在飞行近(jìn)24小时(shí)后,SpaceX的(de)载人龙飞(fēi)船完成了与国际空间站的首次自动对接任务(wù)。
3日(rì)19时(shí),载人龙飞船飞抵(dǐ)国际空间站附近,在全程(chéng)不依靠后者(zhě)机械臂且空间站保持(chí)运行的情况下,通过自身空间交会(huì)系统完(wán)成(chéng)了首次自动对接任务(两个航天器在空(kōng)间(jiān)轨(guǐ)道(dào)上(shàng)合并且在(zài)结构上连(lián)成一(yī)个整体的过程被(bèi)称(chēng)为“空间交会对接”)。
据NASA介(jiè)绍,为测试载人龙飞船逃逸系(xì)统(tǒng),在离国际空间(jiān)站120米时进行了一次后(hòu)退,大约退(tuì)至180米再次向空间站靠(kào)近;到二者(zhě)距离(lí)20米时(shí)此次空间交会对接正式开始,在先(xiān)通过对接结构(gòu)进行(háng)软(ruǎn)对接后,指(zhǐ)挥中心下达了最(zuì)后确认指令(lìng),飞船最终(zhōng)与国际空间站成功硬对(duì)接,稳定固(gù)定在国(guó)际空(kōng)间站(zhàn)上。
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被动对接和主动(dòng)对接
作为载人航天(tiān)三大基(jī)础技术(shù)之一,空间交会对接技术分为被动对接和自动对接两种方式,而掌握(wò)该技术(shù)是建设国际空间站的前(qián)提条件。除此之外,该技(jì)术还是解决空间站(zhàn)补给、维修以及应急情(qíng)况下航天员救援等关键。但实(shí)现该技(jì)术并不容易。
如果要用(yòng)几个词来定义(yì)空间交会对接的话,那就(jiù)是“撞得(dé)上、弹不开、撞不坏”。
但对于航天(tiān)器来说(shuō),极(jí)快(kuài)的飞行速度以(yǐ)及复杂的宇(yǔ)宙环境,任何细(xì)小的偏(piān)差都很有可能导致对(duì)接失败。因(yīn)此,空(kōng)间交会对(duì)接是一项对精度(dù)、可靠性要求极高的航(háng)天技术,且风险(xiǎn)极高。而SpaceX则是(shì)第一家实(shí)现(xiàn)飞船与(yǔ)国际(jì)空间站空间交会(huì)对接的商(shāng)业公司。
早在2012年10月,SpaceX货(huò)运龙飞船就与国际空(kōng)间站进行(háng)过首次对接,只(zhī)是(shì)当时采取的是被动对接方式。简单来说,就是当龙飞船飞抵国际空间站附近(jìn)时,后者会“伸(shēn)出”机(jī)械臂将飞(fēi)船拉入空间站,再进(jìn)行货物卸载任务。依靠这(zhè)种方式,SpaceX在此后先后为NASA执行了多次空间站补给任务(wù),但这种方式并非万无一失。
2017年2月,龙飞船(chuán)在(zài)快要飞抵(dǐ)国(guó)际空间站(zhàn)仅(jǐn)1600米(mǐ)时,因计GPS定位失误突然自动(dòng)终止了对接,以致(zhì)该货运(yùn)补给任务(wù)推迟。所幸当时俄罗(luó)斯也发射了一(yī)艘货运飞船,才没有给空间站工作人员造成供给困扰。但显然,无论对于SpaceX还是NASA来说,这次的任务失败都是不能轻易抹去的。此次实现自动交会对接(jiē),是具有里程碑(bēi)式意义的。
而实际上,中(zhōng)国早在8年前(qián)就已实(shí)现了两大航(háng)天器的自动交会对接。
2011年1月,“神(shén)州八号”顺利升空,并在两天(tiān)后与此前发射的“天宫一号(hào)”进行自动(dòng)交会对接,形(xíng)成(chéng)了一(yī)个(gè)小型(xíng)空(kōng)间站。此后,我国又(yòu)完成了“神舟十一号”与“天宫二(èr)号”自动交会对接任务,为中(zhōng)国(guó)载(zǎi)人航天和建立(lì)国(guó)际空间站打下了坚(jiān)实基础。
