SpaceX开创新纪元!全球首次商业载人发射任务成功

　　当地时间5月30日，SpaceX载人龙飞船在佛罗里达肯尼迪航天中心顺利发射升空。宇航员罗伯特·贝肯和道格拉斯·赫利搭乘飞船前往国际空间站。这次发射是人类第一次乘坐商业飞船飞往太空。

图片来源：NASA

　　4月17日，美国宇航局局长吉姆·布里登斯廷在推特上宣布，将重启载人航天计划。这是将近9年之后，美国再次从本国土地上，使用美国航天载具进行发射。按照这项名为Demo-2的计划，宇航局使用SpaceX公司的猎鹰9号火箭和龙飞船，运送两名航天员前往国际空间站。之所以计划命名为Demo-2，是因为在2019年3月的Demo-1发射计划中，SpaceX公司成功的证明了自身的载人航天能力。本次重启计划的重要意义不但在于美国重新具备了载人航天能力，而且这是美国在航天飞机时代结束之后，再次尝试使用可重用航天器进行载人航天。

　　为了本次发射，美国进行了长时间的研发、测试和准备。宇航局授权SpaceX和波音公司竞争载人航天任务和开发宇宙飞船，并在2014年分别支付了26亿美元和42亿美元的项目资金。其中波音公司开发的Star-liner宇宙飞船在2019年12月使用与洛克希德·马丁公司共同开发的Atlas V型火箭进行了首次验证性无人发射。但是由于软件错误，Starliner飞船未能按照计划抵达国际空间站。SpaceX不但在Demo-1计划中成功抵达了国际空间站，而且在今年1月进行了飞行中止测试。在测试中，SpaceX在一级火箭飞行过程中有意炸毁了火箭，而降落伞带着宇宙飞船安全降落。这表明该公司有能力在发射出现意外时，将宇航员安全带回地面。它也是美国重新启动载人航天项目前的最后一个关键性测试。

　　作为航天大国，在2011年“亚特兰蒂斯”号航天飞机的最后一次执行任务之后，美国已经约9年时间没有能力进行载人航天了。在这9年时间里，美国只能通过俄罗斯的联盟号宇宙飞船向国际空间站运送宇航员。美国需要为每个宇航员向俄罗斯支付约8600万美元的“船费”。2003年2月1日，“哥伦比亚”号航天飞机意外失事，这促使了小布什政府对于美国航天计划的反思。由于以航天飞机为载具的载人航天项目过于昂贵的发射费用和过高的事故率，2010年，美国宇航局正式决定将日渐老化的航天飞机全部退役。

　　那么，为什么航天飞机最终被SpaceX的可重用火箭和宇宙飞船取代呢？

　　自上世纪70年代阿波罗登月计划结束以来，美国就一直在尝试通过可重用航天器来降低太空探索成本。在阿波罗11号成功登陆月球之后，美国民众和国会对于与前苏联继续进行太空竞赛的热情就一直在降低。在上世纪60年代，宇航局的预算曾经达到过联邦政府总预算的4.5%。由于阿波罗13号在前往月球过程中服务舱氧气罐爆炸事故和当时越南战争对美国造成的财政负担，国会考虑逐步削减对宇航局的资金支持。美国民众当时对于太空探索造成的庞大开支的反感在之后很多以探月为主体的电影中都有体现。此后计划中的阿波罗18号、19号和20号被相继取消。

　　1972年，尼克松政府批准了航天飞机计划。根据宇航局提议的名为“宇宙运输系统”的计划，航天飞机被作为一种可重用载具开发出来。当时的设想是，在近地轨道建立空间站。由航天飞机频繁往来于地面和空间站之间。然后再以空间站为平台，从那里向深度太空发射核动力飞船。使用航天飞机的目的有两个：第一是可重复使用降低成本；第二是作为轨道舱为永久性空间站的建设提供支撑，然后从那里出发探索火星。航天飞机可以同时运送人员和有效载荷（如卫星），非常符合美国政府和军方的设想。由于上世纪70年代的太空预算只能达到上世纪60年代的一小部分，尼克松总统从这项庞大的计划中只选择了航天飞机，而去掉了空间站和火星探索计划。

　　以当时的技术能力和为了节省预算的设计思路，航天飞机计划天生存在重大缺陷。而这恰巧是设计者在当初想要极力避免的。在阿波罗计划和其他国家的载人航天项目中，宇宙飞船通常位于运载火箭的顶端，远离燃料仓和发动机。一旦发射出现事故，宇航员可以通过火箭顶端的逃逸塔迅速飞离危险现场。而航天飞机在发射过程中与左右两枚固体火箭助推器保持平行，这种设计使航天员座舱过于靠近危险部件，并且缺乏逃生手段。在1986年“挑战者”号的事故中，右侧助推器的O型环失效，导致内部高温高压、气体泄漏，击碎了外部燃料仓。在2003年“哥伦比亚”号的事故中，燃料仓上的泡沫塑料和冰在脱落过程中击碎了飞机左翼的隔热瓦。受损的航天飞机在24.5马赫的高速下最终解体。

　　从后来的实践看，航天飞机计划是人类探索太空过程中最危险的项目之一。其中两次事故损失了5架航天飞机中的2架和14名宇航员，并且在135次任务中失败了两次。在1986年“挑战者”号事故的调查报告中，著名物理学家理查德·费曼就在附录中预测航天飞机的事故率应该在1%左右。实际上航天飞机的事故率达到1.5%，远远超出了宇航局在设计之初估计的每10万次飞行失败一次的数据。原本航天飞机的设计目标是提升发射频率至每年50次，但是由于返航后要进行复杂的检测和维修，最终只能做到每年完成4次发射任务。从成本上来看，1972年以来，美国共为航天飞机项目支出1960亿美元，分摊到每次发射总成本约15亿美元。从数据可以看出，航天飞机计划完全违背了降低成本的初衷。

　　虽然从人类对宇宙的探索来看，航天飞机项目毫无疑问是失败的，但是它降低了对宇航员身体素质的要求，提出了可重用航天器的概念，做出了先行者的伟大尝试。今天，美国首次使用可重用火箭进行载人航天将是更加具有历史性的壮举。这意味着现代科技成果将有可能实质性降低太空开发成本，甚至有可能为经济、文化和社会发展做出重大贡献。正如前苏联的火箭专家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基所说：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”