商业载人航天的时代序幕正在开启。
北京时间5月31日凌晨,马斯克名下的航天公司SpaceX在美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心,用猎鹰9号火箭(Falcon 9)和龙载人飞船(Crew Dragon)将两名NASA宇航员赫利(Doug Hurley)和贝肯(Bob Behnken)送入太空。
在全球瞩目之下,载人龙飞船在升空约 2 分钟后完成一级火箭分离,9 分半钟后一级火箭成功降落海上平台着陆回收。在第 12 分钟成功按计划与火箭二级分离,标志着商业载人飞船第一次测试的一切顺利。
“这是一个新的时代,航天飞行从此翻开了新的一页。” NASA 主管布莱登斯坦(Jim Bridenstine )如是称。
这是SpaceX成立18年以来的首次载人任务,也是太空狂人马斯克“逃离地球”计划迈出的关键一步。
马斯克曾表示,“如果我们能带人和设备去火星,那么人类变为多行星物种就成为可能,这是SpaceX公司矢志不渝追求的目标。”
从猎鹰9号火箭、到龙载人飞船,再到(尚未成功的)火星移民,当我们看到马斯克带着他的SpaceX 创造一个又一个的新纪录,制造一个又一个的热点话题时,聚光灯背后,SpaceX和马斯克对技术的探索和科研的追求也一直在感动着我们。
01
SpaceX一次次疯狂颠覆的背后,
究竟用了什么黑科技?
我们看到“硅谷钢铁侠”伊隆·马斯克以近乎疯狂的速度,带领着SpaceX公司创造了一次又一次新的纪录。包括Falcon 9火箭回收、猎鹰重型火箭的发射,甚至有些浪漫的尝试——将特斯拉电动汽车发射到了太空。

中国运载火箭技术研究院研发中心副总设计师代京演讲
这些辉煌成就的背后,是智能规划、自主导航机器人等技术,在支撑着SpaceX一次又一次的颠覆。
现在全球航天智能化发展如火如荼,包括美国、日本、欧洲、中国航天等等一系列的航天强国,都在进行人工智能的布局。
像美国的SpaceX和NASA已将人工智能技术应用于各类新型运载火箭;日本EPSILON率先实现无人职守智能测发控技术;欧洲聚焦取代人类太空作业的人工智能装备和系统;中国航天也是把人工智能作为后面发展非常重要的一环。
同时对于商业航天来说,人工智能技术也是商业航天提升竞争力非常重要的一个切入点。
02
SpaceX火箭回收有多难?
近几年,航空界公认的热点是火箭回收技术。火箭加了回收这项就会变得很难,为什么?
- 总体参数优化设计复杂
- 垂直返回过程控制要求高
- 发动机需要具备大范围变推力调节能力
- 推进器管理难度大
- 着陆时需要有缓冲设置

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2016年Falcon 9火箭首次实现一子级的回收,2017年SpaceX又首次实现“二手火箭”的成功发射。2018年的时候,它的猎鹰重型火箭首飞成功,同时实现了陆上回收。

2018年5月份,SpaceX最新型的猎鹰9-Block 5火箭发射成功,这种小修状态下可以重复使用10次,大修状况下可使用100次。

SpaceX公司和马斯克对技术的探索和对科研的追求一直在感动我们。
03
“龙飞船”进化史
“龙飞船”由SpaceX牵头研发,是全球屈指可数的商用太空飞船之一,也是世界上第一艘由私人公司研发的航天飞船。
第一代货运龙飞船于 2010 年 12 月 8 日试飞成功;2012 年 5 月 22 日,龙飞船第一次全功能发射并完成向国际空间站的补给任务;2014 年 5 月 29 日,SpaceX 举行载人龙飞船发布会,迈出了商业载人计划的第一步;2019 年 3 月 2 日,SpaceX 完成了首次载人龙飞船的无人验证飞行。
此次载人龙飞船高约 8.1 米,直径 4 米,最多能同时容纳 7 位宇航员,有4个舷窗,座椅前方的显示屏将向宇航员提供飞船位置和舱内环境等信息,并增加了窗户、触摸屏控制台、应急逃生系统、环境控制以及生命支持系统等人类需要的设施及系统。

SpaceX“龙飞船”技术细节(图片来源:space.com)
飞船可由宇航员和地面控制中心控制,同时也能够全自动飞行。上半部分为加压乘员舱,下半部分深色为太阳能电池板,为未加压的货物舱。
按照设计要求,飞船能很好地适应近地轨道空间站大规模载人航天任务的需求,在经过发射、入轨、对接、返回、回收之后,经过简单的测试和维护,就可以快速投入下一次任务。按照设计指标,一艘载人龙飞船将重复使用 10 次左右。
飞船的推进器由8个SuperDraco发动机组成,安装在飞船的侧面,能产生约 1.5 万磅的推力,可以将飞船升到离地面 1500 米的高度。船舱还配备了 37 立方米的非加压货舱,可携带体积相对较大的舱外设备,运送至国际空间站。
04
火星并不是人类移民的目标,
月球基地是人类前进的跳板
现代火箭技术是从西方发展起来的。它来源于第二次世界大战期间,著名科学家冯·布劳恩为纳粹德国研制的V2导弹。目前看到的各种火箭几乎都没有脱离它的基本架构。

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二战结束后不久,美国与前苏联展开太空竞赛,开启了太空时代的序幕。这一时期是人类航天技术发展最快的时期。整个太空竞赛时期的核心目标就是将人安全送上月球,并返回地球。这个过程需要解决很多关键技术,也是人类迈向深空的第一步,最终由阿波罗实现了载人登月。
未来,人类关注最多的是月球和火星。人类对于月球及火星的造访不该是一个单次、短期的考察,而应朝着建设永久性基地的方向发展。
永久性的月球基地只是人类前进的跳板。因为我们现在发现月球上存在水,而利用水可以制造推进剂的燃料。这样我们就可以在月球上发射推进器,让人类走向更远的深空。
我个人的观点,火星并不是人类移民的目标。因为火星是一个死亡的星球,未来建设火星基地更多是为了考察,而不是移民,但这仍然是人类前进的方向。
05
普通人可以像航天员一样自由往返太空吗?
每一个进入太空的航天员,都是经过严格筛选与科学训练的。那么,我们普通人可以像航天员一样自由往返太空吗?
答案是肯定的。

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目前有四种方式可以实现太空飞行的初体验:
- 低空抛物线飞行
- 高空飞行
- 亚轨道飞行
- 轨道飞行
今后,大家就能乘坐着太空巴士穿梭往返于地面与太空之间了。如果太空巴士设计成功,从纸面变成了现实,它将极大地改变我们的生存空间和生活方式。就像我们有了汽车,可以工作和生活在城市的不同地方;有了高铁,可以工作和生活在不同的城市;有了飞机,可以工作和生活在不同的国家。那么,有了太空巴士,就意味着我们可以生活和工作在地面或者轨道空间。
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