在飞(fēi)行近24小时后,SpaceX的载(zǎi)人龙(lóng)飞船完成了(le)与国际空间站的首(shǒu)次自动对(duì)接任务。
3日19时,载人龙飞(fēi)船飞抵国际(jì)空(kōng)间站附近,在(zài)全程不依靠后者机械臂且空间(jiān)站保持(chí)运行的情况下(xià),通(tōng)过自身空间交会系统完成(chéng)了首次(cì)自动对接任务(两(liǎng)个航(háng)天器在空间(jiān)轨道上合并且(qiě)在结构上连成一个整(zhěng)体的过程被称为“空间交(jiāo)会对接”)。
据(jù)NASA介绍,为测试载(zǎi)人龙飞船逃逸系(xì)统,在离国际(jì)空间(jiān)站(zhàn)120米时进行(háng)了一次(cì)后退,大(dà)约退(tuì)至180米再(zài)次(cì)向空(kōng)间站(zhàn)靠近;到(dào)二(èr)者距离20米时此次(cì)空间交会对接正式开始,在(zài)先通过对接结构进行软对接(jiē)后,指(zhǐ)挥中心下达(dá)了最后确认(rèn)指令,飞船最终与(yǔ)国际空间站成功硬对接(jiē),稳(wěn)定固定(dìng)在国际空(kōng)间站(zhàn)上。
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被动(dòng)对接和(hé)主动对(duì)接
作为载(zǎi)人航(háng)天三大基础技术之一(yī),空间交会对接(jiē)技术分(fèn)为被动对(duì)接和自动对(duì)接两种方式(shì),而掌握该技术是建设国际空(kōng)间站的前提(tí)条件。除此之外,该技术还是解决空(kōng)间站补给、维修以及应急情况(kuàng)下(xià)航天员救援等关键。但实现该技术并(bìng)不容易。
如果要用几个词来定义空间交会(huì)对接(jiē)的(de)话,那就是“撞得上、弹不开(kāi)、撞不(bú)坏”。
但对于航天器来说,极快的飞行(háng)速(sù)度以及复杂的宇宙环境,任何细小的(de)偏差都很有(yǒu)可能(néng)导致对接失败。因此(cǐ),空间交会对接是一项对精度、可靠性要求极高的航天技术(shù),且风险极高。而SpaceX则(zé)是(shì)第一家实现飞(fēi)船与国(guó)际空间站空间(jiān)交会对接的(de)商业公(gōng)司(sī)。
早在2012年10月(yuè),SpaceX货运龙(lóng)飞船就与国际空间站(zhàn)进行(háng)过首次对(duì)接(jiē),只(zhī)是当时采取的是被动(dòng)对接方式。简(jiǎn)单(dān)来(lái)说,就是当龙飞船飞(fēi)抵国际空(kōng)间(jiān)站(zhàn)附近时,后者会(huì)“伸出”机(jī)械臂(bì)将飞船拉入空间(jiān)站,再进行货物卸(xiè)载任务。依靠(kào)这种方式,SpaceX在此后先(xiān)后为(wéi)NASA执行了多次空间站补给任务(wù),但这种方式并非万无一(yī)失。
2017年2月,龙飞船在快(kuài)要飞(fēi)抵国际空间站仅1600米时(shí),因(yīn)计GPS定位失误突然自动终止了对接,以致该货运补给任务推迟。所幸当时俄罗斯也发射了一艘货运(yùn)飞船,才没有给空(kōng)间站工作人员造(zào)成供给困(kùn)扰。但显然(rán),无(wú)论对于SpaceX还是NASA来说,这次的任务(wù)失败都(dōu)是不能(néng)轻易(yì)抹去的。此次(cì)实现(xiàn)自动交会对接(jiē),是具(jù)有里程(chéng)碑式意义的。
而实际(jì)上,中国早在8年前就已实现了两大(dà)航天器的(de)自(zì)动交会(huì)对接。
