见证历史:SpaceX发射宇航员,航天局总长参与

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见证历史:SpaceX发射宇航员,航天局总长参与

2020年5月31日,美国宇航局宇航员Bob Behnken和Doug Hurley乘坐SpaceX的载人龙飞船接近国际空间站。(:?NASA)

俄罗斯联邦航天局(Roscosmos)负责人发表了一篇长篇评论文章,表达了他对 SpaceX 公司近期向国际空间站(ISS)发射 Demo-2的复杂感受。

Dmitry Rogozin的论文可以在Rocosmos的网站上找到,该论文早前也在《福布斯》上发表,在论文中他提到了俄罗斯未来的太空计划,因为美国将其大部分载人的机会移回了美国本土。

Demo-2可能是许多美国商业载人航天飞机中的 个。SpaceX的载人龙飞船太空舱以及波音的星际飞船最终将在很大程度上取代自2011年航天飞机退役以来美国宇航局宇航员一直很依赖俄罗斯“联盟”号的任务。

2014年,Rogozin在推特上发表了 的言论,他表示,俄罗斯的克里米亚行动导致其受到了美国的制裁,美国宇航员不需要联盟号,用一个蹦床就可以飞上太空。

5月30日,Demo-2发射后不久,SpaceX的创立人兼CEO Elon Musk 引用了这个讽刺的说法,他说,“蹦床正在起作用!”Rogozin起先在推特上表示他很喜欢Musk讲的笑话,并且期待同他在将来合作。但最近发表的评论文章显示,Rogozin对于如何将宇航员送上太空,以及国际太空合作的框架还有更多看法。

Rogozin说,俄罗斯宇航员被邀请加入联盟号,这是因为美国航天飞机计划“由于其巨额成本和不容忽视的高失败率”被取消了。

在过去,每个NASA的航天飞船一次最多可以搭载8个人,但一般来说7个人才是更常见的人员配置。俄罗斯的联盟号可以容纳3个人。从1981年到2011年,航天飞机计划总共完成了135次任务,其中有2次任务以悲剧收场:1986年1月,挑战者号在发射升空后不久爆炸,以及2003年2月,哥伦比亚号在重返大气层时解体。这两次失败分别导致了7名宇航员死亡。联盟号任务中,苏联(俄罗斯的前身)分别在1967年和1971年损失了4名宇航员。自那之后,俄罗斯再也没有过航天飞行器失事,但仍有故障发生。

最近,一艘俄罗斯联盟号飞船在2018年10月出现故障,随后两名机组成员,美国航天局航天员Nick Hague 和宇航员Alexey Ovchinin离开时均未受到严重伤害。经过调查,解决了这个问题,并进行了几次无人火箭飞行试验来测试修复状况,国际空间站联盟决定继续进行下一次“联盟”号载人发射任务,这次发射于2018年12月顺利进行。

Rogozin在评论文章中写道:“在载人航天飞行中,随着人们乘坐航天器进入太空,评估这些技术的可靠性是关键,因为这意味着能否确保宇航员的安全。因此,关闭[航天飞机]是一项可预测并且具有强制性的措施,因为美国已经失去了两名宇航员。在载人宇宙航天学中,早已发生过一些灾难和紧急事件,但是没有一个是一次带走这么多人的。”

Rogozin说,今天搭载宇航员的俄联盟号MS宇宙飞船是 上最可靠的宇宙飞船,它成功飞行173次,并在1975,1983,2018年三次中止飞行,使宇航员安全弹出。运载宇宙飞船的联盟号运载火箭成功发射了1900多次。美国的工程师尚未做到这样,我衷心祝他们好运。

Rogozin又说,NASA曾疯狂地寻找代替航天飞机的解决办法。在2003年哥伦比亚发生了重大事故的17年后,这个计划终于开始了。2004年,布什在任期内,宣布航天飞机将会退役。

奥巴马总统任期内,在与其他公司竞争几轮后,商业航天代替计划在2014年和SpaceX与波音公司签订合同后成形。然而商业航天交通的 次发射,由于技术和资金的问题而被搁浅了几年,又在今年的5月30号随着Demo-2任务重启。

在商业航天发展的同时,NASA再次实施对太阳系进一步 探索 的计划。在小布什时期的 星座 计划期间,NASA和承包商Lockheed Martin合作,发展深空猎户座乘员舱。

