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明日凌晨,美国重启发射!专家:仍存在一定风险

美国太空探索技术公司(SpaceX)计划美东时间5月30日下午3时22分(北京时间5月31日3时22分)开展首次商业载人飞行任务 ,这也是自2011年美国航天飞机退役以来,首次在本土开展的载人航天任务。

此次载人航天发射任务原定于当地时间27日下午4时33分开始,但由于天气情况恶劣,该任务在执行前不到20分钟被迫取消。

这次发射任务引起了美国总统特朗普的兴趣,27日,特朗普拖家带口带着妻子梅拉尼娅、女儿伊万卡等乘坐“空军一号”前往发射中心观看发射,准备目睹历史。结果,天公没给面子,让特朗普一家人扑了个空。

随后,他在社交网站上表示,期待着推迟后定于30号周六的火箭发射。不知这次特朗普是否会真的再次来到现场观看。如果再因天气原因推迟,下一个发射窗口是北京时间6月1日3:00。

这次发射任务为什么引起这么大关注呢?

全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩对科技日报记者表示:“如果此次任务发射成功,美国有可能告别依靠俄罗斯前往国际空间站的历史,商业载人航天的大幕也将由此拉开。但此次发射任务仍面临一定风险。”

“载人龙”飞船亮点纷呈

在本次发射任务中,SpaceX将借助“猎鹰9”号火箭和“载人龙”飞船,将宇航员鲍勃·本肯和道格拉斯·赫尔利送往国际空间站,这两位航天业的“老兵”已于5月20日前往肯尼迪航天中心待命。

身着SpaceX宇航服的NASA宇航员道格拉斯·赫尔利(左)和罗伯特·本肯。图片来源:NASA官网

美国宇航员上次从本土飞往国际空间站是在2011年,当时赫尔利及其同事乘坐“亚特兰蒂斯”号航天飞机从肯尼迪航天中心39A发射台(此次任务也从这里启幕)升空。时隔近10年,赫尔利再次从此踏上前往太空的飞船——他见证了美国航天飞机时代的落幕,或许,也将见证载人商业航天时代的开启。

据庞之浩介绍:“‘ 载人龙 ’飞船有不少技术突破 ,比如使用了新的超级天龙发动机系统、触摸控制屏和更耐用的热防护层等众多下一代航天器技术。”

庞之浩解释说:“如果在‘猎鹰9’号发射‘载人龙’的过程中火箭出现故障,载人飞船将不使用逃逸塔,而是使用自身配备的超级天龙座发动机进行发射逃逸,这一方案的好处是逃逸系统全部在飞船上,具备了全程逃逸能力;另外,整套系统简化了整流罩,提高了宇航员的安全性;而且,这套逃逸系统还能重复使用。”

载人龙飞船外观。图片来源:SpaceX

“此外,由于飞船底部采用了新型隔热材料,飞船再入大气层时可承受多次高温而不会出现严重退化,因此能更好地保护宇航员,而且,也有利于乘员舱的多次使用。此外,这一飞船执行月球或火星飞行任务时也无需任何改动。”

庞之浩指出:“载人龙”飞船可容纳7名宇航员,而“联盟”号飞船每次只能搭载3人。 更重要的是,“载人龙”飞船既可以与国际空间站自动对接,也能在航天员的手动控制下完成对接,控制精度更高。”

庞之浩强调说:“‘载人龙’飞船的一大亮点是取消了可展开太阳电池翼的设计,而是采用非加压舱半包围体装式太阳能电池板,这是一大创新。这样可以避免出现展不开的故障,而且比展开式太阳能电池翅膀使用率高,效能更好。”

“此外,该飞船具有未来太空感,彻底改变了以往载人飞船‘重功能,轻设计,无美感’的通病,让搭乘‘载人龙’飞船变成一种太空享受、时尚有品”。

告别花钱买座位?