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图 | 神州八号(hào)与天宫(gōng)一号自动(dòng)对(duì)接
毋(wú)庸置疑,对于载人航天来说完成(chéng)自动交(jiāo)会(huì)对(duì)接已是(shì)成功(gōng)的一半。而SpaceX很有可能成为帮(bāng)助(zhù)美国重返载人航(háng)天阵列的最大功臣。
一波(bō)三折,SpaceX载人航天任重道(dào)远
在载人(rén)航天领域(yù),美国也曾是领军之一(yī),也是较早开展航天活(huó)动的(de)国家(jiā)之一(yī)。数据统(tǒng)计显示,仅从1960年到1984年(nián)底,美国便先后完(wán)成了5项载人航(háng)天计划,共(gòng)计46次载人航(háng)天(tiān)任(rèn)务。其中便有著名(míng)的阿波(bō)罗载人(rén)登月计划。
但1986年,美国发射的(de)“挑战者”号(hào)航(háng)天飞(fēi)机在(zài)升空(kōng)约1分12秒后突然爆炸,机上(shàng)七名(míng)宇航员全部罹难,造成了美国56次载人宇宙飞行活动最大的灾(zāi)难。
2003年,因机身隔热瓦故障(zhàng),“哥伦(lún)比亚”号在(zài)返航时遭(zāo)遇解体,机上7名(míng)宇航员全部罹难,再次给美国载人航天活动带来重创(chuàng)。
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无奈(nài)之下(xià),美国决(jué)定在2011年7月“亚特兰蒂(dì)斯号(hào)”安全着陆(lù)后(hòu),结束自己曾经(jīng)辉煌的(de)载人航天时代(dài),暂离(lí)载人航天阵(zhèn)列。自此,美国陷(xiàn)入(rù)了“花钱租(zū)借(jiè)”的尴尬境(jìng)地。
为(wéi)了(le)保证国际空间(jiān)站的继续运营和其中工作人员的正常供给,美国不得不与俄罗斯达成合作(zuò),以“租借”的方式通过“联盟号”飞(fēi)船帮助自己运送宇航员前往(wǎng)国(guó)际空间站(zhàn)。
一开始,俄罗斯给(gěi)出的报价是每名宇航员(yuán)2500万美(měi)元,这(zhè)对(duì)于(yú)航天飞机单(dān)次5.25 亿(yì)美元的(de)发(fā)射成本来(lái)说确实很(hěn)低。但此(cǐ)后近9年(nián)时(shí)间里,俄罗斯方面多次提(tí)价(jià),到最近一次发(fā)射(shè),价格已经涨至8100万美(měi)元。高额(é)的费用以及“租(zū)借”的(de)压力,让美国不得不考虑加快(kuài)自主载人航天(tiān)进(jìn)程(chéng)。
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其实从2009年开始,美国便已转换思路,将太(tài)空活(huó)动的重心转向商业运作。此后,NASA先后与SpaceX、波(bō)音等(děng)商业航天公司达成合作,在商业航(háng)天(tiān)领(lǐng)域持续发力。其中(zhōng),便有(yǒu)NASA与SpaceX签订的价值达16亿美元的“龙飞船(chuán)航(háng)天(tiān)任务”。计划中,SpaceX至少需要通过龙(lóng)飞船(chuán)为NASA执行12次无人飞行任务,并为太空站运送补给物资。
从2010年(nián)开始(shǐ),龙飞船便(biàn)开始进(jìn)行试飞测试,到2012年5月成功与(yǔ)国际空间(jiān)站实(shí)现(xiàn)首次对(duì)接。此后,在龙飞船(chuán)相继(jì)执行了多次货运任务之后(hòu),2014年(nián),NASA与SpaceX签订了(le)一份(fèn)新(xīn)的价值26亿美元的商业合同——建(jiàn)造载人版龙飞船。
而这份(fèn)合(hé)同终于在(zài)昨天看到希望了。
