在飞(fēi)行近24小时后,SpaceX的载人龙飞船(chuán)完成了与国际空间站(zhàn)的首次自动(dòng)对接任务(wù)。
3日19时,载人龙飞船飞抵国际空(kōng)间(jiān)站附近,在全程不依靠(kào)后者机械(xiè)臂且空(kōng)间站保持运行的情况下,通(tōng)过自身空间交会系统(tǒng)完成了首(shǒu)次自动对(duì)接任(rèn)务(两个(gè)航天器在(zài)空间轨(guǐ)道上合并且在结构上连成一(yī)个整体(tǐ)的(de)过程被称(chēng)为(wéi)“空间交会对接”)。
据NASA介(jiè)绍,为(wéi)测试载(zǎi)人龙飞船逃逸系(xì)统,在离国际空间站120米时进行了一次后(hòu)退,大约退至180米(mǐ)再次向空(kōng)间站靠近;到二者距离20米时此(cǐ)次空间交(jiāo)会(huì)对(duì)接正式开始,在(zài)先(xiān)通过对接结(jié)构进行软对接(jiē)后,指挥(huī)中心(xīn)下(xià)达(dá)了(le)最后确认指令(lìng),飞船最终与(yǔ)国(guó)际空间站成功(gōng)硬对接,稳定固(gù)定(dìng)在国际空间站上。
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被动对接和主动对接
作为载人航(háng)天(tiān)三大基础技术之一,空(kōng)间交会对(duì)接技术分(fèn)为被动对接和自动(dòng)对接(jiē)两种方式,而(ér)掌(zhǎng)握(wò)该技术(shù)是建设(shè)国际空间站的前提条件。除此之外(wài),该技术(shù)还是解决空间站补给、维修以(yǐ)及(jí)应急(jí)情况下航(háng)天员救援(yuán)等关(guān)键(jiàn)。但实现该技(jì)术并不容易。
如(rú)果要用(yòng)几个词来定义空间交会对接的话,那(nà)就是“撞得上、弹不(bú)开、撞不坏”。
但对(duì)于航(háng)天器来说,极快(kuài)的飞行速(sù)度以及复杂(zá)的宇宙环境,任何细小的偏差都很有可能导致对接失败。因此,空(kōng)间交会(huì)对接是一项(xiàng)对(duì)精度、可靠性要求极高的航天技术,且风险极高。而SpaceX则是第一家实现(xiàn)飞船与国际(jì)空间站空间交会(huì)对接(jiē)的商业公司(sī)。
早在2012年10月,SpaceX货(huò)运龙飞船就与国际空间站进行过(guò)首次对接,只是当时采取的是被动对接方(fāng)式。简单来说,就是当(dāng)龙飞船飞抵国(guó)际空间(jiān)站附近时(shí),后者会“伸(shēn)出”机械臂将飞船拉(lā)入空(kōng)间站,再(zài)进行货物卸载任务。依(yī)靠这种方式(shì),SpaceX在此后先后为NASA执行了多(duō)次(cì)空间站(zhàn)补(bǔ)给(gěi)任务,但(dàn)这种方式并非万(wàn)无一失(shī)。
2017年2月,龙(lóng)飞船(chuán)在快(kuài)要飞抵(dǐ)国际(jì)空间站仅1600米时(shí),因计GPS定位失误(wù)突然自动终止了对接,以致该货运(yùn)补给任务推迟。所幸当(dāng)时俄罗斯也(yě)发射了一艘货运(yùn)飞船,才没有给空间(jiān)站(zhàn)工作人(rén)员造成供给困扰。但显然,无论对(duì)于(yú)SpaceX还是NASA来说,这次的任务失败都(dōu)是不能轻易抹(mò)去的。此次实现自动交会对接,是具(jù)有里(lǐ)程碑式(shì)意(yì)义(yì)的。
而实际上,中国早在8年前就已实现了(le)两大航天器(qì)的自(zì)动交会对(duì)接。
