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首次載人試飛任務(wù)的SpaceX龍飛船成功濺落在大西洋面上,，標(biāo)志著世界商業(yè)載人航天新時(shí)代的開始。 視頻：SpaceX龍飛船從國際空間站返回順利入海 實(shí)拍著陸精彩瞬間,，時(shí)長約3分12秒 騰訊太空 文/喬輝 北京時(shí)間2020年8月3日凌晨2點(diǎn)53分左右,，執(zhí)行首次載人試飛任務(wù)的SpaceX龍飛船成功濺落在大西洋面上，標(biāo)志著世界商業(yè)載人航天新時(shí)代的開始,。 圖注：在四個減速傘的作用下,，龍飛船緩緩降落在洋面上。 本次試飛主要是為了對載人龍飛船進(jìn)行各項(xiàng)驗(yàn)證,，通過評估之后,，龍飛船將正式執(zhí)行NASA與SpaceX簽訂的“商業(yè)載人項(xiàng)目”（Commercial Crew Program ），預(yù)計(jì)首次正式載人飛行將在今年9月份進(jìn)行,，屆時(shí)將有四名宇航員飛赴國際空間站,。 圖注：龍飛船被打撈到救援船甲板上。 一,、龍飛船返回地球的步驟有哪些,？  點(diǎn)擊播放 GIF 0.1M 1、宇航員進(jìn)入龍飛船,，飛 船艙門關(guān)閉,。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.1M 2,、國際空間站上的艙門關(guān)閉。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.1M 3、龍飛船自動脫離國際空間站,。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.1M 4,、龍飛船調(diào)整飛行軌道,。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.1M 5,、龍飛船丟棄服務(wù)艙。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.1M 6、龍飛船頂部的天龍座發(fā)動機(jī)點(diǎn)燃,，進(jìn)行脫軌制動,。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.0M 7,、龍飛船的鼻錐蓋關(guān)閉。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.2M 8,、龍飛船開始進(jìn)入大氣層，利用氣動減速,。溫度可接近2000度,。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.0M 9,、在大約5.4公里的高度,，兩個引導(dǎo)傘打開，把速度降低到560公里每小時(shí),。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.3M 10、在大約2公里的高度,，四個主減速傘打開,，把速度降低到190公里每小時(shí)。  點(diǎn)擊播放 GIF 0.1M 11,、飛船濺落到海洋上，等待救援隊(duì)到來,。 二,、龍飛船返回地球的最大難點(diǎn)是什么,？ 我們知道，龍飛船在距離地面400公里的高度上繞地球高速運(yùn)動,，速度大約7.66公里每秒,，接近第一宇宙速度7.9公里每秒。 你想想看,，龍飛船在400公里高度上以如此之快的速度運(yùn)動,，要想讓它穩(wěn)穩(wěn)降落在地球上將是一件多么困難的事情，這也是所有從太空返回地球的航天器要經(jīng)受的嚴(yán)峻考驗(yàn),，尤其是載人返回,，還是具有極高風(fēng)險(xiǎn)的。 當(dāng)龍飛船脫離國際空間站后,，首先摒棄服務(wù)艙,，然后擇機(jī)進(jìn)行返回制動點(diǎn)火，在地球引力的作用下返回地球,。 這里要簡單說一句,，所謂的服務(wù)艙，SpaceX使用的是Trunk一詞,，而不是Service module,，但從作用上看有點(diǎn)類似于服務(wù)艙，目前尚無統(tǒng)一的翻譯,。龍飛船的服務(wù)艙是非加壓的,，可以搭載對氣壓不敏感的貨物。 在飛船返回地球的時(shí)候,，首先要靠飛船自身的氣動阻力減速,，這就要求其切入地球大氣的角度非常重要。