昨天15时50分,载人龙飞船搭乘猎鹰9在(zài)佛罗里(lǐ)达州肯尼迪航天中心发射升空。发(fā)射12分钟后,龙飞船与二(èr)级火箭分离并成功进入(rù)初级(jí)轨道,开始飞往国际(jì)空(kōng)间(jiān)站(zhàn)。
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而这次发射的成功与(yǔ)否(fǒu),决(jué)定了美国已经(jīng)停滞近(jìn)9年的载人航天计划是否能(néng)够重新启动。但事实上(shàng),在SpaceX原本的(de)计划(huá)中(zhōng),这次发射(shè)应该在2017年(nián)便进行的,却因技(jì)术及天(tiān)气(qì)等原因多次推迟。
今年1月24日(rì),SpaceX进行(háng)了载人龙(lóng)飞船(chuán)的静态点火试验,用(yòng)以(yǐ)测试猎鹰9号(hào)的性能。而如果此(cǐ)次首飞测试成功,该公司便(biàn)将在(zài)今年6月进行一次(cì)中止测(cè)试。如果(guǒ)一切顺利,SpaceX便会在7月执行首(shǒu)次载人(rén)航天任务(wù),运(yùn)送(sòng)两位航天员前往国际(jì)空间(jiān)站,成为全球首个完成载人航天任务的商业航天公(gōng)司。
毋庸置疑,对(duì)于此次(cì)发射无论是SpaceX还是NASA都极为重视。就在发(fā)射(shè)前的几个小时,NASA局长(zhǎng)Jim Bridenstine还激动的表示,“这是自 2011 年航天飞机退役之后(hòu),美国最接近本土载人航天的时(shí)刻。”
据了解,此次发射的龙飞(fēi)船共有7个座位、4扇窗户(hù),整体空间相(xiàng)对宽敞,航天(tiān)员还(hái)可通过窗户看到(dào)飞船外面的景象。
而为了节省(shěng)成本,载人龙飞船没有安装整流罩(zhào)(成本(běn)大约500万美(měi)元(yuán)),也因是无人试验飞行和(hé)安装了新的(de)逃逸(yì)系统没有设置逃逸(yì)塔(tǎ)。而值(zhí)得一提的是,龙飞(fēi)船底部(bù)隔热层可重复更换,简(jiǎn)单来说就(jiù)是该飞船(chuán)可重复执(zhí)行(háng)任务,此后要进行(háng)的中(zhōng)止测试(shì)用的(de)飞船就(jiù)是现在这艘。
和(hé)货运飞(fēi)船相比,载人龙飞船在各(gè)个方便都有了很大(dà)的提升,例如成员损失率平(píng)均不得高于1/270(270次(cì)飞行中不(bú)得损失(shī)超(chāo)过1位宇航员),而俄罗斯联盟号飞船的指标(biāo)为(wéi)1/110,航天飞机通常为1/80。足见载人(rén)龙飞(fēi)船在安全性方面(miàn)的(de)要求是极为严苛(kē)的(de)。
除(chú)此之外,载人龙飞船对飞行环境的(de)要求也非(fēi)常高,整(zhěng)个飞行(háng)过(guò)程中(zhōng)航天员(yuán)承受的(de)过载(zǎi)不得(dé)超(chāo)过3G(地(dì)球(qiú)重力加速度的(de)3倍),而(ér)一般悬挂式过山车的最(zuì)高过(guò)载即可达到5G。因此,此次SpaceX在龙(lóng)飞(fēi)船上放置(zhì)了一个(gè)假人,该假人(rén)身上装有多(duō)个传(chuán)感器,用来(lái)收集(jí)数据为(wéi)此后实验提供帮(bāng)助。
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按(àn)照计划,此次载(zǎi)人龙(lóng)飞船将将为空间站的6名宇航员补给大(dà)约200公斤的物资和(hé)设备,并于3月8日离开国际空间站返回地(dì)球,带(dài)回大约 150 公(gōng)斤的货物和(hé)实(shí)验装置。成功与(yǔ)否(fǒu),5天后便见分(fèn)晓(xiǎo)。