2011年1月,“神(shén)州八(bā)号”顺利升空,并在两天后与此前发射的“天宫一(yī)号(hào)”进行自动交会对接,形成(chéng)了一个小型空间站。此后,我国又完成(chéng)了“神舟十一号”与“天宫二号”自动交会对(duì)接任务,为中国(guó)载人(rén)航天和建立国际空间(jiān)站打下了坚实基础。
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图 | 神州八号与天宫一号自动对接
毋庸置疑(yí),对于(yú)载人航天来(lái)说完成(chéng)自动(dòng)交会对接已是成功的一半。而SpaceX很有可能成为帮助美国(guó)重返载人航天阵列的最大功臣。
一波三折,SpaceX载人航天任重(chóng)道远
在(zài)载人航(háng)天领(lǐng)域,美(měi)国也曾是领军之(zhī)一,也是较早开展航(háng)天活动的国家之(zhī)一。数据统计显示,仅从1960年到1984年底,美国便先后完成了5项载人(rén)航(háng)天计划,共计46次载人航(háng)天任务。其中便有著名的阿波罗载人登月计划。
但1986年(nián),美国发射的“挑(tiāo)战(zhàn)者”号航天飞(fēi)机(jī)在升(shēng)空(kōng)约1分12秒后突(tū)然(rán)爆炸,机上七名宇航员全部罹难(nán),造成了(le)美国56次载人宇宙飞(fēi)行活(huó)动最大的(de)灾(zāi)难。
2003年,因(yīn)机(jī)身隔热瓦故障,“哥伦比亚”号在返(fǎn)航时遭遇(yù)解体,机上7名宇航员全部罹(lí)难,再(zài)次给美国(guó)载人航天活动带(dài)来重创(chuàng)。
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无奈之下,美国决定在2011年7月“亚(yà)特(tè)兰蒂斯号”安全着陆后,结束(shù)自己曾(céng)经辉煌的载人航天时代(dài),暂(zàn)离载(zǎi)人航天阵列。自此,美国(guó)陷入了“花钱(qián)租(zū)借”的尴尬境地(dì)。
为(wéi)了保证国际空间站的继续运营和其中工作人员的正常供给,美国(guó)不得不与(yǔ)俄罗(luó)斯(sī)达(dá)成合作,以“租借”的方(fāng)式通过“联盟号”飞船帮助自己运送宇航员前往国际空间(jiān)站。
一开(kāi)始,俄罗斯给出的报价是(shì)每名宇航员2500万(wàn)美元,这(zhè)对于航天飞(fēi)机单次5.25 亿(yì)美元(yuán)的发射成本来说(shuō)确实很低(dī)。但(dàn)此后近9年时间里,俄罗斯方(fāng)面多次提价,到最近(jìn)一次发射(shè),价格(gé)已经(jīng)涨(zhǎng)至8100万美元。高额的费用以及“租借”的压力(lì),让美国(guó)不得不考(kǎo)虑加(jiā)快自主载人航(háng)天进程(chéng)。
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其实从2009年开始,美(měi)国便已(yǐ)转换思路,将(jiāng)太空活动的重心转向商业运作。此后,NASA先后与SpaceX、波音等商业航天(tiān)公(gōng)司达成合(hé)作,在商业(yè)航天领域持续发力。其中,便有NASA与SpaceX签订的价值达16亿美元的“龙飞(fēi)船航天任(rèn)务”。计划中,SpaceX至少需要(yào)通过龙飞船为NASA执行12次(cì)无人飞行任务,并为太空(kōng)站运送补给(gěi)物资。
从2010年开始,龙飞船(chuán)便开始进行试(shì)飞测(cè)试,到2012年5月(yuè)成功与国际空(kōng)间站实现首次对接。此(cǐ)后,在(zài)龙飞船相(xiàng)继(jì)执行了(le)多次货(huò)运任(rèn)务之后,2014年,NASA与SpaceX签订了一份新的价值26亿美元的商业合同——建造载人版龙飞船。
