钱更低。载人的理由不充沛,伪需求不能带来真实的商业价值。
只要一种载人航天运用是无法用无人航天器来代替的,那便是太空旅行。太空旅行自2001年起步以来,现已有20多人次进行过轨迹飞翔,44人次参加过打破卡门线(100公里)的亚轨迹飞翔。现在来说这仍是一个高端小众商场,但潜在用户基数巨大,价格的下降将会导致商场规划指数扩展。太空旅行才是商业载人航天得以树立的理由和未来的中心事务。
2001年丹尼斯·蒂托成为第一位太空游客(图源:NASA)(图源:NASA)
数据标明,2000至2009年,联盟号飞船每个座位价格2000万至3500万美元,太空游客数是8人次。2010至2019年,俄方坐地起价,价格猛涨到8500万美元,游客数降为零。2020至今,因为贱价的龙飞船参加,不到5年,太空游客已达14人次,其间龙飞船12人次。可见价格对商场规划的影响。
依据多家商场公司给出的信息,太空旅行商场2023年全球规划约为8亿美元,猜测2030至2034年增加到40亿至120亿美元(各家数据有差异)。尽管规划仍然有限,但增加率十分亮眼。未来,假如星舰等级的可复用航天运送东西趋于老练,单座价格下降两个数量级至数十万美元,那么商场将会迎来爆炸性增加。
太空旅行无疑将成为商业航天的下一个风口。这是底层商业逻辑决议的。
美国在商业载人航天和太空旅行商场的开发上现已抢得先机,许多参加者都十分活泼,在新一代载人运送东西和商业空间站等方面都现已初步布局。以此次成功的商业太空步行为标志,美国载人航天商业化的脚步现已显着加快。
除了SpaceX的龙飞船和星舰,以及波音的飞船,塞拉太空(原内华达山脉公司)的追梦者小型航天飞机载人版或许会成为下一款商业载人运送东西。正义航天、蓝源、Nanoracks(和Voyager及空客协作)、Vast等公司则都发布了它们的商业空间站计划。
对接于国际空间站的正义空间站舱段烘托图(图源:Axiom)
正义空间站是一切商业空间站中技能最老练、进展最快的一个。它和NASA在2020年就达成了协议,将发射三个舱段对接到国际空间站。在国际空间站退役并再入大气层前,它将分离出来独立运营。它的第一个舱段计划于2026下半年发射。
未来是中美比赛的年代。我国商业航天正处于高速开展阶段,现在已渐至佳境。但我国在商业载人航天方面简直空白,太空旅行和美国的距离更为悬殊。从长远看,这是一个不管如何无法疏忽的范畴。咱们应该有所作为。
其实,我国的许多商业航天公司并没有疏忽这个范畴。许多公司都发布过概念载人航天器或太空旅行飞船。但真实作为项目施行的,或许只要中科宇航这家混合制公司。
中科宇航亚轨迹旅行舱全尺度模型(图源:中科宇航)
中科宇航的亚轨迹飞船计划于2027年进行首飞,2028年初步载人太空游,估量单人单次收费200万至300万人民币。它选用单级火箭发射。旅行舱装备了4扇全景舷窗,每次飞翔可搭乘7名乘客。在10分钟的飞翔中,乘客将穿越100公里高度的卡门线,体会3分钟的失重感,最终旅行舱将经过伞降的方法安全着陆。
空间站低本钱货运体系计划搜集公告官网截图(图源:CMS)
我国政府航天组织近年也已初步动作。2023年5月16日,国家载人航天工程办公室在官网发布公告,向全社会搜集空间站低本钱货品运送体系总体计划。包含紫薇宇通、微纳星空、星际开发、东方空间等民营公司在内的9家单位提交了10份计划。9月,载人航天工程办公室宣告,中科院细小卫星立异研讨院,航天科技五院、八院,中航工业成都飞机规划研讨所等4家单位取得工程支撑,进入计划具体规划阶段。
很惋惜,民营公司全军覆没。但这是一个很好的初步,期望总结经验后继续推行。
商业载人航天作为商业航天的一个重要组成部分,战略意义严重。我国商业航天公司现已初具实力,进入载人范畴的条件现已老练。下一步,假如咱们能拟定合理的方针,协调好政府和商场资源,充沛发挥咱们的准则、商场规划和供应链优势,赶上乃至逾越美国并非妄言。
以下是我的几条主张,供有关部门参阅:
首要,能够充沛学习NASA国际空间站商业运送项意图成功经验,加大我国空间站敞开力度,不只能够搜集低本钱航天器规划计划,也能够向NASA学习,直接收购补给服务,开展低本钱商业货运和载人飞船。空间站二期能够保存一个方位给太空旅行扩展舱段,由商业航天公司研制、发射和运营。此外,空间站共轨航天器也能够敞开商业化。空间站为各种共轨商业航天器供给补给和保护其实是一个很好的商业模式。总归,空间站是载人航天商业化抱负的孵化渠道。使用妥当,不只能够进步资源使用率,也能有用促进商业航天开展。
我国空间站二期多功用节点舱(图源:CMS)
其次,国家队要加大先进技能向民企的搬运。最近二三十年我国经济和财富堆集都在快速增加,航天投入也水涨船高。两大航天集团和其他航天国企继续的研制投入发生了许多效果和先进技能,其间部分效果因种种原因被置之不理。与此一起,民商航天公司因资金和设备缺少,很难进行长周期高投入的技能研制,特别缺少载人航天技能。如能树立一个揭露请求准则,以无偿或有偿方法搬运这些技能,将会成为民商航天十分重要的助力器。SpaceX在NASA供给的PICA防热瓦技能基础上开宣布性价比更高的PICA-X技能,便是这种技能搬运的一个成功事例。
最终,载人航天是高危险范畴。假如商业载人呈现人员伤亡事端,将对整个职业发生丧命冲击,结果很严重。所以有必要有备无患。前不久的天兵试车事端现已暴露了咱们的监管缝隙。所以现在最为火急的,是需求树立起独立、集中和专业的监管审阅准则及组织,如美国FAA,来担任航天活动危险评价和操控。一起,用法律手段对各方职责做出明晰的界定。需求加快航天法拟定,乃至能够公布更为针对性的商业航天法。相应的保险准则也需求健全和完善。只要这样,才干将意外发生的负面影响降到最低。
商业太空行走现已成为前史。在NASA影响力缓慢下降的一起,SpaceX在载人航天范畴的话语权越来越大,其他的“新势力”航天公司也在乘机兴起。在现已拉开序幕的中美航天比赛中,咱们在空间站、载人登月等范畴彻底具有和美国比赛的实力。但在商业载人航天上,咱们简直还没有起步,同志需求尽力。
美国视我国为最大要挟,正在拼命镇压围堵我国。但它的成功之处,咱们仍然需求虚心学习。马斯克也相同。他不是神,但也不是大忽悠。
正视他,才干逾越他。