2011年1月,“神州(zhōu)八号”顺利升空,并在两(liǎng)天后与此前发射的“天宫(gōng)一号(hào)”进行自动交会对接,形成了一(yī)个小型空间站。此后,我国(guó)又完成了“神舟十(shí)一号(hào)”与“天宫二号”自动交会对接任务,为中国载人航天和建立(lì)国际空间(jiān)站(zhàn)打下(xià)了(le)坚实基础。
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图 | 神州八号与天宫一号自动对接
毋庸置(zhì)疑,对(duì)于载人航(háng)天来说完(wán)成自动交会对接已是成功的一半(bàn)。而SpaceX很有可能成为帮助美国重返载人航天阵列(liè)的最(zuì)大功(gōng)臣。
一波三折,SpaceX载人航天任重(chóng)道远
在载人航天(tiān)领(lǐng)域,美(měi)国也(yě)曾是领军之(zhī)一,也是较早开展航(háng)天活动的国家之一。数据统计显(xiǎn)示,仅从(cóng)1960年到1984年(nián)底,美国便(biàn)先后完成(chéng)了5项载人航天(tiān)计划,共(gòng)计46次载人(rén)航天任务。其中便有著名的阿波罗载(zǎi)人登月计划。
但1986年,美国发射的“挑战者”号(hào)航天飞机在升空约1分12秒后(hòu)突然爆炸,机(jī)上(shàng)七名宇航员全部罹难,造(zào)成了美(měi)国56次载人宇宙飞行(háng)活动最大的灾难。
2003年,因机身隔热瓦(wǎ)故障,“哥伦比亚”号在返(fǎn)航时遭遇解(jiě)体,机(jī)上7名(míng)宇航(háng)员全(quán)部罹难(nán),再次给美国载人航天活动带来重创。
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无奈之下,美国决定在2011年7月(yuè)“亚(yà)特兰蒂斯(sī)号”安全着陆后,结束自己曾经(jīng)辉煌的载(zǎi)人航(háng)天时代,暂离(lí)载人(rén)航天阵(zhèn)列。自此,美(měi)国陷入了(le)“花(huā)钱租借”的尴(gān)尬境地(dì)。
为(wéi)了保证国际空间站的继续运营和其中工作(zuò)人员的正(zhèng)常供给,美国不得不与(yǔ)俄(é)罗(luó)斯达成合(hé)作,以“租借”的方式通过“联盟号”飞船帮助自己运送宇航员(yuán)前往国际空间站。
一开始,俄罗斯给出的报价是每名宇航员2500万美(měi)元,这对于(yú)航天飞机单次(cì)5.25 亿美(měi)元的发射成本来(lái)说确实(shí)很低。但此后近9年时间(jiān)里,俄罗斯方面多次提价(jià),到最近一次发射,价格已经(jīng)涨(zhǎng)至(zhì)8100万美元。高额的费用以及“租(zū)借(jiè)”的压力,让(ràng)美(měi)国不(bú)得不(bú)考(kǎo)虑(lǜ)加快自(zì)主载人航天进(jìn)程。
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其实(shí)从2009年开始,美国便(biàn)已转换思路,将太空(kōng)活(huó)动的重心(xīn)转向(xiàng)商业(yè)运作(zuò)。此后,NASA先后(hòu)与SpaceX、波音等商业航天公司达成合作,在商业航天领域持续发力。其中,便有(yǒu)NASA与SpaceX签订(dìng)的价值达16亿美元的“龙飞船航天任务”。计划中,SpaceX至少需要通过龙飞船为NASA执行12次无人飞行任(rèn)务,并为太(tài)空站运(yùn)送补给物(wù)资。
从2010年开始,龙飞船便开始进行试(shì)飞测(cè)试,到2012年(nián)5月成(chéng)功与国(guó)际空间站实现首次对接。此后,在龙(lóng)飞船相继执行了多次货运任(rèn)务之后,2014年,NASA与SpaceX签订了(le)一(yī)份新的(de)价值(zhí)26亿(yì)美元(yuán)的商(shāng)业合同——建造载人版龙(lóng)飞(fēi)船。