而这份合同终于在(zài)昨天看到希望了。
昨天15时50分,载(zǎi)人龙飞船搭乘猎鹰(yīng)9在佛(fó)罗(luó)里达(dá)州肯(kěn)尼迪航(háng)天中心发射升空。发射12分钟后,龙飞船与二级火箭(jiàn)分离(lí)并成功进(jìn)入初(chū)级轨道,开始飞往国际(jì)空间站。
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而这(zhè)次发(fā)射的(de)成功与否,决定了美国已(yǐ)经(jīng)停滞近9年的载人航(háng)天(tiān)计划是否能够重新启(qǐ)动。但事实上,在SpaceX原(yuán)本的计划中,这次发射应该在(zài)2017年便进行的,却因(yīn)技术及天气等原因多次(cì)推迟。
今年1月24日,SpaceX进(jìn)行了载人(rén)龙飞(fēi)船的静(jìng)态点火试验,用以测试猎鹰9号的性能。而如果此次(cì)首飞测试(shì)成功,该公司便将在今年6月进行一次中止测试(shì)。如果一切顺利(lì),SpaceX便会在7月执行首次(cì)载人(rén)航天任务,运(yùn)送两位航天(tiān)员前往国际(jì)空(kōng)间站,成为全球首个完成载人(rén)航天任务的(de)商(shāng)业航(háng)天公司。
毋(wú)庸置疑,对于此次发射无论是SpaceX还是NASA都极为重视。就在发射前的几(jǐ)个小(xiǎo)时,NASA局(jú)长Jim Bridenstine还激(jī)动(dòng)的表示,“这是自 2011 年航天飞机退役之后,美国最接近(jìn)本(běn)土载人航天的时(shí)刻。”
据了(le)解,此次(cì)发射的龙(lóng)飞船共有7个座位、4扇窗户(hù),整(zhěng)体空间(jiān)相对(duì)宽敞,航天员还可通过窗户看到(dào)飞船外面(miàn)的景象。
而为了节省成本,载人龙飞船没有安装整流罩(成本大约500万(wàn)美元),也因是无人试验飞行(háng)和安(ān)装了新的逃逸系(xì)统没有设置(zhì)逃逸塔。而值得一提的是,龙飞船(chuán)底(dǐ)部隔热层可重复更换,简单来说就是(shì)该飞船可重复执行(háng)任务,此后要(yào)进行(háng)的中止测试用的飞(fēi)船就(jiù)是现在(zài)这艘。
和货(huò)运(yùn)飞船相比,载人龙(lóng)飞船(chuán)在各个方便都(dōu)有了很大的提升,例如成员损失率平均不(bú)得高于1/270(270次(cì)飞行中不得损(sǔn)失超过(guò)1位(wèi)宇(yǔ)航员),而俄罗斯联盟号飞船的指标(biāo)为1/110,航天飞(fēi)机通常(cháng)为1/80。足见载人龙飞船在安全性方面的要求是极为严苛的。
除此之外,载人龙飞船对飞(fēi)行环境的要求也非常高(gāo),整个飞行过程中(zhōng)航天员承受的过载不(bú)得超(chāo)过3G(地球重力加速(sù)度的3倍),而一般悬挂式过(guò)山车(chē)的最高过载即可(kě)达到(dào)5G。因此,此(cǐ)次SpaceX在(zài)龙(lóng)飞船上放(fàng)置了(le)一个假人,该假人身上装有多(duō)个传感器,用(yòng)来收集数据为此后实验提供帮(bāng)助。
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按照计划,此(cǐ)次载人龙飞船将将为空间站的6名宇(yǔ)航员补(bǔ)给大约(yuē)200公斤的(de)物资和(hé)设(shè)备,并于3月8日离开国际空(kōng)间(jiān)站返回地球,带回大(dà)约(yuē) 150 公斤的货物和实验(yàn)装置。成功与否,5天后便见分晓。