剛剛,，馬斯克再次創(chuàng)造航天歷史,！SpaceX首次載人航天任務圓滿閉環(huán)，龍飛船海面濺落

美目揚 2020-08-03

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北京時間 8 月 3 日凌晨 2:48 分,， SpaceX 載人龍飛船在完成了首次載人飛行后成功濺落海面,，商業(yè)載人項目的試驗階段正式宣告成功。

北京時間 5 月 31 日凌晨,，SpaceX 在美國肯尼迪航天中心成功發(fā)射了載人龍飛船,，實現(xiàn)了首次載人飛行任務，載著兩名宇航員鮑勃 · 貝肯 (Bob Behnken),、道格 · 赫爾利 (Doug Hurley）前往國際空間站,。

在空間站停留了 63 天之后，龍飛船載著兩名宇航員于 8 月 1 日與國際空間站脫離,，開始重返地球,。

大約飛行 19 小時后，龍飛船開始執(zhí)行脫軌程序,，進行約 11 分鐘的點火減速,，重新進入地球大氣層。最終在墨西哥灣海域濺落在太平洋上,。

在長達 2 個月的任務中,，SpaceX 載人龍飛船完成了基本的空間站對接任務,、安全實現(xiàn)了載人往返國際空間站，宇航員也在這期間進行了多達 4 次的太空行走任務,。

圖 | 離開空間站前,，宇航員打包好所有“行李”

事實上，直到飛船離開空間站,，NASA 也還未定下飛船最終進入大氣層,、返回地球的具體時間。為了確保任務能夠最終順利完成,，NASA 在最初的計劃中設置了 7 個海域作為備選的降落地點,，而具體的濺落時間也需要根據(jù)具體的天氣而定。

也正因此,，飛船在離開空間站前已經(jīng)帶足了 3 天的食物和水,，為長時間的歸家之旅做足了準備。除了宇航員和必要的補給,，飛船里還裝著此前帶上空間站的兩個人偶,，以及一面見證了美國載人航天諸多歷史的國旗。

圖 | 馬斯克出現(xiàn)在地面控制中心關(guān)注龍飛船返回

龍飛船最終安全返回,，意味著 SpaceX 在載人飛船的開發(fā)中達到了新的里程碑,，正式完成了試驗階段的所有任務。SpaceX 和 NASA 計劃在今年 9 月進行新一輪的載人發(fā)射任務,，將 4 名 NASA 的宇航員送上國際空間站執(zhí)行太空任務,，那也將是載人龍飛船在完成所有試驗后，開始執(zhí)行正式的商業(yè)載人飛行任務,。

再入：載人飛行的最終考驗

作為整個飛行任務的最后一環(huán),，載人飛船在重返地球進入大氣層時，迎來最為驚險,、刺激的挑戰(zhàn),。

馬斯克自己也說過，重返大氣層是他“最大的擔憂”,。

圖 | 重返地球詳細過程

飛船在下落過程中的極端速度,、與空氣摩擦帶來的高溫是對飛船的一大考驗，也是飛船返回過程中最危險的部分,。

飛船返回的第一關(guān)是角度精準,。當飛船在地球上方飛行、未進入大氣層的時候,，需要找到合適的角度 “鉆” 進地球周圍包裹的大氣層,。飛船高度降低的過程，也是重力不斷增加的過程，如果再入角度過于陡峭,，高度下降速度過快,，可能直接影響宇航員的生命，巨大的空氣阻力也可能威脅飛行器本身的安全,。

而如果角度過小,，飛船則可能在短暫接觸大氣層后，被大氣層 “彈” 出去,，回到地球軌道,，意味著返回地球失敗。

找好再入角度,，龍飛船將以每小時 2.8 萬公里（每秒 7.5 公里）的速度沖進大氣層,，這是音速的 20 多倍。在這樣的速度下,，飛船周圍空氣會被極度壓縮,、升溫。

圖 | 鮑勃 · 貝肯和道格 · 赫爾利執(zhí)行太空行走任務

在進入大氣層之后,，飛船需要借助與空氣的摩擦力,，在短短幾分鐘內(nèi)將速度從降至每秒數(shù)百米。

減速的同時也是溫度急劇上升的過程,，在最極端的情況下，周圍空氣的溫度將接近 2000 攝氏度,。

雖然這個過程沒人能看到,，也沒有設備能將其記錄下來。但從理論上說,，飛船在這個溫度下飛行,，高溫將讓飛船開始發(fā)光發(fā)亮，像個大火球一樣砸向地球,。

而人類宇航員就坐在這樣的 “大火球” 當中,，與數(shù)千度的高溫相隔一個飛船的外壁。SpaceX 采用了最新型的 PICA-X 材料作為隔熱罩,，在數(shù)千度的高溫中保障艙內(nèi)的環(huán)境安全,，在此前的無人測試飛行里，經(jīng)歷了再入大氣層的飛船,，外觀看起來像是燒焦了一般,。

從原理上來說，飛船周圍的空氣分子也會在高溫下分解成帶正電荷的原子和自由電子,，這就是所謂的等離子體,。當一些分子重新組合時，多余的能量則會以光子的形式釋放出來,，讓飛船周圍的空氣散發(fā)出琥珀色的光芒,。