即使NASA的勘探重点在其他政府的领导下几次转移,猎户座号也一直发展到今天-从月球到火星 星座 计划(布什期间)到深太空某处的“灵活目的地”(奥巴马期间)再到月球。猎户座号在2014年绕地球进行了一次非常成功的无人试飞,预计将最早于2021年发射一次(延迟已久的)无人环月之旅。作为NASA深空计划的关键,这次登月任务将标志着NASA的太空发射系统巨型舱的 亮相。

Rogozin写道:“巨额资金被分配用来同时制造三艘载人飞船,订单主要给了几家公司:洛克希德·马丁公司 (Orion moon spacecraft)、SpaceX公司(Crew Dragon) 和波音公司(Starliner)。”他进一步补充说,美国政府的“慷慨”使得SpaceX公司能够“免费”获得NASA的发射台、建造Crew Dragon的合同,以及“NASA供养的技术基础和最 的工程人才”。

2014年,SpaceX从NASA收到了建造“龙”号机组的合同,价值2.6亿美元,这份合同是SpaceX和NASA签订其他开发合同后授予的。

Rogozin找到了“龙”飞船和俄罗斯大型项目的成本之间的一些相似之处,这些项目包括未来的登月飞船和最终用来发射俄罗斯宇航员的相对较新的沃斯托尼航天站。(俄罗斯宇航员目前在哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场(Baikonur Cosmodrome)发射升空)

Rogozin写道:分配给Elon Musk的预算资金比俄罗斯宇航局和俄罗斯能源研究中心(RSC Energia)为了开发更复杂的俄罗斯登月航天器‘Oryol’(鹰状)所签订合同的资金还要多三倍。

另外,东方港发射场比这个所谓的私人航天器便宜2.5倍-还要考虑到该发射场目前正在阿穆尔河泰加林带地区建设中,距莫斯科8小时航程,并且没有必要的劳动力,建筑机械以及物流中心等等一切,我们都需要从远东地区运输来或者就地建造。

俄罗斯航天局局长认为,美国人”为他们的航天完全依赖于俄罗斯联盟号的稳定性这件事深感担忧“,联盟号已经在这九年内将美国航空航天局的宇航员们送入了太空。他说,那些航天器的发射都是“全面、高质量的”。

他还谈到,俄罗斯会为所有空间站合作伙伴去继续推进人类太空计划,同时也会因顾及国际合作伙伴的利益而削减俄罗斯的人员和实验空间(可能是为让美国人和像欧洲人那些拥有美国市场的人在联盟号中有一席之地)。Rogozin说:“美国人大可不必使用蹦床,我们会继续将他们的宇航员如风一般送入太空。“

Rogozin并未提及18年的联盟号航天器空气泄露事件,虽然他的确影射了成员的失误。他曾说俄罗斯的成员在那次失败后被嘲,而他们在推进太空计划的进展中所做的贡献也不被认可。

他也没有谈及俄罗斯进步号货舱的稳定性,该货舱为宇航员提供至关重要的补给。在过去十年中,有几个进步号的任务宣告失败,因此人们对俄罗斯联盟号火箭的可靠性提出了质疑。

这里还有一个关于联盟号座舱价格的暗喻,这是NASA和议会之间多年未解决的棘手问题。Rogozin称每个航员座位的价格是实在的价格,这个价格在这十年来持续增长,NASA依靠这些座位送人进入宇宙。Rogozin告诉我们,目前一个联盟号的座位价格估计有9千万美元,龙飞船的座位大约在5千5百万美元。但是他说他仍然认为联盟号更好。

“美国新的航天飞船在比联盟号重两倍的情况下,只提供了一个多余的座位” Rogozin

说道。他补充道发射龙飞船的火箭(SpaceX Falcon 9)或是发射星航线的火箭(a United Launch Alliance Atlas )都比发射联盟号所需要的重。联盟号使用中等重量的Soyuz-2.1a rocket火箭。他给出这种比较的证据:俄罗斯发射后的剩下的比美国发射后的多。

“对发射价格和维护价格感到困惑的人是被市场框住了思维。” Rogozin说,“因此,我坚持认为联盟号MS宇宙飞船搭配Soyuz-2.1a运载火箭曾经是今后也会保持不变,无论我们的竞争对说什么。”