如果飛船進(jìn)入地球大氣層時(shí)的角度過小,，有可能像打水漂一樣重新彈回太空,；如果進(jìn)入地球大氣層的角度過大，有被燒毀的可能,，這種情況非?？膳隆?/div> 圖注：龍飛船進(jìn)入地球大氣層,，峰值溫度可接近2000度（ 藝術(shù)圖） 在飛船進(jìn)入地球大氣層后,，由于強(qiáng)烈壓縮其前面的空氣，造成溫度急劇升高,，溫度接近2000度,，也就是說，飛船被一層高溫的等離子體包圍著。等離子體有一個特性,， 能夠屏蔽電磁波,，這就造成了飛船與地面控制人員無法進(jìn)行通訊，這種情況可持續(xù)6到7分鐘,，通常比喻為黑色恐怖的7分鐘,。 圖注：明年，我國“天問一號”火星探測器進(jìn)入火星大氣層時(shí)的情景（藝術(shù)圖）,。 當(dāng)我國“天問一號”著巡器明年初在火星上降落時(shí),，也會同樣經(jīng)歷恐怖的黑障時(shí)間。目前,，人類對黑障時(shí)間仍無解,，只能祈求多福了。 三,、兩位宇航員是誰,？去國際空間站干了啥？ 圖注：羅伯特L貝恩肯（Robert L. Behnken）和道格拉斯G赫爾利（Douglas G. Hurley）（左）在龍飛船內(nèi)部,。 參加本次試飛的兩位宇航員是：道格拉斯G赫爾利（Douglas G. Hurley）和羅伯特L貝恩肯（Robert L. Behnken）,，分別出生于1966年和1970年。 他們都是曾經(jīng)三次進(jìn)入 過太空,，而且還都是執(zhí)行過航天飛機(jī)任務(wù)的老手,。其中，赫爾利在太空中有超過683個小時(shí)的經(jīng)驗(yàn),，還執(zhí)行過2011年7月最后一次航天飛機(jī)任務(wù)（代號：STS-135）,。 貝恩肯作為航天飛機(jī)任務(wù)專家，曾先后執(zhí)行2008年的（STS-123）和2010年的（STS-130）任務(wù),，累計(jì)在太空飛行時(shí)間超過708小時(shí),，其中包括37小時(shí)的太空行走時(shí)間。 這次在國際空間站期間 ,，貝恩肯也沒閑著,，他和另一位在國際空間站上的美國宇航員Chris Cassidy一起進(jìn)行了四次太空行走，為國際空間站更換了6塊鋰離子電池,，替換了老化的鎳氫電池,，這些鋰離子電池是此前由日本貨運(yùn)飛船運(yùn)送來的。 其實(shí),，作為一次試飛,，并沒有安排太多任務(wù)，只要能平安返回地球,， 就是最大的成功,。 四,、太空中的最大建筑物：國際空間站 國際空間站總質(zhì)量達(dá)420噸,，長109米,，寬73米，是目前太空中的最大建筑物,。運(yùn)行在距離地面大約400公里的近地軌道上,，速度為每秒7.6公里。 國際空間站是一個擁有現(xiàn)代化科研設(shè)備,、可開展大規(guī)模,、多學(xué)科基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)研究的空間實(shí)驗(yàn)室，為在微重力環(huán)境下開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究提供了大量實(shí)驗(yàn)載荷和資源,，支持人在地球軌道長期駐留,。 國際空間站項(xiàng)目由16個國家共同建造、運(yùn)行和使用,，是有史以來規(guī)模最大,、耗時(shí)最長且涉及國家最多的空間國際合作項(xiàng)目。自1998年正式建站以來,，經(jīng)過十多年的建設(shè),，于2010年完成建造任務(wù)轉(zhuǎn)入全面使用階段。 目前,，國際空間站主要由美國宇航局,、俄羅斯國家航天集團(tuán)、歐洲航天局,、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)和加拿大空間局共同運(yùn)營,。 五、龍飛船具備自動對接能力和全程逃逸能力 此前 ,，我們已經(jīng)了解,，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 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，也與我國今年5月5日測試的“新一代載人飛船”設(shè)計(jì)上能夠搭載的宇航員數(shù)量相同,。 