騰訊科技 喬輝
北京時(shí)間2021年4月23日17點(diǎn)50分左右，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）進(jìn)行了該公司2021年的首次載人發(fā)射，地點(diǎn)位于美國佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心，目的地是國際空間站，四名宇航員將在那里停留六個(gè)月，執(zhí)行眾多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
這是SpaceX第三次載人發(fā)射，也是第二次正式商業(yè)載人發(fā)射。原計(jì)劃，北京時(shí)間4月22日的發(fā)射，但由于天氣原因，推遲24小時(shí)至23日。
二手火箭和二手飛船
圖注：奮進(jìn)號(hào)龍飛船。
執(zhí)行本次發(fā)射的獵鷹9火箭是一枚二手火箭，代號(hào)為B1061.2，小數(shù)點(diǎn)后的2代表是第二次使用。執(zhí)行本次任務(wù)的“奮進(jìn)號(hào)”龍飛船也是艘二手飛船，曾在2020年5月31日完成SpaceX首次載人飛行。二手火箭發(fā)射二手飛船也是這次發(fā)射的最大看點(diǎn)，這也是人類航天史上繼2011年航天飛機(jī)退役之后，首次重復(fù)使用載人航天器。
四位宇航員來自何方？
圖注：執(zhí)行本次飛行任務(wù)的宇航員。從左到右依次是：麥克阿瑟、佩斯奎特、星出彰彥和金布羅。
凱瑟琳·梅根·麥克阿瑟（Katherine Megan McArthur），1971年出生，美國海洋學(xué)家、工程師、NASA宇航員。2009年，她曾經(jīng)執(zhí)行過一次亞特拉迪斯號(hào)航天飛機(jī)的飛行任務(wù)，完成人類最后一次對哈勃望遠(yuǎn)鏡的維修工作。
圖注：麥克阿瑟曾經(jīng)參與人類最后一次對哈勃望遠(yuǎn)鏡的維修工作。
非常有趣的是，她嫁給了同為宇航員的羅伯特·本肯（Robert L. Behnken），本肯就是SpaceX 2020年執(zhí)行首次載人發(fā)射時(shí)的宇航員之一，乘坐的飛船也是本次的這艘“奮進(jìn)號(hào)”。夫妻同為宇航員，先后乘坐同一艘飛船進(jìn)入太空，恐怕也是航天史上絕無僅有的佳話。
圖注：宇航員夫婦。麥克阿瑟（左）；本肯（右）。
羅伯特·謝恩·金布羅（Robert Shane Kimbrough）, 1967年出生，退役美國陸軍軍官、NASA宇航員。金布羅曾經(jīng)參加過兩次太空飛行，第一次是搭乘航天飛機(jī)進(jìn)入太空，第二次是搭乘俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船前往國際空間站執(zhí)行為期六個(gè)月的任務(wù)。
托馬斯·戈蒂埃·佩斯奎特(Thomas Gautier Pesquet），1978年出生，法國航空航天工程師、飛行員、歐洲航天局宇航員。佩斯奎特于2009年5月被歐洲航天局選為宇航員候選人，并于2010年11月成功完成了基礎(chǔ)訓(xùn)練，開啟了宇航員生涯。
星出彰彥（Hoshide Akihiko），1968年出生，日本工程師和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）宇航員。2012年8月30日，星出彰彥成為第三位在太空行走的日本宇航員。星出彰彥已經(jīng)參加過兩次太空飛行任務(wù)。2008年5月31日，他搭乘美國發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)前往國際空間站，幫助安裝了日本實(shí)驗(yàn)艙。 2012年7月，星出彰彥搭乘俄羅斯飛船飛向太空，并在此期間執(zhí)行了三次太空行走任務(wù)，時(shí)間長達(dá)21小時(shí)23分鐘。
這四名宇航員去空間站主要做啥？
這四名宇航員將在國際空間站停留六個(gè)月的時(shí)間，計(jì)劃進(jìn)行數(shù)百項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。其中包含：
1、太空中微重力環(huán)境下的生物組織芯片的培養(yǎng)。組織芯片是生物芯片技術(shù)的一個(gè)重要分支，是將許多不同個(gè)體組織標(biāo)本以規(guī)則陣列方式排布于同一載體上，進(jìn)行同一指標(biāo)的原位組織學(xué)研究。醫(yī)學(xué)家非常期待本次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2、給地球拍照。俗話說，欲窮千里目，更上一層樓，宇航員位于400公里的地球軌道，能夠在大尺度下觀看地球。在過去20年，空間站上的宇航員拍攝了超過350多萬張地球照片，為記錄地球形貌的變化做出了重要貢獻(xiàn)。如果幸運(yùn)，宇航員能夠觀看到颶風(fēng)（臺(tái)風(fēng)）從萌發(fā)到壯大直到消亡的全過程，這是真正的“上帝視角”。