随着美国的航天计划逐渐商业化,Rogozin还透露了未来俄罗斯航天计划的相关消息。他指出,俄罗斯有着悠久的太空 探索 历史 。例如1961年 位进入太空的苏联宇航员尤里·加加林。“我们在航天领域依然占有主导地位”,他还补充道,相比波音,马斯克的飞行对俄罗斯的打击还要小,“这场战争是他们的事,与我们无关”。

Rogozin还重点强调了一些俄罗斯的举措,包括了:“继续完善联盟号和建造更多新的先进的宇宙飞船。”

就美国的商业载人模式,罗戈津提出了俄罗斯未来的太空趋势。他历数了俄罗斯悠久的太空 历史 ;例如,前苏联宇航员尤里·加加林在1961年成为 个进入太空的人。“我们仍然占主导地位,”罗戈津补充说,他说马斯克的飞行是对波音的轻微打击,而不是对俄罗斯。“这场战争是他们的,不是我们的,”他说。

罗戈津强调了俄罗斯的目前计划,包括:继续改进联盟号,建造“新的、更先进的航天器”。

●继续推进更环保的安加拉火箭的开发,他表示,此前由于土地使用议项搁置,该项目被推迟。他承诺在2022年之前建造一个“ 航天中心建筑群”,并为俄罗斯火箭工程师建造一个“现代化、最先进的工程中心”。他说,安加拉火箭将于2023年从东方港发射升空,届时将取代2025年因环境问题而被禁用的质子号火箭。

找到更多的方法来保持在该行业中竞争力,罗戈津说道,一个巨大的成功便是缩短了飞往国际空间站的时间,近期的进步号货运飞船可以在三小时内到达国际空间站(跟以往相比)。他说道,保持竞争力的方法,包括发射安吉拉,继续研制诸如甲烷动力的引擎和可供外太空使用的核动力引擎等技术,研制一种轻型的两级联盟号宇宙飞船并于2023年进行测试,以及研制一款超重量级推进器,以期在奥廖尔用载人宇宙飞船将未来的宇航员发射升空。他说,奥廖尔将于2023年进行太空飞行测试并与2025年开始飞往国际空间站。

建造的新国际空间站太空舱,将命名为诺卡,港口舱(也称为乌兹洛沃伊)和科学能源舱,

它们将增加俄罗斯空间站一侧的科学实验能力。罗戈津说,这些太空舱将有助于“增强俄罗斯在军事上的独立”。

正在进行的其他任务和项目,军事方面 :扩大东方港发射中心的发射能力工程,预计于2021年飞向月球的月球25号发射任务,建造并发射月球轨道器和登月舱进行进一步的月球探测,以及更新运行于地球轨道上的全球导航卫星系统。

承诺去使得航天器支出保持原有的精简,包括对于“从根本上减少成本和过多的非生产工

人”的承诺。罗戈津补充道:正在全国内流行的冠状病毒已经展示出了罗斯科莫斯公司的哪些工作人员可以持续进行远程工作。

着眼于近期的“轮廓”项目,包括火箭制造,卫星建造,地面空间基础设施和科学,罗戈津补充道:为了保持在这项新项目的投标中他们的竞争精神,罗斯科莫斯将保留独立的设计部和工程中心。他还承诺要加大技术转让,其中一部分是通过建立联合技术合作中心。

作者 :Elizabeth Howell

FY :Astronomical olunteer team

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近日,美国太空 探索 技术公司(SpaceX)发布了新一代火箭的蓝图:被称为“星舰”(Starship)的下一代重型运载火箭,将成为人类有史以来最大的航天运载器。

在新计划发布会上,SpaceX展出了已建成的星舰第二级全尺寸原型机MK1。SpaceX创始人埃隆·马斯克(Elon·Musk)发表演讲称,SpaceX计划在年内进行MK1的无人飞行测试。此外,原型机MK2也在建造中,之后还有MK3、MK4……SpaceX正不遗余力地推进星舰计划。

按照SpaceX官网的说法,“星舰”将用于前往“地球轨道、月球、火星和更远”。马斯克一再强调,他创立SpaceX的目标主要是为了帮助人类移民火星。从星舰的设计参数上,显然是瞄准这一目标的。那么,史上最强运力、史上最多发动机数量、轨道燃料加注、火箭重复使用……这些挑战人类技术极限的黑 科技 ,会实现吗?人类的火星计划,会成为现实吗?