載人龍飛船集成有8個推力強(qiáng)大的“超級天龍座”火箭,，火箭兩兩分組，安裝在飛船的側(cè)壁,，作為逃生使用,，每個發(fā)動機(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個推力相對較小的“天龍座”發(fā)動機(jī)噴口，用于姿態(tài)控制和軌道機(jī)動,。 圖注：2020年1月19日,， SpaceX成功進(jìn)行了“飛行中止測試”試驗(yàn)。 熟悉載人航天的朋友,，可能會留意到,，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,？ 圖注：阿波羅飛船的逃逸塔,。 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,。 六、龍飛船未來的載人飛行計(jì)劃 按目前的計(jì)劃,，龍飛船的第一次正式飛行（SpaceX Crew-1）將安排在2020年9月份,，屆時(shí)將有四名宇航員搭乘龍飛船飛赴國際空間站,，他們在那里將停留6個月。 圖注：龍飛船的第一次正式飛行（SpaceX Crew-1）將安 排在2020年9月份,，屆時(shí)將有四名宇航員搭乘龍飛船飛赴國際空間站,。 如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，2021年上半年還將安排第二次正式飛行（SpaceX Crew-2）,，那次飛行將使用本次載人測試飛行的這艘龍飛船,。 七,、為什么美國急切恢復(fù) 載人航天能力,？ 眾所周知，美國在1969年就完成了人類首次登月,，代表人類踏上了另一顆星球,。阿波羅期間，總共完成7次載人登月發(fā)射,，其中6次成功把12名宇航員送到月球,。唯一的阿波羅13號雖然沒有成功，但3名宇航員毫發(fā)無損返回地球,。 圖注：1986年挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)升空后爆 炸,。 圖注：2003年哥倫比亞號 航天飛機(jī)空中解體（藝術(shù)圖）。 1981年,，美國又成功發(fā)射了第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞”號,，一次就能把7名宇航員送上近地軌道。美國總共建造了5架航天飛機(jī),，強(qiáng)大的運(yùn)輸能力為建設(shè)國際空間站立下了汗馬功勞,！ 但遺憾的是，挑戰(zhàn)者號航天飛 機(jī)和哥倫比亞號航天飛機(jī)分別在發(fā)射和返回時(shí)發(fā)生了事故,，導(dǎo)致總共14名宇航員罹難,。5架航天飛機(jī)失去了2 架，真是非常慘,。其中的故事想必大家都已非常了解,，特別是1986年挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)爆炸的事件早已經(jīng)編 入了教科書，這里就不多贅述了,。 圖注：阿特蘭蒂斯號航天飛機(jī)的返回標(biāo)志著航天飛機(jī)時(shí)代 的謝幕,。 2011年7月21日，隨著阿特蘭蒂斯號航天飛機(jī)在肯尼迪航天中心的降落,，整個航天飛機(jī)全部停飛,，從此，強(qiáng)大的美國失去了載人航天的能力,。 今后飛國際空間站咋辦呢,？這時(shí),，昔日的宿敵俄羅斯伸出了橄欖枝，俄羅斯有成熟可靠的載人“聯(lián)盟”飛船,。當(dāng)然,，這可不是免費(fèi)的午餐。 圖注：俄羅斯的聯(lián)盟號飛船發(fā)射,。 據(jù)說,，剛開始的費(fèi)用是每位宇航員2000多萬美元，最近NASA購買的2020年秋天發(fā)射的一個座位,，價(jià)格已經(jīng)暴漲到了9000多萬美元,。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自從航天飛機(jī)停飛以來,，NASA已向俄羅斯累計(jì)支付超過35億美元,。 因此，NASA非常希望包括SpaceX在內(nèi)的國內(nèi)私營企業(yè)能夠挑起大梁,，讓美國再次獲得在本土發(fā)射載人飛船的能力,。 八、NASA商業(yè)載人項(xiàng)目還有哪個公司參加,？ 圖注：SpaceX的龍飛船和波音的星際航班飛船與國際空間 站（藝術(shù)圖） 2014年9月,，NASA選定SpaceX和波音公司參加商業(yè)載人項(xiàng)目，分別獲得26億美元和42億美元的資助,。