“GO NASA，GO SpaceX！”
伴随着直播里一声激动的呼喊，SpaceX的猎鹰9号运载火箭点火升空！马斯克带领下的 SpaceX 再度迎来高光时刻，正式开启全球商业载人航天的全新时代，人类航天史正在被改写！
图 | 火箭点火升空！
北京时间 5 月 31 日凌晨 3：23 ，SpaceX 最新的载人龙飞船在美国肯尼迪航天中心 39A 发射台成功发射，在全球观众的注视下，载着两名宇航员还有一只恐龙玩偶前往国际空间站。
点火升空约 2分半后，一级火箭分离。9 分半钟后，一级火箭成功降落在海上平台，到了第 12 分钟，载人龙飞船按计划与火箭二级分离，至此，历史性的商业载人任务在发射阶段一切顺利。
图 | 一级火箭成功回收
1、火箭去程
发射后，猎鹰9号将在接近一分钟时达到受力最复杂、最容易发生事故的最大动压点（Max-Q，最大空气动力应力点）。2分半左右开始，一级助推器熄火、一二级分离、二级助推器点火。到了8分47秒左右，二级助推器也将熄火，再过半分钟左右一级助推器已经将落在地面上；12分钟时，搭载有两名宇航员的龙飞船将从二级助推器上分离，然后开始绕地球飞行并接近国际空间站轨道高度。龙飞船将在接近预定轨道高度时与国际空间站建立通讯连接，并逐步提升高度，最终在距离国际空间站大约200米 (Keep Out Sphere, KOS) 时建立同步联系，使得飞船可以和同步飞行并最终实现对接。
对接过程是完全自动化的，两边的宇航员会密切监控飞船的接近和对接，在必要的时候随时接管控制。
动图 |来自 Demo-1等到对接完成，国际空间站的在轨天数已经达到了7,860天，绕地球完成了接近12.34万圈绕飞行。整个回程也是由程序控制完成的。自动接触对接之后，龙飞船上的推进器将会启动，让飞船远离国际空间站。
动图 |来自 Demo-1飞船将绕地球飞行并降低轨道高度，调整方向，对准着陆点。到了预定的轨道高度和对应地面位置，飞控电脑将会抛弃掉龙飞船的货仓，减轻落地重量并节省推进燃料。然后推进器将会启动长达12分钟，将飞船送回地球大气层，在引力的作用下朝着着陆地点前进。进入大气层后，飞船会遭遇到巨大的空气阻力，会显著降低其降落速度。两个减速降落伞会首先在5.48千米（18,000英尺）高度展开，随后四个主降落伞会在1.98千米（6,500英尺）高度展开，让飞船的下落速度降低到7.62米/秒（25英尺/秒），最终降落在佛罗里达州附近的大西洋洋面上。 
动图 |来自 Demo-1视频 | 演示火箭发射、飞船对接、解除对接、返程、降落的全过程：相对于很多卫星来说，国际空间站轨道高度不高，平均约为 400 公里，按照 SpaceX 的飞行计划，龙飞船将在飞行约 19 个小时后与空间站相会。除了本次执飞的龙飞船之外，NASA 还要考虑下一次四名宇航员上国际空间站的 Crew-1 任务所用的另一枚龙飞船的状态，NASA 也需要让这次 Demo-2 任务的效用最大化，所以回程的时间尚未最终确定，要直到飞船和国际空间站对接之后才会有答案。目前的计划是最短一个月，最长119天，约四个月左右。向来自信满满、怼天怼地的马斯克在发射前的采访里说“如果成功了， 那是 NASA 和 SpaceX 的功劳，如果失败了，那就是我的问题。“火箭发射可能有无数种失败的方式，但成功的方式只有一种。”载人航天可以说是航天领域难度最高的任务。如今，SpaceX 正式成为首个掌握载人飞船和发射能力的私营公司。在此之前，有能力进行载人发射的仅有苏联/俄罗斯、美国和中国，这其中无一例外都是以国家力量在推动。 将人类送出地球，在商业航天史上取得这一成就的公司，唯 SpaceX 一家；能改写这一历史的人，唯马斯克一人。
图 | 鲍勃·本肯（左）和道格·赫尔利（右）（来源：SpaceX）执行本次飞行任务的两名美国宇航员分别是Douglas Hurley和Robert L. Behnken
Douglas Hurley 出生于1966年10月21日，之前曾两次进入太空，停留时间683小时，是亚特兰提斯号航天飞机/STS-135任务，也即 NASA 航天飞机计划最后一次执飞的驾驶员。Hurley 曾担任 NASA 宇航员训练教官、商业飞行计划助理总监等职位。Hurley 将会是飞船上的指挥官。
Behnken 出生于1970年7月28日，拥有机械工程博士学位，之前曾两次进入太空，停留时间达708小时，其中包括太空行走37小时。Behnken 曾担任 NASA 宇航员、工程师和宇航员办公室主任，于2018年入选 Demo-2 任务。跟着飞船上空间站的还不止两个宇航员，在一旁的座位上，一个小小的恐龙玩偶也有幸参与到了飞行任务中，安静地占有了一个宇航员的座位，乖乖地绑好了安全带，把此次载人飞行妥妥地安排成“载龙飞行”。
图 | 宇航员 3 号——小恐龙安全带已绑好，飞行准备就绪！
视频 | 在阿波罗计划、航天飞机之后，SpaceX 开启美国载人航天的新时代 目前，中美俄三国都在开发新一代的载人飞船，其中大空间、可重复是基本的追求。中国的新一代载人飞船、SpaceX 的载人龙飞船、波音的 Starliner 最多载人数量都提升到了 7 位。空间大了，内部设备也更加现代化了，连触摸屏都用上了。