迭代中的星舰 从设想走到现实

在SpaceX的官网首页,并排显示了4个项目。前两个项目是“猎鹰9号”和“猎鹰重型”两个现役的运载火箭项目,第三个项目是“龙”飞船,这是SpaceX的“运输机”,已成功向国际空间站运送物资,明年或将升级为载人飞船,向国际空间站运送宇航员。最后一个项目则属于未来。它有一个科幻气息浓厚的名字——“星舰”。

按照SpaceX的构想,“星舰”的客舱可容纳百人,其 “超级重型”,也有着 的超大推力。马斯克在9月曾评论说:“星舰”系统将是人类在火星上建立能够自我维持城市的最快途径。

被称为“狂人”的马斯克一再强调,他创立SpaceX的目标主要是为了帮助人类移民火星:2016年,马斯克公布了“行星际运输系统”(ITS)设计概念——它将专门用于太阳系内行星间的运输。马斯克当时说,他的最终计划是每26个月向火星运送1000人,目标是在50—100年内在火星上建立一个百万人城市。

SpaceX也在反复调整设计和系统的名称。比如,2017年时候,ITS就被改名为BFR(大型猎鹰火箭),设计指标也有所缩水。而之后,更名为BFR项目又不断更新设计,几乎恢复了ITS最初的水准。

2018年9月,SpaceX公布了 购买BFR绕月飞行“机票”的乘客——日本富翁前泽友作。他计划于2023年前往月球。

2018年11月,SpaceX宣布,BFR计划正式更名为“星舰”。这一运输系统中, /助推器被称为“超级重型”火箭,上面级/太空飞船被称为“星舰”。两者构成的系统也被统称为“星舰”。

令人惊叹的是,“星舰”如此之快地进入现实。SpaceX快速地生产并测试了数个“星舰”原型机,甚至包括全尺寸原型机MK1。

时间回到2019年7月。SpaceX在美国得克萨斯州南部的博卡奇卡测试场对星舰飞船原型——“星虫”(Starhopper)进行自由悬浮测试,创造了150米飞行高度的新纪录。

到2019年9月末,SpaceX在发布会上展出了“星舰”上面级的全尺寸原型机MK1。这个高50米、直径9米的巨型飞船安装3台“猛禽”发动机,飞得比“星虫”更高。发布会上,马斯克说,MK1大概会在1个月以后进行20千米高度的试飞。

另一台原型机MK2也在生产中,预计比MK1稍晚下线。MK3和MK4预计会在6个月以后建成并且进行 轨道飞行。MK5也在计划中。

全国空间探测技术首席科学传播 庞之浩也表示,SpaceX多次变更“星舰”项目的技术参数,显示其技术还远不够成熟,但其大胆采用新技术、新方案,不畏惧失败,不断在实践中改进的做法值得借鉴。

史上最多 火箭有37台发动机

马斯克在SpaceX的发布会上介绍,星舰系统的上面级,高50米,直径9米,干重200吨,未来有望优化到120吨。装有6台“猛禽”发动机,近地轨道运力最终将达到150吨;返回地球的载荷重量为50吨,推进剂加注量1200吨。星舰的舱内空间达1100立方米,可载运100人。

“超级重型”火箭的指标更夸张。它的直径达9米、高68米,装有37台“猛禽”发动机,起飞推力约7500吨,相当于“土星五号”火箭的两倍——“土星五号”是阿波罗载人登月计划使用的火箭,是人类 历史 上最大推力的火箭,现已退役。

37台发动机组成的 ,也是一个纪录。目前,SpaceX的“猎鹰重型”是现役 上推力最大的运载火箭,发射时27台“梅林”发动机并联工作。

当时,在“猎鹰重型”发射前,外界纷纷对这种“推力不够,数量来凑”的火箭工作方式表示担忧。27台“梅林”发动机并联工作,飞行中可能因产生共振而爆炸,一度是该型火箭最大的技术挑战之一。马斯克本人也表示只要火箭没有在发射台上爆炸,就已经算是成功。好在“猎鹰重型”成功发射。更早的时候,苏联为了实现载人登月,采用了30台发动机串联工作的 火箭设计,但是4次发射均告失败。

