时隔45年,美国准备再次迎来载人飞船重返地球

时隔45年,美国准备再次迎来载人飞船重返地球

创造历史的首艘载人龙奋进号目前还在天上,重返地球的时间表终于敲定。

根据最新消息,NASA会同SpaceX已经锁定载人龙飞船的返航时间,8月1日飞离国际空间站,8月2日海上溅落佛州外海的大西洋。

不过,NASA局长吉姆·布里登斯汀在推特上表示,返航确切时间将取决于天气状况。

老天爷最后说了算。


时隔45年,美国准备再次迎来载人飞船重返地球


龙飞船8月初返回地球

7月18日,来自NASA最新消息,最终敲定载人龙飞船返航时间段:瞄准8月1日~2日

到时间如果天气许可的话,两名NASA宇航员道格·赫尔利、鲍勃·本肯将在美东时间8月1日登上奋进号龙飞船(编号C206),飞离国际空间站,通过一天时间缓慢降低轨道高度,8月2日返回舱接受再入考验,高温高速穿越大气层,最终打开降落伞海上溅落于指定的大西洋海域,从而结束64天太空生活,重返地球。

尽管对于DM-2任务来说,载人龙飞船返航将是整个任务中的最大考验。但作为承运商SpaceX,这种返航程序早在一年前就已完美演绎过一次。只不过是无载人顺利考过。


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▲期待再次目睹2019年3月8日那一幕,为DM-2任务完美收官描绘最后一笔重彩。

这不仅是一年前无载人龙飞船DM-1成功返航的精彩重演,更是自1975年阿波罗-联盟号飞船实现历史性对接任务之后,美国首次执行载人飞船海上溅落回收任务。


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问题来了,当龙飞船重返地球、海上溅落后,如何让宇航员快速安全地返回基地?

SpaceX已为搜救队准备了搜索者号专业船(GO Searcher),配备直升机停机坪和医疗设备。此前已经进行过多次海上搜救演练。

整个搜救回收过程是这样的——

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▲正常情况下,载人龙飞船受控重返大气层,之后会海上溅落到指定海域:美国佛州东海岸。

围绕佛罗里达半岛划定7个预备降落点:代托纳、卡纳维拉尔角、彭萨科拉、杰克逊维尔、巴拿马城、塔拉哈西、坦帕。当然,第一降落点还是卡纳维拉尔角。具体还要看降落阶段多种约束条件。

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▲届时包括SpaceX GO船队搜索者号、太空军第45特遣部队、海岸警卫队等全部提前准备就绪。

一旦确定龙飞船具体降落点,等候在附近海域的多艘快艇会以最快速度赶到返回舱。打开舱门,迎接两名宇航员重返地球。

紧接着搜索者号也将赶到龙飞船溅落点,通过船上装备的一台起重机,将龙飞船返回舱从水中吊起,放置到主甲板上。

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▲NASA与SpaceX派出的专业医疗团队,第一时间内在船上为两名宇航员提供最好最快速的健康评估,以便了解两名宇航员从64天失重状态切换到正常重力环境可能会造成潜在风险。

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▲之后搭乘直升机送往佛州肯尼迪航天中心医院,接受全套医疗服务。最后将宇航员送回德州休斯顿的约翰逊航天中心。


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看得出来,整个过程与NASA曾经执行的水星计划、双子座计划、阿波罗计划(除航天飞机计划外)等载人飞船返回程序基本一样。采用了最传统最保守的飞船再入返回模式:伞式海上溅落。只是动用装备已有明显提升,先进一些。

对于美国来说,这种返航模式已经久违了45年。上一次还是1975年7月24日,结束美苏太空争霸赛的阿波罗-联盟号飞船对接任务之后,阿波罗飞船进行了海上溅落。

当然,这种搜救回收作业对于今天来说并不会生疏,背后支撑的是N次演练。我们根本用不着担心。


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龙飞船重返地球的4个决定因素

我们都记得,5月30日历史性发射奋进号龙飞船,19小时后初吻空间站,两名宇航员开始空间站生活模式,DM-2任务看起来一切顺溜。关键问题,任务时间表里没有填写返航时间。

DM-2任务期限到底有多长时间?其实一直变来变去。从最初7天短暂试飞任务,后来升级为正式任务(30~119天),1个月到4个月都有可能。成功发射后,NASA也没有给出具体任务期限。直到6月10日决策层基本确定返航区间:7月底8月初。

为何DM-2任务期限迟迟不能确定?重返地球时间到底是如何确定的?事实上这要基于几方面因素确定:

①龙飞船性能考量

②空间站任务进度

③返回着陆天气预报

④下艘龙飞船发射安排


时隔45年,美国准备再次迎来载人飞船重返地球

①龙飞船性能考量

具体来说,就是龙飞船太阳能裙䙓的使用寿命。这款全新设计理念的太阳能供电系统,采用小片太阳能电池板拼成曲面「太阳能裙䙓」,就像围裙一样半包围服务舱外表(一改传统太阳能展开式阵列),从而彻底避免展开故障风险。不过缺点就是:曲面电池板因受热不均有可能造成电池性能衰减,从而影响整个飞船太空停靠时间。

根据NASA审核委员会报告,这是唯一影响龙飞船长期停靠空间站的硬件因素,NASA将这次任务最长期限锁定在119天(4个月)。之后龙飞船载人任务将会延长至210天(7个月)。

