疫情也阻挡不了,SpaceX将在5月史无前例地把2位宇航员送至太空

科学
疫情也阻挡不了,SpaceX将在5月史无前例地把2位宇航员送至太空
麻省理工科技评论 2020-04-18

2020-04-18

这场疫情并没有阻止人类飞往太空:SpaceX 继续完成它的龙飞船载人任务
SpaceX 科学
这场疫情并没有阻止人类飞往太空:SpaceX 继续完成它的龙飞船载人任务

最近有一则颇具戏剧性的新闻:有 3 名宇航员刚从空间站返回地球,在抵达地面时,却意外发现人类正处于前所未有的疫情灾难中。

一则好消息是,这场疫情并没有阻止人类飞往太空:SpaceX 继续完成它的龙飞船载人任务。

当地时间 4 月 17 日,NASA 宣布,SpaceX 将在 5 月 27 日进行载人发射,将2名 NASA 宇航员送上太空。

疫情也阻挡不了,SpaceX将在5月史无前例地把2位宇航员送至太空

(来源:NASA)

“龙飞船”首次执行载人计划

美国国家航空航天局(NASA)局长 Jim Bridenstine 宣布,将于 5 月 27 日发射猎鹰 9 号火箭,将两名宇航员送往国际空间站。如果发射成功,这将是自 2011 年 7 月 8 日最后一次航天飞机发射以来,美国首次使用火箭将宇航员送入太空轨道。

具体的时间是美国东部时间 5 月 27 日下午 4:32。届时,两位 NASA 宇航员 Doug Hurley、Bob Behnken 将在肯尼迪航天中心搭乘猎鹰 9 号火箭升空,太空舱则位于猎鹰 9 号火箭的顶部。两位宇航员将在国际空间站进行为期数月的任务,时间长达 110 天,也可能更短。

Hurley 将担任“航天器指挥官”(spacecraft commander,),而 Behnken 将担任“联合作战指挥官”(joint operations commander)。即 Hurley 会在飞行中执行指挥任务。

疫情也阻挡不了,SpaceX将在5月史无前例地把2位宇航员送至太空

图 | 宇航员 Bob Behnken(左)Doug Hurley(右)进行登船演练(来源:SpaceX)

NASA 在此时发布的这一最新日期,显然也是对这次任务颇有信心。

由于新冠疫情的暴发,这次发射任务还面临着一些复杂问题,比如说,NASA 的多个中心正在进行强制性远程办公,并中止了除基本旅行外的所有旅行。这种情况可能会使举行商讨飞行任务执行的会议变得复杂化,该级别的会议通常需要数十名高级官员聚集在一个房间里讨论飞行的安全性。

此外,具体执行此次发射任务的佛罗里达州肯尼迪航天中心,也同样笼罩在疫情的阴影之下。佛罗里达州目前执行的“居家禁令”将于 4 月 30 日到期,在这之后才可以恢复基本的社会活动。当然,政府拥有发射任务必要性的最终解释权。

NASA 前副局长 Lori Garver 本月早些时候在接受采访时表示:“我不确定冒着这么多人的生命危险,把两个宇航员送到空间站是否应该被优先考虑。现在已经是在风险中了,因为发射日期意味着每个人都需要工作。”

但是随着这一宣布,美国宇航局似乎已经解决了这些问题。毕竟即将到来的 5 月发射,对于 NASA 和 SpaceX 而言,都颇具意义,这是美国将近 10 年以来首次载人的太空飞行,也是 SpaceX 成立 18 年来首次载人任务。

疫情也阻挡不了,SpaceX将在5月史无前例地把2位宇航员送至太空

图| 龙飞船于 2020 年 2 月 13 日抵达发射地点(来源:SPACEX/NASA)

发射当天,NASA 也计划采取措施减轻发射的影响:发射地附近的常规观测地点将禁止观众观看,只允许有限数量的记者进入现场。然而,据 Bridenstine 接受采访时表示,这样的发射任务将涉及大约 350 名 NASA 员工,以及数百名 SpaceX 员工。Bridenstine 表示,NASA 的工作人员将轮班工作,并保持安全距离,必要时也会穿戴个人防护装备。

值得一提的是,在这次发射宣布之前,“龙飞船”曾经历过一次测试失败。

“龙飞船”走向载人的历程究

龙飞船这一概念于 2005 年 SpaceX 公布其五年载人商业航天计划时诞生,也是第一艘私人公司研发的宇宙飞船,诞生以来其货运系列用于执行 NASA 的空间站物资补给订单,已经执行过多次任务,而载人的用途也是在近年来才发展起来。

疫情也阻挡不了,SpaceX将在5月史无前例地把2位宇航员送至太空

图丨萌萌的龙飞船(来源:SpaceX)

