问题

如何看待 SpaceX首次正式发射载人飞船,送四名宇航员进空间站,商业载人航天将进入怎样的新纪元?

回答
划破苍穹的希望之光:SpaceX 载人首秀,商业航天新纪元的黎明

2020年5月30日,佛罗里达州的卡纳维拉尔角,晴朗的天空中,猎鹰9号火箭带着承载着四名宇航员的龙飞船,以一种几乎称得上诗意的姿态,腾空而起。这不是一次普通的火箭发射,这是SpaceX公司,乃至全人类商业载人航天史上,一个足以载入史册的里程碑。这次“载人龙飞船Demo2任务”的成功,不仅意味着美国时隔九年再次拥有独立将宇航员送往国际空间站的能力,更标志着一个全新的商业航天时代,以一种前所未有的姿态,拉开了帷幕。

打破垄断,重塑太空探索的格局

长久以来,将人类送入太空,是一项极其复杂且昂贵的系统工程,其技术的门槛高到只有少数国家才能掌握。而在这次SpaceX发射成功之前,能够自主载人进入太空的国家,屈指可数。美国在航天飞机退役后,一直依赖俄罗斯的联盟号飞船运送宇航员往返国际空间站,这在一定程度上是种“技术依赖”,也限制了太空探索的自由度和规模。

SpaceX的这次成功,首先打破了这个“技术垄断”的局面。它证明了,通过创新性的设计、颠覆性的商业模式和坚定的执行力,一家私营企业完全有能力承担起载人航天的重任。这不仅为美国赢回了自主载人航天的能力,更重要的是,它向全世界展示了商业航天在太空探索中的巨大潜力。

“龙飞船”的意义:颠覆与革新

“龙飞船”本身,就是这次飞跃的重要载体。它并非仅仅是另一个火箭,而是SpaceX对载人航天器的一次彻底革新。

可回收技术: SpaceX最令人瞩目的技术之一,便是其火箭箭体的回收能力。猎鹰9号火箭在发射后能够成功返回地球并着陆,这极大地降低了发射成本。而“龙飞船”的回收同样至关重要。它可以在返回舱完成任务后,安全地返回地球,为下一次任务做好准备。这种“重复使用”的理念,是降低太空旅行成本、实现“常态化”太空探索的关键。想象一下,如果每一次的汽车出行都需要制造一辆全新的车,那将是多么不可思议的浪费。回收技术正是将这种经济高效的理念引入太空。
安全性设计: 载人航天,安全是第一要素。SpaceX在“龙飞船”的设计中,融入了多重冗余系统和应急逃生装置,以应对各种潜在的风险。它经过了大量的地面测试和无人飞行测试,积累了宝贵的数据,为此次载人飞行奠定了坚实的安全基础。
创新与迭代: 与传统航天机构相对缓慢的研发周期不同,SpaceX以一种“快速迭代”的方式推进其项目。它能够从失败中学习,并迅速做出改进。这种灵活的开发模式,使其能够更快地将新技术应用到实际的太空任务中。

商业载人航天的新纪元:从“少数人的探险”到“更多人的可能”

SpaceX的这次载人首秀,不仅仅是一次技术上的胜利,更预示着商业载人航天将进入一个前所未有的新纪元。我们可以从以下几个方面来展望这个新时代:

1. 太空旅行的“大众化”加速: 成本的降低是实现“大众化”太空旅行的基石。随着SpaceX等商业公司的技术进步和成本控制,未来进入太空的价格有望大幅下降。我们或许可以预见,在不久的将来,太空旅游不再是少数亿万富翁的专利,而是普通人也能够触及的梦想。想象一下,周末去太空站“打个卡”,或者在低轨道上欣赏地球的壮丽景色,这些曾经只存在于科幻小说中的场景,正在一步步成为现实。