庞之浩说:“如果此次发射成功,不仅可以为NASA节省大笔开支,也意味着NASA可以告别从俄罗斯花重金买座位的历史。”

2011年,NASA为省钱让航天飞机退役,此后,一直依赖俄罗斯“联盟”号飞船送美国航天员进出国际空间站。

据美国太空网近日报道,为购买一个“联盟”号飞船的座位,NASA需要向俄罗斯支付9000多万美元。而且,据俄罗斯卫星通讯社报道,NASA监察长保罗·马丁的报告显示,截至2019年7月,美国为使用俄罗斯“联盟”号飞船向国际空间站运送宇航员已累计向俄方支付了39亿美元,对NASA来说,这也是一笔不菲的费用。

为摆脱对俄罗斯的依赖,2014年,NASA启动“商业载人航天计划” ,与波音公司和SpaceX公司分别签订了42亿美元、26亿美元总价值68亿美元的合同,建造安全可靠兼具成本效益的火箭和太空舱系统,这两家公司提交的方案分别是“载人龙”飞船和“星际客机”飞船。

NASA时任局长查尔斯·博尔登当时宣布2017年会重启本土载人航天项目,但唐纳德·特朗普当选美国总统后出现的一系列技术和而资金问题,以及重大机构重组等,导致该项目一再拖延。

“载人龙”飞船。图片来源:美国太空网

2019年,事情迎来重大转机!

据庞之浩介绍,2019年3月,一艘无人驾驶的“载人龙”飞船自动与“国际空间站”对接,成功进行了首次无人测试飞行,圆满完成了“验证1”(Demo-1)任务。

不过,2019年4月20日,在佛州卡角的无载人测试首飞飞船在例行静态点火时突发爆炸,“这让高歌猛进、一路领先的太空探索技术公司的商业载人航天计划紧急刹车”。2019年11月14日,“载人龙”飞船低调完成静态点火测试,验证了“载人龙”飞船超级天龙座推进器的安全可靠性。

庞之浩介绍说:“2020年1月19日,编号为C205.1的‘载人龙’飞船,漂亮地完成了‘发射中逃逸试验’(In-flight Abort Test),为‘载人龙’首次真人首秀做好最后、最关键的铺垫。”

另外,NASA批准了SpaceX采用所谓的“注后即射”(load-and-go)方案,即在航天员进入“载人龙”飞船后再为“猎鹰9”号火箭加注液氧和煤油推进剂,评审认为,这一方案风险最小。

庞之浩说:“如果此次发射成功,不仅意味着NASA可以告别从俄罗斯花重金买座位的历史,也意味着NASA可以腾出手来,将往返空间站的任务交给商业公司,而自身则专注于月球、火星等更遥远的深空探索领域。”

仍存在一定风险

庞之浩最后强调指出,为了安全,天龙座发动机静态点火测试上千次、降落伞测试接近100次、海上救援回收飞船测试数十次…… “尽管如此,‘载人龙’首次载人飞行仍存在一定风险。”

庞之浩解释说,一是它仅仅进行了一次无人飞行,就进行载人飞行,本身风险就比较大。 以往美国、苏联、中国发射载人飞船,至少要先进行4次无人飞行,而且每次都会发现一些问题,然后改进。当然,也有第一次就载人的——美国航天飞机,但后来多次飞行后,才发现航天飞机既昂贵,风险又大,所以飞行了135架次后提前退役了。

他强调说:“另外一个风险就是它采用的新型逃逸系统,也是只进行了一次无人试验,一次成功不代表成熟。 如果火箭真出事,新型逃逸系统能否管用很难说。另外,发射‘载人龙’的‘猎鹰9’号是通用火箭,不是专门的载人运载火箭,曾经发射失败过,这也是个危险因素。”

“猎鹰9”号火箭和“载人龙”飞船伫立于发射台,等待发射。图片来源:美国太空网

美国航空航天局对这次发射的总体风险评估是1/60。它包括发射失败、航天员人身安全、不能按计划抵达国际空间站等多项风险。航天飞机第135架次发射前的总体评估风险系数1/90。不过,这次航天员人身安全风险为1/276,所以航天员还是很安全的。

庞之浩表示,美国曾经历过2次航天飞机发射失败,牺牲了14名航天员,但在每次失败后,经过改进还是继续发射,因为无可替代。 即便这次发射失败,也不会改变NASA和SpaceX改进技术继续发射的步伐。因为另外两种在研的载人飞船,即波音的“星际客机”和洛克希德·马丁公司的“猎户座”不给力:一是从时间上看满足不了需求,进度很慢;二是“星际客机”首次无人试飞还不如“载人龙”无人试飞,没能与空间站对接;三是它们的成本也大大高于“载人龙”。

“所以,万一此次发射失败,美国有可能像当年阿波罗1号出现失败后,会推迟载人航天的发射时间,多进行几次无人飞行,把主要问题都解决后,再进行载人飞行。”

来源:科技日报