而这份合(hé)同终(zhōng)于在昨天看到希(xī)望了。
昨(zuó)天15时50分,载人龙飞船(chuán)搭乘猎鹰9在(zài)佛罗(luó)里达州肯尼迪航天中心发射升空。发射12分钟后,龙(lóng)飞船与二级火箭分离(lí)并(bìng)成功进入初级(jí)轨道,开始飞往国际空间站。
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而这次(cì)发(fā)射的成(chéng)功与否(fǒu),决(jué)定了美国已经停(tíng)滞近9年的载人(rén)航天(tiān)计划是否能(néng)够(gòu)重新启动。但事实上(shàng),在SpaceX原本的计划中,这次发射应该在2017年便进行的,却因技(jì)术及天气等原因(yīn)多次推迟。
今年1月(yuè)24日(rì),SpaceX进行了载人龙飞船的静态点火试验,用以(yǐ)测试猎鹰(yīng)9号的性能。而如果(guǒ)此次首飞(fēi)测试成功,该公(gōng)司便将(jiāng)在(zài)今年6月进行(háng)一次中止测(cè)试(shì)。如(rú)果一切(qiē)顺(shùn)利(lì),SpaceX便会在7月(yuè)执行首次载(zǎi)人航天任务,运送两位航(háng)天员前往国际(jì)空间站,成(chéng)为全球首个(gè)完成载人航天任务的(de)商业航天公司。
毋庸置疑,对于此次发(fā)射(shè)无论是SpaceX还是NASA都(dōu)极为重视。就在发射前的几个小时,NASA局长Jim Bridenstine还激动的表示,“这(zhè)是自 2011 年航天飞机退役之后,美国最接近本土载人航天的时刻(kè)。”
据了解,此(cǐ)次发射的龙飞船共有7个(gè)座位、4扇窗(chuāng)户,整体空间相对宽敞,航天(tiān)员还(hái)可通过(guò)窗户(hù)看到飞船(chuán)外(wài)面的景象。
而为了节省成本,载(zǎi)人龙(lóng)飞船没有安(ān)装整流罩(成本大约(yuē)500万美元),也因是无人试验飞行和安(ān)装了新的逃逸(yì)系统没有(yǒu)设置逃逸塔。而值得一提(tí)的(de)是(shì),龙(lóng)飞船底部隔(gé)热层可重复更换(huàn),简单来说就是(shì)该(gāi)飞船(chuán)可重复执行任(rèn)务,此后要进行的中止(zhǐ)测试用的(de)飞船(chuán)就是(shì)现在这艘。
和货运飞船相比,载人龙飞船在各(gè)个方便(biàn)都有了很大的提升,例如成员损失率平均不得高于1/270(270次飞行中不得损失超过1位宇航员(yuán)),而俄罗斯(sī)联盟号飞(fēi)船的指标为1/110,航(háng)天飞机通常为(wéi)1/80。足见载人龙飞船(chuán)在安(ān)全性方面(miàn)的要(yào)求是(shì)极为严苛的。
除此之外(wài),载人龙飞船对飞行环境的要求也(yě)非常高(gāo),整个飞行过程中航天员承受的过载(zǎi)不得超(chāo)过3G(地球重力(lì)加速度的3倍),而一(yī)般悬挂(guà)式过(guò)山车的(de)最高(gāo)过载(zǎi)即可达到5G。因此,此次SpaceX在(zài)龙飞船(chuán)上放(fàng)置(zhì)了一个假人(rén),该(gāi)假人(rén)身上装(zhuāng)有多个传感器,用来收(shōu)集数据为此后实验提供帮助。
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按照计划,此次载人龙(lóng)飞船(chuán)将(jiāng)将为空(kōng)间站的(de)6名宇航员补给大(dà)约(yuē)200公斤(jīn)的物资(zī)和(hé)设备,并于3月8日离开(kāi)国际空(kōng)间站返回地球,带回大(dà)约(yuē) 150 公斤的货物(wù)和实(shí)验装置。成功与否,5天(tiān)后(hòu)便见分晓。