視野｜維珍銀河公司老板布蘭森乘“太空船二號”試飛成功

我的書海601 2021-07-13

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北京時間7月11日22時40分，英國維珍銀河公司（Virgin Galactic）命名為“團結(jié)號”的太空船二號亞軌道飛行器將公司71歲的創(chuàng)始人理查德·布蘭森（Richard Branson），以及其他3名乘客，連同2名駕駛員送上86公里的高空，完成了人類首次帶有乘客的亞軌道太空旅行。

布蘭森在艙內(nèi)飛行畫面

如果本月美國藍色起源公司（Blue Origin）的“新謝潑德”首次乘組飛行也能成功，意味著人類亞軌道太空旅行的大幕正式開啟，普通民眾進入太空的時代到來了。

軌道旅游依然是億萬富豪的游戲

太空旅游并不是新鮮事物，早在2001年，美國億萬富翁丹尼斯.蒂托（Dennis Tito）花了2000萬美元，乘坐俄羅斯的聯(lián)盟號載人飛船奔赴國際空間站，進行了為期8天的太空之旅。

丹尼斯·蒂托乘坐飛船返回地球

從半個世紀前美國完成阿波羅載人登月到現(xiàn)在，人類賴以進入太空的火箭發(fā)動機技術(shù)并沒有革命性進步，性能最高的液氫液氧火箭發(fā)動機的比沖也只有400多秒，這就決定了迄今為止只能依靠多級火箭進入太空，再加上穿出大氣層需要克服的阻力，以及進入環(huán)繞地球運行軌道所必要的高度，一般能夠達到入軌要求的運載火箭，雖然其入軌速度大約為7.8公里/秒，但速度增量不會小于9.5公里/秒。

當前任何一種能夠載人進入低地球軌道的運載火箭，都要消耗數(shù)百噸推進劑，而火箭技術(shù)和火箭發(fā)動機技術(shù)的復(fù)雜性，工作環(huán)境的惡劣性，以及運行過程中的各種危險，即便采用了可重復(fù)使用技術(shù)，進入軌道的成本也遠遠高于火箭所消耗的推進劑成本。另外，進行軌道太空旅游的成本還不僅僅在于火箭，承載乘客的載人飛船的成本甚至比火箭更高。由于飛船需要維持乘客生命的環(huán)控生保系統(tǒng)，以及用于安全返回的推進、防熱和降落傘等，再加上運營過程中發(fā)射場、測控支持等方面的開銷，一貫以“低成本”標榜自己的太空探索技術(shù)公司（Space X），也開出了超過5000萬美元的軌道旅行價格。在可以預(yù)見的未來，軌道旅行依然僅僅是億萬富豪的游戲。

太空旅游兩方面最吸引人

太空旅游最吸引人的地方有兩個方面：一是體驗獨特的失重環(huán)境，二是在太空欣賞地球美景。

航天員在國際空間站拍攝的地球

從這兩個方面來講，并不一定需要進入環(huán)繞地球運行的軌道才能實現(xiàn)。當一個飛行器在大氣層內(nèi)利用火箭加速，并在火箭關(guān)機時達到3倍聲速以上的速度，就有可能沖出大氣層，其最高點達到80公里或100公里以上。在這個過程中，火箭關(guān)機后乘客就能體驗到數(shù)分鐘的失重感覺。而飛行器飛到最高點附近時，也能夠看到與在軌道飛行航天員完全相似的場景：弧形的地球邊緣和漆黑的太空。

由于這一過程只需要達到1公里/秒多一點的速度，因此，遠比進入軌道的火箭更容易實現(xiàn)，而飛行器再入大氣層的過程也沒有嚴重的氣動加熱，能夠較為安全地返回地面。

普通人進入太空的最好選項

在維珍銀河公司和藍色起源公司嘗試開展亞軌道太空旅游業(yè)務(wù)前，人類已經(jīng)完成了數(shù)次亞軌道太空之旅，且都是由美國完成的。上世紀60年代，蘇聯(lián)航天員加加林完成人類首次軌道飛行后，由于當時美國的火箭運載能力還不夠，但又急于送人上太空。因此，在1961年5月和7月，分別利用紅石運載火箭將謝潑德和格里索姆乘坐的水星飛船送入亞軌道，其最高點分別達到187.5公里和190.31公里。

從上世紀50年代開始的X-15火箭飛機計劃，由B-52轟炸機作為母機在高空釋放，然后X-15啟動火箭發(fā)動機，也在1963年實現(xiàn)了兩次高度超過100公里卡門線的亞軌道飛行。

布蘭森觸達太空時的情景

維珍銀河公司也采用了與半世紀前亞軌道飛行相似的技術(shù)路線。早在2004年，以技術(shù)驗證為目的的白色騎士號載機就在高空投放太空船一號，并實現(xiàn)了超越卡門線的亞軌太空飛行。在技術(shù)驗證取得成功后，維珍銀河公司又研制了尺寸更大的太空船二號和白色騎士二號，用于真正的商業(yè)亞軌道太空旅游業(yè)務(wù)，可以承載2名駕駛員和4名游客進入超過80公里的高空。

太空船二號和白色騎士二號

維珍銀河公司在該項業(yè)務(wù)的開發(fā)過程中并不是一帆風順。為了在安全性和高性能之間取得平衡，該公司采用了獨特的固液混合火箭發(fā)動機。它使用液態(tài)的一氧化二氮作為氧化劑，使用固態(tài)的端羥基聚丁二烯作為燃料，期間還為燃料的選擇發(fā)生過動搖。最為嚴重的是2014年，由于駕駛員誤操作，火箭發(fā)動機還在工作時就打開了滑翔返回時才會用到的裝置，導(dǎo)致一名駕駛員喪生、一名駕駛員重傷和首架太空船二號墜毀的嚴重事故。經(jīng)過嚴格的事故調(diào)查和改進后，命名為“團結(jié)號”的第二架太空船二號才得以重返太空，并實現(xiàn)了首次承載旅客的太空之旅。

太空船二號亞軌道飛行器安全著陸

可以預(yù)見，隨著維珍銀河公司與藍色起源公司在亞軌道太空旅游方面的嘗試，該項技術(shù)會越來越成熟，成本會越來越低，以數(shù)萬美元到數(shù)十萬美元的價格去太空旅游。盡管時間非常短暫，體驗遠不能和軌道太空旅游相比，但卻是普通人進入太空的最好選項，會成為一個前景非常光明的產(chǎn)業(yè)。