2. 太空商业活动的蓬勃发展: 载人航天能力的提升,将为一系列新的太空商业活动打开大门。
太空制造: 在微重力环境下进行特殊材料的研发和制造,例如高纯度药物、新型合金等,可能会带来巨大的经济效益。
太空科学实验: 更多科学家能够亲身前往太空进行研究,或者通过商业飞船将他们的实验设备送往空间站,这将极大地推动科学研究的进步。
太空资源开发: 虽然尚处于早期阶段,但载人航天能力的提升,也为未来在月球、小行星上开发稀有矿产等资源奠定了基础。

3. 太空探索的多元化与常态化: 传统的太空探索往往由政府主导,但商业公司的加入,将为太空探索带来更多元的视角和更灵活的资金支持。
私人空间站: SpaceX的成功,也为私人空间站的建设提供了技术和商业上的支持。未来,我们可能会看到更多由私人企业运营的太空设施,它们可以用于科研、旅游、制造等多种目的。
月球与火星的探索: SpaceX并非止步于国际空间站。其“星舰”计划,旨在将人类送往月球,甚至登陆火星。商业公司的参与,将加速这些宏伟目标的实现,为人类成为“多行星物种”铺平道路。
太空竞赛的新维度: 商业公司的加入,也为太空领域带来了新的竞争。这种竞争并非军事上的对抗,而是技术、效率和成本上的比拼,这种良性竞争将推动整个行业的进步。

4. 对传统航天机构的启示与合作: SpaceX的成功,也给NASA等传统航天机构带来了深刻的启示。它们需要学习商业公司的效率和创新精神,同时,商业公司也需要传统机构的经验和严格的安全标准。未来,政府机构与商业公司之间的合作将更加紧密,形成一种“公私合作”(PublicPrivate Partnership)的模式,共同推动太空事业的发展。NASA能够将更多的精力放在前沿科学研究和深空探索上,而将近地轨道运输等任务交给商业公司。

挑战与未来

当然,我们也必须认识到,商业载人航天新纪元的到来,并非一片坦途。

安全性仍是重中之重: 尽管SpaceX取得了巨大的成功,但太空探索的风险依然存在。任何一次事故都可能对整个行业造成毁灭性的打击。持续的技术改进和严格的安全审查,将是未来发展不可或缺的一部分。
成本问题仍需优化: 虽然成本已经大幅降低,但相较于传统的航空旅行,太空旅行的费用仍然高昂。如何进一步降低成本,让更多人能够负担得起,是商业航天需要长期努力的方向。
法规与伦理的考量: 随着太空活动的日益频繁,太空的商业开发、资源利用、空间交通管理等问题,都需要新的法律法规和伦理准则来规范。
太空环境的保护: 随着更多太空活动的开展,太空垃圾问题将日益突出。如何有效管理和清理太空垃圾,保护太空环境,也将是未来需要重点关注的问题。

结语

SpaceX首次正式载人发射,不仅仅是一次成功的任务,更是一次振奋人心的宣言。它宣告了一个新的时代已经到来——一个由创新、效率和商业驱动的太空时代。当我们仰望星空,看到那划破天际的希望之光,我们不仅看到了火箭的轰鸣,更听到了人类探索未知、追求梦想的澎湃心声。这个新纪元,将是更多人参与太空探索的时代,是太空商业活动蓬勃发展的时代,是人类迈向更广阔宇宙的时代。这艘承载着梦想的“龙飞船”,正引领着我们,驶向一个更加辉煌的太空未来。

网友意见

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高赞的回答都说的很好了,我想补充几个想法:

1.从俄罗斯载人航天的窘境来看,人类工业科技的后续发展一旦遇到科技上限瓶颈后,或许成本降低会是一条曲线救国的路。

也就是说,毛子载人航天技术炉火纯青,帽子的运载火箭亦是炉火纯青,但是被SpaceX两条业务线重创。你如果说SpaceX比俄航局强在什么地方,也许有人会说可复用,但是可复用的一个内在逻辑就是成本降低了,换句话说如果SpaceX研发出了一款一次性火箭只要比毛子的联盟号便宜很多,一样可以重创俄罗斯航天复用是过程,降低成本是目的和结果

现在毛子一亿美元的单人座位卖给谁去?每年几十亿的载人订单缺口这下该怎么处理?