图 | SpaceX 载人龙飞船内部空间图 | 通过触屏完成多数操作，这才是属于 21 世纪的设计
图 | 航天飞机内部图，宇航员表示熟悉了航天飞机的操作之后，甚至有些不适应龙飞船内简洁、现代的设计和控制方式
02、飞船本身自带自主逃生功能，大幅度降低载人发射的成本在过去载人发射任务中，火箭均配备了逃逸塔，这个尖尖的逃逸塔就像一个小型火箭一样，接在火箭的最顶端。在发射过程中没有意外发生时，逃逸塔通常在发射约 2 分钟左右被抛离，以减轻整体重量。实际上，在人类航天史上，逃逸塔被使用的次数屈指可数。但在安全至上的诉求下，它又是载人航天任务的标配，于是，不得不在每次发射中都丢掉一个逃逸塔。龙飞船抛弃了主流的逃逸塔，在飞船四周配备了 8 台 SuperDraco 发动机，实现了“自带逃逸系统”，在逃逸时可以随时启动，让飞船本身兼具自主逃生的功能。这样设计背后，寄托着马斯克的重要梦想：可重复，可重复，可重复。与此同时，载人龙飞船配备了可更换隔热罩。其他飞船在返程进入大气层时，必须借助隔热罩摩擦减速和烧蚀降温，导致飞船无法重新使用；而载人龙飞船则重新设计了飞船隔热罩，实现了模块化更换，为飞船重复使用打下基础。此外，为了降低成本，载人龙飞船还通过材料技术上的突破，让飞船自己在大气中飞行时具备足够的保护能力，摆脱了对整流罩的依赖。不过，这种追求低成本的大胆设计，同样会带来可靠性问题。原因是逃逸发动机和推进剂贮箱就安装在宇航员的加压舱周围，由于逃逸发动机贴近宇航员座位，发动机或是推进剂万一出现异常，就可能直接把整个飞船给炸了。趋于保守的 NASA 对此方案并未完全信任，要求 SpaceX 以及同样采用了类似方案的波音进行更加严格的测试。直到现在，虽然飞船已经展现出多次飞行的能力，但 NASA 仍然要求在执行载人任务时，飞船必须是崭新的一手货，但用过之后的二手飞船可以留着以后给空间站送货。当初，NASA 为了增加竞争的趣味性和象征意义，宣布第一个将宇航员送上国际空间站的公司，将会得到一份珍贵大礼——一面美国国旗。这可是最后一次航天飞机任务中留下来的，极具纪念价值。显然，这面旗帜已是马斯克的囊中之物。NASA 是一个庞大的官僚机构，习惯于按照自己的方式行事，他们凭借资金和航天经验，可以告诉承包商应该如何做事。相比之下，SpaceX 拥有更接近于硅谷的思维模式，较少受到历史包袱和过时经验的束缚。这其中有一个很鲜明的例子。多年前，NASA 的传奇飞控指挥官吉恩克·兰兹（Gene Kranz）把他的回忆录定名为《失败不是一个选项》（“Failure Is Not an Option”），以纪念从水星计划到阿波罗计划期间他在任务控制中心的日子。更重要的是，在“Failure Is Not an Option”这种思维方式指引下，他和团队还成功地把阿波罗 13 号带回了家。这种思维在航天界近乎信仰。然而，作为混迹硅谷多年的连续创业者，马斯克却对这种思维方式嗤之以鼻，早在 2005 年与 NASA 签订第一份合同之前，他就明确表达了自己对这种精神的蔑视：“这是一种愚蠢的想法，认为 NASA 不会选择失败。在我看来，失败就是一种选择，如果没有失败，就说明你的创新不够。”随着 SpaceX 和特斯拉近年来发展迅猛，马斯克的这句话也广为流传。随着 NASA 和 SpaceX 在商业载人方面的合作，双方的文化碰撞并融合在一起。在双方磨合的过程中，NASA 能够为 SpaceX 做的事情之一，就是把它的一些操作经验，以及对安全的重视带到开发商业载人飞船的过程中。而 SpaceX 对此也颇为接受。“他们的督促让我们可以脚踏实地，”SpaceX 制造和飞行可靠性副总裁汉斯·科尼格斯曼（Hans Koenigsmann）说到，“我们有时会发生有关设计制造方面的冲突，然而，最终的结果还是将安全作为了首要考虑的事情。”执行此次飞行任务的两名宇航员道格·赫尔利和鲍勃·贝肯，此前甚至会每周都代表 NASA 前往 SpaceX 的总部探讨进度。在赫尔利看来，双方当然有文化的差异和成长的烦恼，但令人惊讶的是，从某种意义上来说，这两个组织可能并没有做出改变，而是相互适应，各个子系统的总体都做的非常成功。在这一来一往之间，我们也似乎从 SpaceX 的身上看到了曾经 NASA 的影子。“在某些方面，SpaceX 可能会更类似于 NASA 在 20 世纪 60 年代的做法，当时我们正准备登月，”赫尔利说，“当时的 NASA 要年轻得多，员工大多在 20 多岁。而现在 SpaceX 的员工平均年龄是 29 岁，他们就像 20 世纪 60 年代的 NASA 一样，面对太空正摩拳擦掌、跃跃欲试。”终于，年轻的 SpaceX 再一次翻开了人类航天历史的新篇章。节选 硅星人 作者：光谱 杜晨
节选 DeepTech深科技 作者：李贤焕 寇建超
来源：YEENIAN
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