俄罗斯现役载人飞船联盟号尽管采用过氧化氢推进器,也存在自然耗散问题,同样影响联盟号在轨寿命,通常在轨运行200天左右。

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②空间站任务进度

在道格·赫尔利、鲍勃·本肯进入太空之前,国际空间站只有一名美国宇航员克里斯·卡西迪。通常每批NASA宇航员要支持、维护或完成多达250项太空任务,即使请俄罗斯宇航员友情出场也无法完成复杂的舱外任务。

现在既然拥有三名美国宇航员,可以安排「人多好办事」的任务,比如出舱替换最后一批镍氢电池,换成6块锂电池组。鲍勃·本肯早在航天飞机时代就曾执行6次舱外任务,绝对称得上太空行走老司机,而且他早有准备,进入太空前已接受过相关任务的水下训练。

从6月26日开始,鲍勃·本肯与克里斯·卡西迪一起出舱,现已完成三次太空行走。7月21日还将继续第4次、也是最后一次出舱任务。

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③返回着陆天气预报

飞船重返地球着陆天气非常关键,根据龙飞船海上溅落要求,最大风速不能超过9节(每节时速1海里)。

而按照目前天气预报来看,首选着陆点(佛州东海岸约24海里海域)处在7月底、8月初天气状况良好,没有强风更没有热带风暴出现迹象,这正是完美演绎海上溅落的好时机。


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④下艘龙飞船发射安排

奋进号龙飞船8月初返回,下艘龙飞船正式商业首飞Crew-1,现瞄准9月中下旬。因为大约1个月左右时间检查首艘龙飞船(C206),评估无误后,瞄准发射下艘龙飞船(C207)。

据NASA载人航天项目副主管史蒂夫·斯蒂奇透露,龙飞船返回舱有几处需要优化,而生命支持系统、导航与控制系统等主要部件没有改动的必要。

目前用于Crew-1任务的崭新龙飞船(C207)和猎鹰9号火箭(B1061),都已运抵佛州肯尼迪航天中心。

NASA日前推出商业首飞Crew-1任务徽章(Mission Patch 上图),龙首衬托龙飞船,C1代表Crew-1,龙眼旁边是国际空间站图标,下方图标顺时针方向分别代表:水星、双子座、阿波罗、航天飞机美国前四大载人航天时代。


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商业首飞瞄准9月中下旬

DM-2任务之后,就是下次载人航天发射,被NASA称为:美国商业载人航天第一班飞行(任务代号Crew-1或者USCV-1)。

执行首航任务共有4名宇航员,三名NASA宇航员+一名JAXA宇航员:维克多·格洛弗(Victor Glover)、麦克·霍普金斯(Mike Hopkins),美国女宇航员香农·沃克(Shannon Walker)、日本宇航员野口聪一(Soichi Noguchi),任务期长达210天。

根据NASA决策层确定,从USCV-1任务开始,每次派遣4名宇航员前往国际空间站,每次驻留210天,计划到2024年,共计6批


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当然,这些宇航员不会全部搭乘载人龙飞船,按照NASA商业载人航天承运合同,波音星际飞船也将承担部分任务。

目前计划排期:最早今年10月波音进行补测,尝试第二次无载人试飞。2019年12月21日,因计时器故障造成星际飞船无力对接空间站,半途而废,最终灰头土脸掉回地面。

貌似提不起来的波音星际飞船:需要补测无载人试飞,最早今秋10月

如果补测一切没问题的话,将在2021年初进行首次载人试飞,就像龙飞船DM-2任务那样来一次真人秀,不过掌声很可能稀稀拉拉。

这一切OK后,才有资格升级正式飞,加入USCV序列飞行任务。开出的天价(承运价9000万美元/位)一点不比俄罗斯手软。相比而言,SpaceX给出厚道价5500万美元/位。


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马斯克更在乎的太空新边疆

直指火星的马斯克貌似并不在乎这点不平等,他要赢得的是更大更深的太空。

●最早2021年下半年,SpaceX、太空探险联合推出全新路径的私人太空游第一飞,4名太空游客搭乘载人龙飞船,为期3~5天的自由太空飞行,不造访国际空间站,而是飞到800~1000公里的更高轨道,相当于空间站轨道高度的两三倍。这将打破私人太空飞行新纪录:最高飞行高度/最远飞行距离;这将开创双子座时代、阿波罗时代之后人类最远飞行距离;这将开启全球商业载人航天新时代、私人太空旅行新航线!


时隔45年,美国准备再次迎来载人飞船重返地球

●2024年起,SpaceX启用特大号的深空货运龙飞船,开始向深空门(月球轨道空间站)运送货运补给,往返于地月轨道。如果没有其他竞争者分食,太空快递一哥将会独吞70亿美元快递费。


●最早2023年,SpaceX首次商业环月之旅,前沢友作+8位艺术家挑选最好的舱位,搭乘首班星舰飞往月球轨道,开启自阿波罗登月之后人类再没达到的深空边界。


即使是考量政治正确、NASA重返月球计划优先原则,而不得不延至2024年之后,也许SpaceX会赢得更大的历史性机遇,因为只要握有下一代星舰黄金组(超重鹰火箭+星舰飞船),就不怕引不来NASA。

即使所谓元老级「国家队」打造的登月系统(SLS+猎户座飞船)能够按期发射,但出于年度预算、国会质询、社会舆论以及长期可持续等多方面考量,相信NASA决策层最终也会做出明智选择,让SpaceX成为载人登月任务承运商,至少成为之一。

这一幕貌似当年——SpaceX凭借载人龙飞船跻身商业载人航天项目,最终摘得头筹一样。

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这正是马斯克为什么要豪赌星舰、必须赌赢的背后隐形动力。SpaceX距离月球入口,就差一艘星舰。SpaceX通往火星之门,还是一艘星舰。

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页面更新:2024-03-17

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