我们总是会接触到一些概念无不诉说着人类达到了物理学、化学等天花板云云,很有可能人类科技会停滞百年慢速发展,但是成本或许会成为新的突破口,比如499包邮的RTX 3090等。

2.NASA愿意为SpaceX的火箭复用推迟24小时表达出支持民营航天探索火箭复用的关键态度。

NASA是标准的政府机构,甲方爸爸。通常来说任何一个人心中载人航天都是国之大事,每个细节都要精益求精,如果一个乙方胆敢为了一己方便对国之大事形成干扰和改变,可以说放在很多国家都会有巨大的异议,什么资本家贪财没有责任心、私有化不靠谱闻着味就来了。

但是NASA愿意配合SpaceX火箭复用推迟了载人发射向所有美国航天企业在内的合作方表达出一个信号,美国政府机构愿意配合民营科技企业在承包订单的过程中合作探索更有利更长远的方案

事实上在NASA和美国军方等政府机构中经常会有一些孵化民营科技企业的行为,例如美军对火箭实验室很感兴趣,给予了一些孵化订单。当年为什么第三次重型猎鹰要秀一次三次点火、三次变轨放置航天器,就是主动求变向美军展现实力。

3.触摸屏的优点,或许随着技术的进步优势会越来越大。

关于触摸屏,有的人觉得太危险总是觉得不如实体按键有安全感,但是我今天看直播,突然发现航天员仅仅滑动了两三下屏幕,就读取了大量的信息,这与传统手工飞船看仪表指数等操作对比之下,步骤变得更加简单,除此之外在出现异常提示、信息通信等环节有可能会迭代出更强的效果,事实上我们看任何科幻作品中,人类的飞船最终还是从按键到显示屏到全息投影等,这意味着技术进步提升了作为控制驾驶人员获取信息、操作设备的效率

事实上身边购买特斯拉汽车等产品的人,在买之前总觉得只有一个大屏幕的电动车"没内味",但是一旦开上半年就完全习惯中控屏对整台车完成全部操作了,换回油车还很不习惯。

4.也许航天器也进入了软件定义硬件的时代。

今天龙飞船刚发射的时候,出现了一些问题,有三个加热管出现了设备异常,如果异常不解除龙飞船将不得不返回地球,变成了在轨数日游。

但是龙飞船解决了这个问题,怎么解决的呢........重启

随着电子信息时代的发展,我们的生活越来越多出现了软件定义硬件的产品,例如智能手机、VR、无人机、特斯拉等智能软件控制汽车,甚至空客和波音也在逐步加大无人飞行的驾驶行为入侵程度。

事实上在龙飞船之前,SpaceX为猎鹰九号火箭优秀的箭载系统就已经编写好了如果在9台发动机工作、8台发动机工作、7台发动机工作以及是否是中央发动机等条件组合下均有相应的自适应策略算法代码

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火箭起飞稳如狗,一点也没有看普通火箭发射紧张的心情。非常的无聊。

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早在今年5月31日,SpaceX的龙2飞船就已经进行了载人(仅两人)测试。测试成功后,NASA正式给予了SpaceX载人资质。因此,这次正式发射的重要意义在于,正式宣布/官方认可SpaceX成为人类载人航天第四极,按顺序仅次于苏联(国家队)、美国(国家队)、中国(国家队),唯一一个独立的商业航天公司。

且这次的发射后火箭成功实现一级回收,也是人类载人航天前所未有的成就,标志着载人航天也进入性价比更高的复用飞船和复用火箭/发射载具时代。上一个这么做的还是航天飞机,但太过昂贵,SpaceX现在的方案要好很多。

关于飞船和技术本身,和以前变化不大,比较忙就不再重写了,可参考以前的内容如下:


=========旧文分割线======

自1961年4月12日苏联宇航员加加林进入太空、开启人类载人航天时代之后,全世界仅有三个国家,苏联/俄罗斯、美国和中国,掌握了载人航天能力。其中,随着2011年7月19日美国航天飞机执行完最后一次任务退役后,美国失去了从本土出发的载人航天能力,只能依靠俄罗斯联盟号飞船前往国际空间站。

SpaceX此次任务,从NASA传奇发射架LC-39A出发,这里见证了阿波罗登月和航天飞机计划的成功。这次发射不仅标志着美国载人航天能力的恢复,也标志着人类载人航天一个崭新的时代开始:一个商业航天公司成为第四位玩家,它独立并全面掌握了载人航天最重要的运载火箭、货运飞船和载人飞船等环节。


一、传奇运载火箭:猎鹰9号

此次任务使用的运载火箭是SpaceX近期服役的猎鹰9号-Block 5型,它是SpaceX在2008年突破运载火箭技术后的第四代主力火箭。

SpaceX的猎鹰系列火箭家族基本图谱(改编自Lucabon)


猎鹰9号-B5火箭不仅运载能力处在世界前列,还能实现火箭一级和整流罩回收的独门绝活。由于经过了大幅技术改进,广泛使用新材料和新设计,它的理论可回收复用次数近百次,不经过大修保养可做到连续10次左右回收。它的可靠性也相当高,目前发射成功率均为100%。在经过NASA的反复审核后,它获批成为美国新一代可载人级别运载火箭。

考虑到即便一枚新猎鹰9号火箭的造价(6000万美元左右)都要比同行低很多,甚至低于俄罗斯联盟号载人飞船单人票价(已达到9000万美元),龙2载人飞船使用自家公司的火箭发射费用将大大降低。事实上,SpaceX另一主要项目,星链低轨卫星互联网星座,也已经通过自家火箭极低的发射费用击垮了竞争对手。

二、划时代的载人飞船:龙2

SpaceX初代的龙1货运飞船仅用于货运,但它用了很多超前设计理念和先进工程技术,可靠性很高。在22次发射任务中,除了一次因为猎鹰9号v1.1火箭爆炸事故被摧毁之外,其余均取得成功。它也是除航天飞机外唯一可回收复用的独立货运飞船,在2020年3月份SpaceX对国际空间站的第20次货运任务时,已经是这一艘龙1货运飞船的第9次复用。

目前,龙1货运飞船已经宣告退役,龙2载人飞船将兼具载人和货运功能。龙1货运飞船项目是SpaceX此前利润最高的项目之一,为后续的龙2载人飞船技术发展打下了坚实的基础。

整体来看,龙2载人飞船在技术方面,有如下重大突破:


a .设计安全性

这是任何一个载人航天飞船最重要的基本需求。NASA对商业载人航天项目(CCP)对安全性的要求是:飞船发射上升段和返回下降段宇航员损失比不得超过1:500,即每500次任务最多只能损失1位宇航员。考虑到最长210天的任务周期和各种太空意外,总指标是1:270。相比较而言,航天飞机项目要求1:90(实际2/135),俄罗斯联盟号飞船要求是1:110(实际1/87)。

动图:此前SpaceX已经通过“炸掉一枚”火箭的方式测试了龙2载人飞船在最大动压点附近的极限逃逸能力(图源:SpaceX)


b.强逃逸能力

传统载人飞船发射必须携带昂贵的逃逸塔,负责发射前和发射后两分钟左右的宇航员安全,发射过程中会被抛掉。而龙-2飞船自带8台逃逸用SuperDraco超强发动机,由激光3D打印铁铬镍材料制造而来,能力强大,且可重复使用,能够提供的安全保护周期更长。事实证明,它不仅顺利通过了数千个小时的各类测试,且静态逃逸能力、发射时最大动压点附近逃逸能力都非常出众。


c.可复用能力

龙2载人飞船自带可复用逃逸系统,且自身设计不需要额外的整流罩(猎鹰9号整流罩造价在500万美元级别),返回地球时至关重要的隔热罩采用模块化设计可方便更换,海面溅落式回收对飞船的硬冲击也很小,本身的设计也是围绕可回收进行。如果再考虑火箭,一次龙2飞船载人任务的全系统可回收复用能力极高。

