SpaceX首次正式商业载人发射升空!一文详解来龙去脉


直击发射现场!美国太空探索技术公司“龙”飞船发射升空
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腾讯太空

文/

乔辉

北京时间11月16日8点27分左右,SpaceX首次正式载人飞行(Crew-1)在肯尼迪航天中心发射升空,搭载四名宇航员飞赴国际空间站。

本次太空任务预计持续180天,这意味着飞船将在2021年6月才返回地球,然后经过检修后,将继续用于未来的载人任务。

原计划,北京时间11月15日实施本次发射,但由于天气原因,推迟到今日(16日)发射。由于疫情影响仍在持续,肯尼迪航天中心只允许少数人现场观看。

图注:SpaceX猎鹰9火箭和载人龙飞船矗立在发射台上。

说到这次首次正式载人航天飞行,要提一下早在今年5月31日SpaceX进行的首次载人飞行,那是一次试验性质的测试飞行。严格讲,本次才是私企商业载人航天飞行的起点。

图注:首次商业载人飞行徽章。

一、四名宇航员来自何方?

图注:从左到右分别是:香农·沃克、维克托 格洛弗、迈克尔 霍普金斯和野口聪一。

本次搭载了四名宇航员,比5月份的载人发射多了两人,他们分别是维克托·格洛弗(Victor Glover);迈克尔 霍普金斯(Michael Hopkins);香农·沃克(Shannon Walker)和野口聪一(Soichi Noguchi)。

维克托·

格洛弗(Victor Glover

)生于1976年4月30日,是SpaceX载人龙飞船的指令长。

1999年,格洛弗毕业于加州理工州立大学,并获普通工程学学士学位。格洛弗有飞行试验工程学、系统工程学和军事作战艺术与科学三个理学硕士学位。2018年8月,格洛弗成为商业载人计划的宇航员之一。

迈克尔

霍普金斯(Michael Hopkins

)生于1968年12月28日,现任NASA宇航员。

1991年,霍普金斯进入伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校并获航空航天工程理学学士学位。1992年,他又在斯坦福大学获航空航天工程理学硕士学位。

霍普金斯拥有太空行走经验。2018年8月,霍普金斯和格洛弗被指派乘坐SpaceX载人龙飞船前往国际空间站执行首次商载人业发射任务。

香农·沃克(Shannon Walker

)生于1965年6月4日,是一名美国物理学家,2004年入选为NASA宇航员。2010年6月,沃克搭乘联盟号飞船首次进入太空。

1987年,沃克在德克萨斯州莱斯大学毕业,并获物理学学士学位。1987年,沃克在约翰逊航天中心开启职业生涯,任航天飞机机器人飞行控制员。1990年到1993年,沃克向约翰逊航天中心请假去读研究生,其研究领域是太阳风与金星大气的相互作用。

野口聪一(Soichi Noguchi

)生于1965年4月15日,是日本航空工程师和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员,还是第五位进入太空的日本宇航员。

野口聪一高中毕业后考入东京大学,分别于1989年和1991年获航空工程学士学位和硕士学位。毕业后,从事过商业发动机空气动力学设计工作。

1996年6月,野口聪一被JAXA选为宇航员候选人后前往NASA约翰逊航天中心进行宇航员培训。野口聪一拥有丰富的太空行走经验。

SpaceX Crew-1成功发射后,野口聪一将是首位同时乘坐过航天飞机、联盟号和龙飞船的非美籍宇航员。

二、SpaceX

载人龙飞船的特点

2020年9月29日,指令长迈克尔·霍普金斯曾经在美国宇航局新闻发布会上透露,本次的载人龙飞船已被命名为“坚韧”号。

此前,在首次载人发射的时候,我们已经对载人龙飞船的特点进行了详细介绍,在这里再简单复述一下。

图注:地面上的“坚韧”号载人龙飞船。

载人龙飞船属于SpaceX研制的第二代龙飞船(Dragon 2),具备可重复使用的能力。第二代龙飞船可分为载人龙飞船和货运龙飞船两种,其前身是第一代货运龙飞船(Dragon 1)。新飞船可以自动与空间站完成对接,而不像第一代飞船那样,需要借助空间站上的机械臂的帮助。当然,载人龙飞船也保留了人工对接的选项。

本次使用的载人龙飞船,直径4米,高8.1米,最多可搭载7位宇航员,这与航天飞机搭载的宇航员数量相同,也与我国5月5日测试的“新一代载人飞船”设计上能够搭载的宇航员数量相同。

载人龙飞船的最顶端是一个能够打开的头锥盖子,在发射和返回的过程中,保护飞船和对接机构。当飞船与空间站对接的时候,头锥盖子会打开,露出对接机构,当飞船脱离空间站的时候,盖子关闭,准备返回地面。

飞船主体由两大部分组成,一个是加压的返回舱,另一个是在返回舱下面的服务舱(这里要说明的是,SpaceX使用Trunk一词,而不是Service module,但从作用上看类似于服务舱,目前尚无统一的翻译)。服务舱是非加压的,可以搭载对气压不敏感的货物。

另外,服务舱外侧粘贴有太阳能电池,就像穿了个太阳能板的裙子一样,这摆脱了传统的太阳能展开翼的造型。服务舱外侧还有翼状结构,能够为飞船在逃逸过程中提供气动稳定性。

三、载人龙飞船的绝招:全程逃逸能力

载人龙飞船集成有8个推力强大的“超级天龙座”火箭,火箭两为分组,安装在飞船的侧壁,作为逃生使用,每个发动机的推力可达71千牛,换算成大家有直观感觉的表示方式就是相当于7.1吨的推力。此外,还装有16个推力相对较小的“天龙座”发动机喷口,用于姿态控制和轨道机动。

图注:载人龙飞船“飞行中止测试”试验(艺术图)。

熟悉载人航天的朋友,可能会留意到,无论是阿波罗登月火箭,还是我国的长征2F载人运载火箭,在火箭顶部都有个逃逸塔。

图注:图注:阿波罗飞船的逃逸塔。

逃逸塔的作用就是在火箭发射起始阶段,如果发生意外,可以启动逃逸塔火箭,把飞船带离到安全的高度,然后着陆。如果发射一切顺利,等火箭飞到一定的高度,逃逸塔会分离,然后丢弃。而载人版龙飞船相当于把逃逸塔集成在船身上,这样做有什么好处呢?

图注:2020年1月19日,SpaceX成功进行了“飞行中止测试”试验。

这种方式能够使飞船具备“全程逃逸”的能力!也就是说,在飞船飞行的任何阶段出问题,都具备逃生能力,而逃逸塔只能保证火箭发射初始阶段的逃生。这也是未来载人飞船逃逸的新方式。

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