2019 年 3 月,一艘无人驾驶的龙飞船自动与空间站对接,进行了一次无人测试的试飞。

但去年 4 月的一次引擎测试中,第二艘龙飞船在一次发动机测试中坠毁,导致发射推迟到了今天宣布的这个日子。

当天,SpaceX 在美国肯尼迪航天中心对刚回收不久的载人龙飞船进行静态点火测试时出现意外,有网友在推特上发布了现场视频,显示飞船在原地发生爆炸。

随 SpaceX 的一名发言人表示,在对龙飞船进行的一系列发动机测试中,最初的测试成功完成,但最后的测试在发射台上发生了异常(官方描述为:anomaly)。随后 SpaceX 表示团队正在进行调查,具体细节在去年 7 月得以透露。

疫情也阻挡不了,SpaceX将在5月史无前例地把2位宇航员送至太空

(来源:推特)

对于龙飞船的测试失败,SpaceX 建造与飞行可靠性副总裁 Hans Koenigsmann 向媒体解释,最可能的原因是零组件泄漏让氧化剂(四氧化二氮)在工作过程中进入到了氦气管。当系统在进行点火前的加压时,高压让氧化剂进入到由钛制成的止回阀中,造成结构失效并发生反应引起爆炸。

当温度很高、压力很大的情况下,将含有超高能量的(氧化剂)推入到钛组件中,就会引发爆炸,Koenigsmann 表示。

她还指出,虽然团队现在已经有信心向外界公布调查结果,但目前调查仅完成了 80%,剩下 20% 的细节工作还需要进一步进行。

在确定了原因之后,SpaceX 表示将在未来版本的龙飞船中替换掉这些止回阀,确保同类泄露不再发生。

据了解,SpaceX 一改往常做法,将逃逸发动机置于飞船的返回舱侧壁,让载人龙飞船自己就具备逃逸能力。这样做的好处就是逃逸系统全程都在飞船上,让其具备全程逃逸能力。但这一方案同样会带来可靠性问题。由于逃逸发动机贴近宇航员座位,发动机或是推进剂稍微出现异常便会直接威胁到宇航员的安全。

NASA 商业载人项目经理 Kathy Lueders 在发布会上认为,对 NASA 和 SpaceX 来说,在地面测试中发现了航天器的缺陷是一个“礼物”,这让团队能够及时找出飞船的硬件问题,并在后续改进中提升飞行的安全性。

按照原定计划,SpaceX 会在 2019 年 4 月完成地面测试,随后进行发射中止逃逸测试,最终在 7 月进行正式的载人飞行,将两名宇航员送上空间站。

事故的发生,带来后续的重新设计和测试工作将时间表大幅向后推。直到这一次,日期敲定为 2020 年 5 月 27 日。

疫情也阻挡不了,SpaceX将在5月史无前例地把2位宇航员送至太空

图 | 载人飞船逃离火箭瞬间(来源:SpaceX)

NASA 的野心

5 月份的载人发射还有着一个更主要的行业背景,那就是 NASA 探索的公私合营空天技术研发模式。

最初,这一探索的主要实践是帮助航空航天公司开发商业货运飞船:NASA 不再购买飞船,而是采用航空公司建造太空飞船、NASA 提供资金和技术支持,然后 NASA 再向航空公司购买货运服务的模式。在此之前,通常在政府合同之下,NASA 会一手负责设计航天器、承包商负责建造等事宜。

该模式被称为商业轨道运输服务(COTS),后还增加了将宇航员送上太空的服务。NASA 认为,一旦航天飞机退役后,最主要的商业飞行是为国际空间站运送物资。

直到 2010 年,NASA 又宣布,将采用相类似的途径推进航天员运输系统的开发进程,为此授予包括波音和 SpaceX 在内的几家公司多项关键技术,以支持开发航天器的早期发展。

2014 年 9 月,NASA 与波音公司和 SpaceX 签订了总价值为 68 亿美元的合同。合同内容包括完成太空飞船的建造、各自进行两次试飞(一次载人、一次不载人)以及 6 次(每次搭载 2 人)往返空间站的任务。两家公司都在为完成这些任务而努力。

但现在,现实的进展都有所落后。在另一项名为“猎户座 (Orion)”的飞船项目上,甚至落后得更多(“猎户座”飞船原本是用来运送宇航员到国际空间站的。现在它的新任务是将人类送上月球)。这些延误使得 NASA 在近十年的时间里都要依赖俄罗斯的飞船才能进入国际空间站。

而特朗普政府的目标是在 2024 年让人类重返月球 (如果特朗普连任,即他的第二任期结束之前)。业内分析人士认为,这是不可能实现的。为实现这一目标,NASA 局长 Bridenstine 正承受巨大压力,迫使他选择在疫情大流行的情况下,积极推进发射计划。

当然,与 SpaceX 相比,竞争对手波音公司旗下的 Starliner 飞船(NASA 也为该公司提供资金)则面临着更大的麻烦。

2019 年 12 月,Starliner 飞船的第一次无人驾驶试飞以失败告终,原因是一个软件错误导致飞船无法与国际空间站对接。更糟糕的是,波音公司在调查该错误时,甚至发现了更严重的错误。目前,波音公司正在计划进行第二次无人驾驶试飞,但尚未确定具体时间,他们希望在 2021 年之前向国际空间站发射载人飞船。

麻省理工科技评论

From Tech to Deeptech