SpaceX 2021年载人发射首秀!二手飞船搭载宇航员飞往空间站

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2021-04-28 11:52

[摘要]执行本次发射的猎鹰9火箭是一枚二手火箭,龙飞船也是艘二手飞船。二手火箭发射二手飞船也是这次发射的最大看点。

腾讯科技 乔辉

北京时间2021年4月23日17点50分左右,美国太空探索技术公司(SpaceX)进行了该公司2021年的首次载人发射,地点位于美国佛罗里达州肯尼迪航天中心,目的地是国际空间站,四名宇航员将在那里停留六个月,执行众多的科学实验。

这是SpaceX第三次载人发射,也是第二次正式商业载人发射。原计划,北京时间4月22日的发射,但由于天气原因,推迟24小时至23日。

二手火箭和二手飞船

图注:奋进号龙飞船。

执行本次发射的猎鹰9火箭是一枚二手火箭,代号为B1061.2,小数点后的2代表是第二次使用。执行本次任务的“奋进号”龙飞船也是艘二手飞船,曾在2020年5月31日完成SpaceX首次载人飞行。二手火箭发射二手飞船也是这次发射的最大看点,这也是人类航天史上继2011年航天飞机退役之后,首次重复使用载人航天器。

四位宇航员来自何方?

图注:执行本次飞行任务的宇航员。从左到右依次是:麦克阿瑟、佩斯奎特、星出彰彦和金布罗。

凯瑟琳·梅根·麦克阿瑟(Katherine Megan McArthur),1971年出生,美国海洋学家、工程师、NASA宇航员。2009年,她曾经执行过一次亚特拉迪斯号航天飞机的飞行任务,完成人类最后一次对哈勃望远镜的维修工作。

图注:麦克阿瑟曾经参与人类最后一次对哈勃望远镜的维修工作。

非常有趣的是,她嫁给了同为宇航员的罗伯特·本肯(Robert L. Behnken),本肯就是SpaceX 2020年执行首次载人发射时的宇航员之一,乘坐的飞船也是本次的这艘“奋进号”。夫妻同为宇航员,先后乘坐同一艘飞船进入太空,恐怕也是航天史上绝无仅有的佳话。

图注:宇航员夫妇。麦克阿瑟(左);本肯(右)。

罗伯特·谢恩·金布罗(Robert Shane Kimbrough), 1967年出生,退役美国陆军军官、NASA宇航员。金布罗曾经参加过两次太空飞行,第一次是搭乘航天飞机进入太空,第二次是搭乘俄罗斯联盟号飞船前往国际空间站执行为期六个月的任务。

托马斯·戈蒂埃·佩斯奎特(Thomas Gautier Pesquet),1978年出生,法国航空航天工程师、飞行员、欧洲航天局宇航员。佩斯奎特于2009年5月被欧洲航天局选为宇航员候选人,并于2010年11月成功完成了基础训练,开启了宇航员生涯。

星出彰彦(Hoshide Akihiko),1968年出生,日本工程师和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员。2012年8月30日,星出彰彦成为第三位在太空行走的日本宇航员。星出彰彦已经参加过两次太空飞行任务。2008年5月31日,他搭乘美国发现号航天飞机前往国际空间站,帮助安装了日本实验舱。 2012年7月,星出彰彦搭乘俄罗斯飞船飞向太空,并在此期间执行了三次太空行走任务,时间长达21小时23分钟。

这四名宇航员去空间站主要做啥?

这四名宇航员将在国际空间站停留六个月的时间,计划进行数百项实验。其中包含:

1、太空中微重力环境下的生物组织芯片的培养。组织芯片是生物芯片技术的一个重要分支,是将许多不同个体组织标本以规则阵列方式排布于同一载体上,进行同一指标的原位组织学研究。医学家非常期待本次的实验结果。

2、给地球拍照。俗话说,欲穷千里目,更上一层楼,宇航员位于400公里的地球轨道,能够在大尺度下观看地球。在过去20年,空间站上的宇航员拍摄了超过350多万张地球照片,为记录地球形貌的变化做出了重要贡献。如果幸运,宇航员能够观看到飓风(台风)从萌发到壮大直到消亡的全过程,这是真正的“上帝视角”。

图注:国际空间站上以“上帝视角”观看飓风(台风)。

3、为国际空间站运送新的太阳能帆板。目前,国际空间站由八块太阳能帆板提供电能,但随着空间站电能需求的持续攀升,已经无法满足需求,需要增加额外的六块太阳能帆板。据悉,本次发射将为空间站先带去两块帆板,折叠在龙飞船的非加压储物舱中。每个新帆板长18米、宽6米,能够产生20千瓦的电能。每块帆板需要两次太空行走才能安装完毕。

4、还有一项名为CHINE(描述微重力环境下人类免疫缺陷)的研究,观察人类免疫系统对微重力环境的反应。

总体来讲,这些工作和实验能够帮助人类更好了解我们地球,更好了解人体对微重力环境的适应情况,更好帮助人类战胜各种疾病。表面看似与我们生活相去甚远的航天活动,实则与人们生产生活、生命健康密切相关。

SpaceX载人龙飞船的特点

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,但到目前为止最多只搭载了4位宇航员。 首次发射搭载了2位宇航员,首次商业发射搭载了4名宇航员,本次发射也是搭载了4名宇航员。

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。

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。

万一在发射过程中出问题咋办?

目前,SpaceX的主力火箭为猎鹰9(Block5),本次发射是该型火箭的第57次发射,截至目前,成功率100%。但毕竟是载人发射,也要考虑小概率事件,万一在发射过程中出问题咋办?

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。

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。

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?

如果要对比逃逸塔和这种新型的逃逸方式的区别,那可能需要一篇文章来系统介绍,这里我们只把最关键的地方说一下: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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