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科學報 科學文摘 探索

馬斯克,NASA的B計劃:商業載人飛船成功首秀,波音慘敗


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更新日期:20201216
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市界

文 ✎ 張洋

編輯 ✎ 邢昀

北京時間5月31日凌晨3:23之前,沒有任何一個人相信,伊隆·馬斯克的狂言能夠實現。

龍飛船載著兩位太空人成功飛向國際空間站,獵鷹9火箭第一節精確降落在太平洋的回收船上,人類史上第一次商業載人飛船,實現了一次完美首秀。

馬斯克在推特上掛出「Open your eyes, look up to the skies 」(睜開你的眼睛,仰望天空),一句話足以回擊曾經的嘲笑和質疑。

▵ SpaceX載人龍飛船發射成功,馬斯克歡呼慶祝

SpaceX自創立以來,質疑聲不斷,跟NASA(美國國家航空航天局)的「親兒子」波音相比,無論是資源還是資金都遜一籌,始終是波音的陪跑、NASA的B計劃。

「備胎」的身份,卻率先完成美國近十年來的載人航天夢。馬斯克向世人證明,移民火星不是夢,一個私人公司也可以探索太空。

01

美國航天轉向

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馬斯克這個矽谷瘋狂富豪此前不斷遭到質疑。

這次載人任務也波折不斷,不僅受天氣影響推遲了幾天,而且就在發射前不久,SpaceX的「星際飛船」第4艘原型機在美國德克薩斯州研發基地進行測試後發生爆炸,也引起了外界對獵鷹9號載人發射的擔憂。

這些質疑背後其實是人們難以相信一家民營公司能接過載人航天的大旗。

▵ 美國宇航局前局長查爾斯·博爾登(左)與馬斯克握手致意

馬斯克能有這個契機,還得感謝美國前總統歐巴馬。

2010年,歐巴馬放棄了美國已經開發近30年的太空梭。太空探索的任務,從美國國家航空航天局(NASA)為主導轉向商業合作的模式。

1972年,時任美國總統尼克森頒布總統令,建造太空梭。彼時,美蘇太空爭霸激戰正酣,在載人飛船技術已經成熟的情況下,美蘇都把目光聚焦在技術難度更高的太空梭上,意圖在技術路徑上壓倒對方。

像普通飛機一樣,太空梭可以飛上太空,完成任務後再平穩地飛回來。當時,太空梭能送7人外加將近30噸貨物進入太空,在返回時可以把14.5噸的東西從太空運回來,載重量是載人飛船的十倍。更重要的是太空梭可以重複利用,不像載人飛船,依靠火箭送上去,再返回地球,這一整套設備就報廢了。

太空梭的弱點在於安全係數也比載人飛船差,美國一共建造了5架太空梭,就有兩架爆炸了。其中,挑戰者號在發射時爆炸導致7名太空人犧牲,哥倫比亞號返回地球時爆炸,7名太空人喪命。

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安全性之外,太空梭造價也高,光研發一項就需要20億美元一架,而且在執行任務的時候,有些零部件會損耗,每一次飛行檢修都要耗費5億美元。據美國宇航局估計,太空梭自誕生到2010年,美國已經投入了2090億美元。

歐巴馬上台後,金融危機剛過,美蘇的太空競爭早已結束,美國民眾對耗資巨大的「重返月球計劃」怨聲載道,認為國家把大量的金錢花在太空上不值,而且美國通過阿波羅計劃早就登上過月球,沒必要執行「重返月球計劃」。

▵ 美國航空搖籃博物館展示的阿波羅登月計劃中的登月艙樣品

2011年,發現號太空梭執行最後一次任務後退役,耗資不菲的太空梭正式被棄用。

作為代替,歐巴馬政府推出了「商業飛船計劃」,希望吸納商業資本進入近地太空的探索,比如送太空人到國際空間站、發射商業衛星等。美國早在1984年就通過了《商業太空發射法案》,允許民間私人發射火箭,並要求NASA鼓勵太空產業商業化。

2002年,美國商業太空熱潮時期,馬斯克成立SpaceX,把移民火星作為公司的願景。2010年,歐巴馬推出的「商業飛船項目」,正式投入資金扶持私人航天企業,而SpaceX已經成功發射第一枚獵鷹1號火箭,成功進入資助名單。

在馬斯克即將彈盡糧絕時,歐巴馬的一紙公文拉了他一把,讓SpaceX獲得技術和資金支持,從破產的邊緣起死回生。

02

NASA孵化計劃

太空梭退役後,俄羅斯航天局的聯盟號飛船,成了地球來往國際空間站的唯一交通工具,NASA要維持國際空間站的研究,只能向俄羅斯航天局購買「船票」,送太空人到國際空間站。

從2006年起至今,NASA購買累計了70張「船票」,總共耗費約36億元。俄羅斯航天局憑藉「壟斷」的優勢,「船票」價格不斷上漲。一個聯盟號飛船的座位,從2006年的2130萬美元漲到2020年的8600萬美元,整整翻了2番。