龙2载人飞船细节图,可以看到它并没有传统太阳能帆板(图源:SpaceX)


d.强大载人能力

龙2载人飞船的内部加压空间有9.3立方米,集中在一个舱段里,非加压货运舱段也有12.1立方米。不仅最多可以搭载7名宇航员,也可以搭载较多货物,尤其是任务结束时的货物下行运输能力。相比而言,美国早期的水星计划、双子座、阿波罗飞船只能载1-3位,NASA新一代在研的猎户座飞船只能载3-6位。本次龙2载人飞船依然属于测试阶段,因而只载2人。龙2载人飞船内部是一个科幻感十足的布局,空间并不拥挤,体验也很好。

龙2载人飞船(左)与实际发射的联盟飞船(右)对比,龙-2飞船有分离的货物区,7名宇航员即便全副武装准备发射,内部空间也要宽敞许多(图源:NASA)


e.新科技的广泛运用

龙2载人飞船运用了一系列新技术,它的能量供应依然主要采用服务舱外壳上贴折叠式太阳能电池片的方式,整体更加集约高效,不存在巨大的太阳能帆板。它的控制系统采用触屏化、智能化,传统控制面板仅作备份,对于宇航员非常友好。龙2载人飞船也能够实现自动对接国际空间站,并不需要机械臂的帮助。在突发失压甚至真空状态,飞船的设计依然能够让整体正常运行。

此外,SpaceX还设计了更先进的宇航员舱内服,能够保障宇航员在这种紧急情况下的生存,提高安全性。它的最大过载设计仅3倍重力,甚至低于一些游乐场的大型游乐设施,对普通人都很友好。

航天飞机(上)与龙2飞船(下)的操作界面也完全不同(图源:NASA)


f.成本较“低”

龙2载人飞船的成功,对NASA也有着举足轻重的意义,预计一次龙2载人任务的报价预计仅在1.6亿美元级别,单座位报价远低于俄罗斯和美国新一代飞船。曾经烧钱维持国际空间站载人航天发展的局面将得到一定改善,可节约一部分资金,支持更多商业航天势力发展,也为下一步着重从事的深空探测储蓄力量。

同时,随着世界三大载人航天大国进入新一代载人飞船同台竞技阶段,目前仅有美国和中国实现了共计三型飞船实际入轨测试,SpaceX的龙2飞船、波音的星际客机(并未完全成功)和中国新载人飞船。但随着龙2飞船实际载人任务的成功,美国在这一领域再次保持领先优势。不过需要说明的是,目前的龙2飞船主要定位于近地空间载人任务,和能够进一步执行深空载人任务的中美俄新一代主力载人飞船还是有一定技术差距的。

目前世界主流现役和待服役载人飞船对比(图源:Memorian-QN)


在这次任务前后,SpaceX不仅全程在各种社交媒体实时更新进展,还设计了可以体验飞船与空间站交会对接技术的互动游戏。发射期间,宇航员还乘坐了和SpaceX同一老板(伊隆·马斯克)的特斯拉小汽车前往发射架,做了一个大大的广告。除了直播火箭发射全程吸引亿万观众之外,观众也可以通过独特的VR虚拟现实体验技术,“走入”发射场,自由切换视角,体验近距离接触火箭的震撼。商业航天展现出的强大科普和公众影响能力也着实让人意外,值得学习。

宇航员将首次乘坐小汽车前往发射塔,而非NASA传统的小巴,这辆车的车牌号叫做ISSBND(International Space Station Bound):前往国际空间站。正如猎鹰重型火箭首次发射载荷是一辆小汽车一样,这也是特斯拉一次大大的广告

对于拥有航天梦的普通人而言这也意义重大。我们能收获到更多日新月异的载人航天技术反馈,更重要的是,随着商业力量逐渐降低载人航天的准入门槛,或许航天也将成为人类未来出行的一个重大选项,甚至直达下一站,火星!

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