圖注：國際空間站上以“上帝視角”觀看颶風(fēng)（臺(tái)風(fēng)）。
3、為國際空間站運(yùn)送新的太陽能帆板。目前，國際空間站由八塊太陽能帆板提供電能，但隨著空間站電能需求的持續(xù)攀升，已經(jīng)無法滿足需求，需要增加額外的六塊太陽能帆板。據(jù)悉，本次發(fā)射將為空間站先帶去兩塊帆板，折疊在龍飛船的非加壓儲(chǔ)物艙中。每個(gè)新帆板長18米、寬6米，能夠產(chǎn)生20千瓦的電能。每塊帆板需要兩次太空行走才能安裝完畢。
4、還有一項(xiàng)名為CHINE（描述微重力環(huán)境下人類免疫缺陷）的研究，觀察人類免疫系統(tǒng)對微重力環(huán)境的反應(yīng)。
總體來講，這些工作和實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭祟惛昧私馕覀兊厍颍昧私馊梭w對微重力環(huán)境的適應(yīng)情況，更好幫助人類戰(zhàn)勝各種疾病。表面看似與我們生活相去甚遠(yuǎn)的航天活動(dòng)，實(shí)則與人們生產(chǎn)生活、生命健康密切相關(guān)。
SpaceX載人龍飛船的特點(diǎn)
載人龍飛船屬于SpaceX研制的第二代龍飛船（Dragon 2），具備可重復(fù)使用的能力。第二代龍飛船可分為載人龍飛船和貨運(yùn)龍飛船兩種，其前身是第一代貨運(yùn)龍飛船（Dragon 1）。新飛船可以自動(dòng)與空間站完成對接，而不像第一代飛船那樣，需要借助空間站上的機(jī)械臂的幫助。當(dāng)然，載人龍飛船也保留了人工對接的選項(xiàng)。
本次使用的載人龍飛船，直徑4米，高8.1米，最多可搭載7位宇航員，這與航天飛機(jī)搭載的宇航員數(shù)量相同，但到目前為止最多只搭載了4位宇航員。 首次發(fā)射搭載了2位宇航員，首次商業(yè)發(fā)射搭載了4名宇航員，本次發(fā)射也是搭載了4名宇航員。
載人龍飛船的最頂端是一個(gè)能夠打開的頭錐蓋子，在發(fā)射和返回的過程中，保護(hù)飛船和對接機(jī)構(gòu)。當(dāng)飛船與空間站對接的時(shí)候，頭錐蓋子會(huì)打開，露出對接機(jī)構(gòu)，當(dāng)飛船脫離空間站的時(shí)候，蓋子關(guān)閉，準(zhǔn)備返回地面。
另外，服務(wù)艙外側(cè)粘貼有太陽能電池，就像穿了個(gè)太陽能板的裙子一樣，這擺脫了傳統(tǒng)的太陽能展開翼的造型。服務(wù)艙外側(cè)還有翼狀結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)轱w船在逃逸過程中提供氣動(dòng)穩(wěn)定性。
萬一在發(fā)射過程中出問題咋辦？
目前，SpaceX的主力火箭為獵鷹9（Block5），本次發(fā)射是該型火箭的第57次發(fā)射，截至目前，成功率100%。但畢竟是載人發(fā)射，也要考慮小概率事件，萬一在發(fā)射過程中出問題咋辦？
載人龍飛船集成有8個(gè)推力強(qiáng)大的“超級(jí)天龍座”火箭，火箭兩分組，安裝在飛船的側(cè)壁，作為逃生使用，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力可達(dá)71千牛，換算成大家有直觀感覺的表示方式就是相當(dāng)于7.1噸的推力。此外，還裝有16個(gè)推力相對較小的“天龍座”發(fā)動(dòng)機(jī)噴口，用于姿態(tài)控制和軌道機(jī)動(dòng)。
熟悉載人航天的朋友，可能會(huì)留意到，無論是阿波羅登月火箭，還是我國的長征2F載人運(yùn)載火箭，在火箭頂部都有個(gè)逃逸塔。
逃逸塔的作用就是在火箭發(fā)射起始階段，如果發(fā)生意外，可以啟動(dòng)逃逸塔火箭，把飛船帶離到安全的高度，然后著陸。如果發(fā)射一切順利，等火箭飛到一定的高度，逃逸塔會(huì)分離，然后丟棄。而載人版龍飛船相當(dāng)于把逃逸塔集成在船身上，這樣做有什么好處呢？
如果要對比逃逸塔和這種新型的逃逸方式的區(qū)別，那可能需要一篇文章來系統(tǒng)介紹，這里我們只把最關(guān)鍵的地方說一下：這種方式能夠使飛船具備“全程逃逸”的能力！也就是說，在飛船飛行的任何階段出問題，都具備逃生能力，而逃逸塔只能保證火箭發(fā)射初始階段的逃生。這也是未來載人飛船逃逸的新方式。