美國不願意被俄羅斯「扼住咽喉」,便著手準備扶持美國本土的商業航天力量,執行扶持計劃的正是歐巴馬提出的「商業飛船項目」。

NASA通過「商業飛船項目」(Commercial Crew Program)向航天企業徵集方案,NASA可以為企業提供技術和資金支持,旨在打造出安全、可靠、有效的太空「交通工具」,扶持一批有研究航天技術的公司。

NASA只提驗收要求,企業可以任意選擇自己的技術路徑和發射系統。在開發階段,NASA執行廣撒網策略,在公布「商業飛船項目」後,收到100多份方案。在第一輪商業飛船發展計劃(CCDev1)中,NASA選中波音、藍色起源等5家公司的方案,合計資助了5000萬美元。

2011年,NASA的第二輪商業飛船發展資助計劃(CCDev2),追加了2.7億美元,分別資助了波音、藍色起源、SpaceX、內華達4家公司。資助的方向包括飛船、火箭、發射逃逸系統、生命支持系統、環境控制、火箭發射檢查系統等領域,均是宇宙飛船的關鍵領域。

為了迅速提高企業的航天技術,NASA成立「商業飛船項目」辦公室,集結了200多位航天專家,專門對接企業,為波音、SpaceX提供人才支持,為他們各種研發所需的基礎設施和服務。

NASA保姆式的服務,孵化出波音、SpaceX、內華達三家公司,他們均有實力研發出合格的飛船和火箭。結束開發階段後,NASA又為上述三家公司提供了11.67億美元,用於火箭的試射等程序。

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▵ NASA發射的「洞察」號無人探測器成功登陸火星

完成試射等一系列驗證程序後,NASA再為符合要求的公司提供飛船座位預訂訂單。2014年,波音通過訂單獲得42億美元,SpaceX獲得26億美元。

NASA在私人公司研發載人飛船的每一個階段,都適時提供相應的資金支持。波音和SpaceX這樣的私人公司,在巨額的投資面前,總有NASA力量站在背後。

03

SpaceX逆襲

NASA通過廣撒網的方式,最終培養起波音和SpaceX,然而它們在NASA心中的地位並不平等,SpaceX更像是NASA的B計劃,甚至有美國官員說,造火箭飛船這事,直接交給波音就行了。

波音是老牌的太空飛行器生產商,也是NASA合作幾十年的老夥伴,在阿波羅計劃、太空梭計劃、國際空間站等航天事業中都有非常重要的貢獻,NASA想要讓自己的商業載人航天計劃有保障,波音是絕對的不二之選。

NASA公布的數據顯示,在「商業飛船項目」5輪資助中(包括訂單),波音始終名列其中,而且獲得了48.2億美元資助,NASA把60%的項目資金都投到波音身上,SpaceX則分到了31.44億美元,而且第一輪資助SpaceX都沒入選。

SpaceX確實無法令NASA高看一眼,馬斯克在成立SpaceX之前,是PayPal的創始人,跟航天產業完全不沾邊。他大膽地提出開發可回收火箭,以此來降低發射成本。

在過往的歷史裡,火箭一直都是一次性設備,回收再利用難度極大,且安全性無法保障。航天專家們對馬斯克「天真」的想法進行過無情的嘲諷,說馬斯克簡直就是在用蠟燭和橡皮筋在造火箭。

2006年,SpaceX的第一枚運載火箭獵鷹1號面世,但是在發射時爆炸,後面連續兩次發射均以失敗告終,人們對馬斯克的質疑聲達到頂點,說他造火箭是富豪的煙花遊戲。

直到2008年,獵鷹1號第4次發射才成功,SpaceX成為首個成功發射運載火箭的私營企業。從那以後,NASA才慢慢給予SpaceX肯定,繼續資助馬斯克研發獵鷹9號火箭和龍飛船。

2014年,獵鷹9號發射成功,並且成功回收一級火箭,完成歷史創舉。獵鷹9號接下來的發射情況越來越順,多次執行飛行任務都完成了。2017年,執行過任務的獵鷹9號再次發射成功,並且實現第二次回收。

馬斯克把曾經的天方夜譚變成了現實,大幅降低了火箭的發射成本,SpaceX開始承攬商業火箭發射業務,據美國聯邦航空管理局統計,SpaceX在全球商業火箭發射市場的市占率從2013年的13%,上升到2018年的52%。

SpaceX的估值隨著發射成功率水漲船高,根據SpaceX今年最新一次融資,公司的估值已經達到360億美元。

2018年,獵鷹9號成功把裝載2.7噸物資的「龍」飛船(Dragon)發往國際空間站,離NASA運送太空人上國際空間站的目標更進一步。跟Dragon同時開發的波音Starliner,卻在2019年第一次發射時,沒能對接上國際空間站,下一次試射估計在今年10月份。

在跟SpaceX的對陣中,波音擁有最豐富的經驗,獲得最強勁資金支持,最終卻敗得慘烈。

Dragon載著兩名太空人成功飛天,馬斯克曾說,飛船之所以取名為Dragon,是對那些嘲笑SpaceX的回應,「你覺得是天方夜譚,那我就造給你看」。

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