波音公司制造了“星際航班”（Starliner）飛船運(yùn)送宇航員,， 但總體上進(jìn)度稍落后于SpaceX。下面我們來簡單比較一下星際航班飛船與龍飛船有何異同： 1,、容量相同：這兩個飛船具有相似的設(shè)計(jì)功能——每個飛船最多可以容納七 個人,。 2、發(fā)射火箭不同：星際航班是用聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（波音和洛克希德馬丁公司的合資企業(yè)）的宇宙神五火箭發(fā)射升空,。SpaceX公司正在使用自己的火箭獵鷹9號發(fā)射載人版龍飛船,。 3、返回場地不同：星際航班選擇通過氣囊輔助傘陸地降落,； 龍飛船是在海上降落,。 4、價(jià)格不同：SpaceX的發(fā)射更便宜,。NASA監(jiān)察長11月發(fā)布的一份報(bào)告指出,，SpaceX公司載人飛船的每個座位發(fā)射成本約為5500萬美元，波音公司為9000 萬美元,。從價(jià)格上看,，購買波音公司座位的費(fèi)用和購買俄羅斯聯(lián)盟飛船差不多，但畢竟波音是美國自己的公司,，這點(diǎn)比較重要,。 圖注：2019年12月,，波音的星際航班飛船在沙漠降落場降 落。 2019年12月20日,，波音進(jìn)行了一次星際航班飛船無人發(fā)射,，目標(biāo)是與國際空間站對接。在飛行中,，船箭分離正常,。但令人遺憾的是，由于飛船在入軌機(jī)動過程中燃料消耗比預(yù)期要多,，與國際空間站交匯失之交臂,，兩天后成功返回地球。 根據(jù)計(jì)劃,，2020年10月份,，波音將再補(bǔ)一次星際航班飛船的無人測試發(fā)射，目標(biāo)仍然是國際空間站,。如果通過將 來這次測試，2021年將進(jìn)行首次載人發(fā)射,。 九,、首次載人龍 飛船時(shí)間線 北京時(shí)間5月31日3點(diǎn)22分：從佛羅里達(dá)卡納維拉爾角航天中心發(fā)射升空。 升空后1分鐘：火箭達(dá)到最大氣動壓力,。 升空后2分40秒：一級火箭分離,，同時(shí)二級火箭點(diǎn)火。 升空后8分50秒：二級火箭熄火,。 升空 后9分31秒：一級火箭降落在大洋漂浮平臺上,。 升空后12分08秒：龍飛船與二級火箭分離，開始追逐國際空間站,。 升空后19小時(shí)05分：龍飛船與國際空間站對接成功,。 升空后21小時(shí)39分：對接艙蓋打開。 圖注：國際空間站上的三位宇航員與龍飛船上的兩位宇航員（黑色上衣）相聚時(shí)的情景,。 升空后21小時(shí)59分：赫爾利和貝恩肯進(jìn)入國際空間站,。 升空后27天：第一次太空行走。 升空 后32天：第二次太空行走,。 升空后47天：第三次太空行走,。 升空后52天：第四次太空行走。 升空 后63天：龍飛船脫離國際空間站,。 升空后64天：龍飛船返回地球,，濺落在大西洋洋面。 十,、龍飛船首次載人試驗(yàn)飛行的意義是什么,？ 本次是NASA與SpaceX簽訂的“商業(yè)載人項(xiàng) 目”（Commercial Crew Program）的組成部分,。意義至少可以從三個層面來理解： 第一個層面，對于SpaceX公司來講,，重要性毋庸置疑,，本次試驗(yàn)飛行是該公司的首次載人發(fā)射，成功就意味著拿到了商業(yè)載人航天的入場券,，未來前景無可限量,； 第二個層面，對于美國和NASA來講,，意味著自從2011年航天飛機(jī)退役以來,，再次恢復(fù)載人航天能力； 第三個層面,，對于整個世界商業(yè)航天來講,，意味著揭開了商業(yè)載人航天的帷幕，商業(yè)航天走進(jìn)新時(shí)代,。 圖注：未來SpaceX星艦飛船在火星上起降（藝術(shù)圖） 探索和開發(fā)外太空是人類的共同愿望,。今年，阿聯(lián)酋的“希望”號火星探測器,，我國的“天問一號”火星探測器和美國的“毅力號”火星車相繼發(fā)射,，目前正在飛往火星的漫漫旅途中。 對于SpaceX創(chuàng)始人馬斯克來講,，載人登陸火星也是他的終極夢想,，本次載人發(fā)射和成功返回也將促進(jìn)夢想的早日實(shí)現(xiàn)。
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