“多台发动机一起工作确实有风险。如果有一两个发动机失效且与之对称布局的发动机没有顺利关闭,或者是哪怕一个爆炸的话,就会摧毁整个火箭。”毛新愿说。

“比如说N1火箭,从理论上讲并不是完全不可行,但是关键就在于,为了同时使用这么多发动机,需要很多辅助的设施,包括各种燃料供应、电子电路和结构控制系统等。例如如何设计泵循环合理分配燃料的系统,以及这些发动机如何开和关的控制系统,很多环节都需要配合好。”毛新愿介绍。

SpaceX在多台发动机火箭设计上显得颇有心得。毛新愿表示,SpaceX已经通过自己的实际例子,证明了技术的可行性。“‘猎鹰重型’火箭 有27台‘梅林’发动机,几次发射都取得了成功。”

“SpaceX对于火箭燃料系统的分配、控制系统、辅助系统的研究是非常深入的。尤其是当一枚猎鹰火箭一级/助推器回收的过程中,并不是9台发动机一起工作,是不断分步骤地按照不同的数量去工作。这体现了非常高超的火箭发动机控制水平。”毛新愿表示,“星舰”由37台发动机组成 比较可行,并不会成为技术瓶颈。

此外,毛新愿提到,SpaceX的设计在成本上也有优势。“小型发动机可以大规模量产,成本远远低于使用几个大型发动机。再加上‘星舰’也可以做回收,所以目前的方案,也是SpaceX基于现有技术下能够做到的,甚至是最优解了。”

“太空加油” 让飞船走得更远

也许我们将很快见到“星舰”的发射。SpaceX表示,“星舰”首飞或将于2021年实现,但早期飞行将是无人飞行,可能用于通讯卫星发射等。

至于前往月球和火星,就要进行“太空加油”。马斯克在发布会上详细介绍“星舰”的“轨道补给”计划。按设想,载人飞船先飞到地球轨道待命,然后再发射第二艘满载燃料的飞船充当“加油机”,两艘飞船会合,实现在轨燃料转移加注,然后载客飞船再奔赴月球或火星。马斯克表示,“星舰”对接要比现在“龙”飞船对接国际空间站更简单,“这是在月球或火星上建立基地的另一个关键。”

毛新愿评论道,“太空加油”技术难度很高。一方面是任何载荷发射到太空都很复杂;另一方面,失重环境下进行大规模液体传送,技术难度也很高。

不过毛新愿认为“太空加油”对于人类“远航”的意义很重要。“实现‘太空加油’就意味着可以极大地降低成本。比如说可以通过多次任务不断地去补给燃料,这样的话,单次任务所需的巨大的载荷就可以分散开来,整体上降低成本,提高成功率。”

无论如何,我们距离实现火星登陆,恐怕还有一段不短的时间。

根据此前NASA的规划,美国政府主导的载人登火星项目预计在21世纪30年代中期展开,马斯克的计划则激进得多,号称2024年载人前往火星。不过鉴于SpaceX中长期规划的一贯性跳票,很少有人把2024年火星计划当真。

“按照现有的蓝图,‘星舰’离开地球,用于比较成熟的月球探测和初步的火星探测,是没有问题的。”毛新愿说,“但是挑战载人登陆火星的话,还是非常艰难。”

毛新愿表示,载人登陆火星一个重要的挑战是如何返回。“考虑到火星的大气阻力,如何登陆上去,再如何返回,几乎是一个目前人类不可能完成的任务,包括‘星舰’也是。”

“如果挑战载人登陆火星,就需要做大量的其他技术的开发,甚至是在火星上生产火箭燃料,因为从地球带过去是非常不现实的。这也意味着巨大的资金成本和技术挑战,甚至像美国、俄罗斯、中国这些单独一个 都不太可能完成。”毛新愿表示,“可以把它看作是人类的一个宏伟计划,但目前人类离这一步还是差很远的。”

好了,关于“见证历史:SpaceX发射宇航员,航天局总长参与”的话题就讲到这里了。希望大家能够通过我的讲解对“见证历史:SpaceX发射宇航员,航天局总长参与”有更全面、深入的了解,并且能够在今后的工作中更好地运用所学知识