雖然看起來很漂亮,，但這個發(fā)光現(xiàn)象帶來的威脅不僅僅是高溫，還會讓整個飛船陷入斷網(wǎng)的狀態(tài),，這是真正的“飛行模式”,。

這是因為飛船表面形成的高溫等離子區(qū)會反射、削弱地面與飛船通信的無線電波,，當無線電信號衰減至中斷的時候,，飛船和地面將在數(shù)分鐘時間里完全失去聯(lián)系，無從進行遙控和導航,，這也被稱為黑障現(xiàn)象,。

處在黑障區(qū)內(nèi)的飛船也將迎來返回階段最危險的時刻。蘇聯(lián)曾在 1971 年 6 月執(zhí)行一次載人飛行任務,，飛船在返回時因壓力閥門被震開導致密封性能被破壞,，返回艙在進入大氣層后發(fā)生泄漏，最終三名宇航員在急性缺氧,、體液沸騰中死亡,。如今的宇航員在返回階段會穿上航天服，以求在發(fā)生泄漏的情況下,，為宇航員提供最后一道生命保障,。

最后的著陸階段也同樣有著潛在的安全風險。在返回的最后階段,，飛船按計劃將同時展開四個降落傘,，在美國佛羅里達州海岸以外的大西洋緩緩降落，最終濺落在海面上,。宇航員的性命也被緊密地系在降落傘上,。如果降落傘打開異常，飛船最終也可能以過高的速度 “砸” 在海面上,，這和直接砸在地面上相差無幾,。事實上，波音正在開發(fā)的載人飛船 Starliner 就曾在測試中出現(xiàn)過降落傘打開異常的情況,。

在龍飛船的降落傘環(huán)節(jié),，SpaceX 進行了有意的冗余設計，共四個降落傘,，只要其中三個同時展開即能保證最終降落的安全性,。與此同時，SpaceX 在飛行前已經(jīng)對降落傘進行了數(shù)十次測試,，保證飛船最終的安全降落,。

SpaceX 拿下奪旗之戰(zhàn)

飛船安全濺落在海面的一刻，意味著 SpaceX 首次載人飛行任務順利結(jié)束，同時也意味著 SpaceX 最終在與波音的商業(yè)載人飛船競賽中取得了最終的勝利,。

在曾經(jīng)的航天飛機退役后,，美國為了重新開發(fā)載人飛船，重獲載人飛行能力,，NASA 在 2010 年啟動了“商業(yè)乘員開發(fā)”（CCDev）計劃,，資助數(shù)家公司開發(fā)載人飛船。在這項計劃的后期,，SpaceX 和波音最終走到了最后,，在開發(fā)商業(yè)載人飛船方面處處較勁。

而當年 NASA 官方為了增加競爭的趣味性和象征意義,，還宣布第一個將宇航員送上國際空間站的公司將會得到一份大禮——一面美國國旗,，這當然不是一面普通的美國國旗，而是一面見證了美國載人航天幾十年發(fā)展的珍貴紀念物,。

這場奪旗之戰(zhàn)最終以 SpaceX 的勝利告終,。

這面著名的旗子曾在 1981 年的首次航天飛機飛行任務中登上了太空。在近 30 年的航天飛機服役期間,，空間站的建設任務也逐漸完成,。

2011 年，最后一次航天飛機任務中,，這面旗子被重新帶上了空間站,，貼在了空間站的門口，旗子上寫著：只有從美國本土出發(fā)登上空間站的宇航員,，才能把旗子取下,，從那時起，這面裝在塑料袋中的美國國旗在空間站停留了 9 年時間,，期間甚至還失蹤了一段時間，后來才在空間站里被找到,。

有意思的是,，本次執(zhí)行龍飛船載人飛行任務的道格 · 赫爾利恰好是最后一次航天飛機任務的宇航員，2011 年,，他所在的機組乘坐 “亞特蘭蒂斯號” 進入太空,，執(zhí)行航天飛機退役前的最后一次任務，并親手將這面旗子留在了國際空間站,。

時隔九年,，在開啟了全新的商業(yè)載人航天時代之后，道格 · 赫爾利也親手摘下了這面自己當年掛上去的旗子,。

赫爾利說：“我們非常自豪,，能夠把它帶回家”。

雖然現(xiàn)在這枚旗子已經(jīng)歸 SpaceX 所有，但道格和鮑勃 · 貝肯也都在這次載人飛行任務中寫下了自己的歷史,，兩人親自將這艘載人龍飛船命名為 “奮進號（Endeavor）”,，與美國第五架服役的航天飛機同名。他們表示,，這是為了紀念 2011 年后美國重返太空的努力,，也是為了紀念他們曾經(jīng)的航天經(jīng)歷——兩人第一次去往太空乘坐的都是“奮進號” 航天飛機。

“美國航天器最后一次與國際空間站對接以來已經(jīng)九年了,，能成為這九年奮進號飛船的一小部分,，我感到非常榮幸?！钡栏?· 赫爾利說,。