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美国 NASA 次世代载人太空船 Crew Dragon、Starliner 的瑜亮之争

2024-05-18 221

上个月,SpaceX 开发的载人版太空船飞龙 2 号(Crew Dragon)成功升空了,一时振奋人心。这样的太空船到底有什么意义呢?可能很多人雾里看花不清楚背后的脉络缘由,这次笔者就来为大家解说吧。

故事要先说回 20 世纪的美国,经营太空事业是国营的太空总署(NASA )独占,也就是说发射卫星或载人航天飞机上太空的任务都是国营;然而 2011 年美国结束了 30 年的航天飞机计划,不会再有新的航天飞机,因为航天飞机费用太高、又一直无法确保安全性,5 台航天飞机里就有两台分别在起飞与重返大气层时爆炸造成人员殉职,于是现在所有航天飞机都除役,长眠于博物馆展示。

好吧,那就开发下一代更好的太空飞行器吧?但在奥巴马总统时期,太空总署新一代太空飞行器──开发猎户座太空船(Orion spacecraft )的“星座计划”,也被终止开发,结果好一段时间美国没有自己的载人太空飞行器可以把太空人载到国际太空站,但卫星的维护、维修工作仍要进行,就只能搭俄罗斯的太空船上太空了。随后,2015 年奥巴马签署了《美国商业太空发射竞争法案》,取消民营企业在太空探索的诸多限制,并允许私人太空采矿,这开展了民营商转航太公司的新时代。

话说山也 BOT 海也 BOT ,现在太空也想 BOT ? 太空总署后来启动了下一代载人太空船计划──Commercial Crew Development(CCDev),简单说 NASA 不再自己开发太空飞行器,也不再自己进行发射任务,而是委外给商业航太公司。CCDev 计划一开始有 3 位竞争者,分别是:

  • 星轮(Starliner):波音公司的产品,类似原来的 NASA 猎户座太空船。
  • 载人版飞龙 2 号:新兴公司 SpaceX 的产品,是第一代的纯载货飞龙的衍生品。
  • 逐梦者(Dream Chaser):三者中最像航天飞机后继者的太空飞机,由另一间新兴公司──内华达山脉(Sierra Nevada Corporation)提出。

CCDev 的目标是要把人载到月球且还安全返航,也就是说太空总署企图再度登月,就像当年的阿波罗计划。大概在 5 年前,太空总署做了一个艰难的决定,投注总共 15 亿美元给 3 家公司设计各自的太空飞行器后,NASA 最后选择波音与 SpaceX,补助共 70 亿美元,请两间公司把太空船研发工作完成:要各自开发完成太空船、准备好火箭系统,进行 6 次太空试飞任务。

▲ SpaceX 飞龙 2 号。(Source:SpaceX)

▲ 波音星轮。(Source:波音)

价格、安全性

究竟 NASA 最终会采用两间公司的太空船,或者只其中一个呢?波音是老牌太空载具承制商,跟 NASA 合作也很久,从 1961 年的农神 5 号运载火箭计划就开始了;SpaceX 虽是新兴公司,却不是省油的灯,2008 年达成第一个由私人投资 、设计、制造并发射轨道级液体燃料火箭成功的纪录,开发出崭新的可回收重复使用的火箭系统,其猎鹰 1 号、猎鹰 9 号还有飞龙号太空船的设计都秉持可重复使用的理念,这对 NASA 很有吸引力。

NASA 跟波音、SpaceX 两间公司实际签约的价格分别是 42 亿、 26 亿美元,飞行成本方面,星轮一席搭乘费据分析约为 7,160 万美元,飞龙 2 号的话则一席 4,440 万美元,之前搭俄罗斯太空船的费用是一席 8,180 万美元。目前看来飞龙 2 号的价格真的很有魅力。

最新的试飞进度,SpaceX 虽然获得资金较少且航太经验也比较低,但测试飞行进度的完成度却最高,只剩下最终测试,可能 10 月以后就要进行,且强调可回收重复使用的设计让总成本便宜许多。波音呢?很遗憾的,最晚要到 8 月前才要进行第一次不载人飞行任务,而且还可能再度延后,最糟糕的是,相当重要的发射台中止测试还没有进行,这项测试是要实测:如果发射过程发生意外,可从地面发射台启动紧急逃生系统,让载人舱快速脱离火箭,这也是 NASA 要求次世代太空飞行器必须达成的另一个重点──安全。以前的航天飞机,当太空人坐进去等发射,就像坐进“太空棺材”,只能祈祷任何失误都不会有,否则发生意外是完全无路可逃,只能等死。次世代的载人太空船一定要让太空人有逃生机会,飞龙 2 号已通过这项测试,但星轮还没有。

其实波音去年 6 月时引擎地面点火测试(hot-fire test)也有发生事故,那次失败后隔了十个月的最近一个月,波音才发表报告,然后才准备“重新起步”。很显然地,SpaceX 的飞龙 2 号太空船将领先星轮抢先载人上太空。

看来美国把太空飞行民营化是很正确的选择,虽然太空科技是很尖端的领域,但老资格的公司不一定就会比较好,商业合约带来供应商之间的良性竞争,最终就可达成更低廉的价格与拥有更安全的太空船。

  • SpaceX likely to win NASA’s crew competition by months, for billions less
  • SpaceX crew capsule completes dramatic abort test

(首图来源:shutterstock)

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  • SpaceX 太空舱升空,航向太空站进行运补测试
  • SpaceX 如何开启新时代的太空竞赛?
2019-04-22 18:30:00

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