spacex今日揭开商业载人航天帷幕，马斯克的终极目标是载人登陆火星 | 第一现场
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撰文 | 乔辉（腾讯太空）
北京时间11月16日8点27分左右，spacex首次正式载人商业飞行（crew-1）在肯尼迪航天中心发射升空，搭载四名宇航员飞赴国际空间站。
本次太空任务预计持续180天，这意味着飞船将在2021年6月才返回地球，然后经过检修后，将继续用于未来的载人任务。
图注：spacex猎鹰9火箭和载人龙飞船矗立在发射台上。图片来自nasa
此次飞行任务原计划于北京时间11月15日实施发射，但由于天气原因，推迟到今日（16日）发射。
由于疫情影响仍在持续，肯尼迪航天中心只允许少数人现场观看。
图注：11月9日，正在运往发射台的猎鹰9火箭和载人龙飞船。图片来自nasa
说到这次首次商业载人航天飞行，要提一下早在今年5月31日spacex进行的首次载人飞行，那是一次试验性质的测试。严格讲，本次才是私人企业商业载人航天飞行的起点。
图注：首次商业载人飞行徽章。图片来自nasa
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四名宇航员来自何方？
图注：从左到右分别是香农·沃克、维克托 格洛弗、迈克尔 霍普金斯和野口聪一。图片来自nasa
本次搭载了四名宇航员，比5月份的载人发射多了两人，他们分别是维克托·格洛弗（victor glover）、迈克尔 霍普金斯（michael hopkins）、香农·沃克（shannon walker）和野口聪一（soichi noguchi）。
维克托·格洛弗：生于1976年4月30日，是spacex载人龙飞船的指令长。1999年，格洛弗毕业于加州理工州立大学，并获普通工程学学士学位。格洛弗有飞行试验工程学、系统工程学和军事作战艺术与科学三个理学硕士学位。2018年8月，格洛弗成为商业载人计划的宇航员之一。
迈克尔 霍普金斯：生于1968年12月28日，现任nasa宇航员。1991年，霍普金斯进入伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校并获航空航天工程理学学士学位。1992年，他又在斯坦福大学获航空航天工程理学硕士学位。霍普金斯拥有太空行走经验。2018年8月，霍普金斯和格洛弗被指派乘坐spacex载人龙飞船前往国际空间站执行首次载人商业发射任务。
香农·沃克：生于1965年6月4日，是一名美国物理学家，2004年入选为nasa宇航员。2010年6月，沃克搭乘联盟号飞船首次进入太空。1987年，沃克在德克萨斯州莱斯大学毕业，并获物理学学士学位。1987年，沃克在约翰逊航天中心开启职业生涯，任航天飞机机器人飞行控制员。1990年到1993年，沃克向约翰逊航天中心请假去读研究生，其研究领域是太阳风与金星大气的相互作用。
野口聪一：生于1965年4月15日，是日本航空工程师和日本宇宙航空研究开发机构（jaxa）宇航员，还是第五位进入太空的日本宇航员。野口聪一高中毕业后考入东京大学，分别于1989年和1991年获航空工程学士学位和硕士学位。毕业后，从事过商业发动机空气动力学设计工作。1996年6月，野口聪一被jaxa选为宇航员候选人后前往nasa约翰逊航天中心进行宇航员培训。野口聪一拥有丰富的太空行走经验。
spacex crew-1成功发射后，野口聪一将是首位同时乘坐过航天飞机、联盟号和龙飞船的非美籍宇航员。
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spacex载人龙飞船有哪些特点
2020年9月29日，指令长迈克尔·霍普金斯曾经在美国宇航局新闻发布会上透露，本次的载人龙飞船已被命名为“坚韧”号。
此前，在首次载人发射的时候，我们已对载人龙飞船的特点进行了详细介绍，在这里再简单复述一下。
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，也与我国5月5日测试的“新一代载人飞船”设计上能够搭载的宇航员数量相同。
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。
飞船主体由两大部分组成：一个是加压的返回舱，另一个是在返回舱下面的服务舱（这里要说明的是，spacex使用trunk一词，而不是service module，但从作用上看类似于服务舱，目前尚无统一的翻译）。服务舱是非加压的，可以搭载对气压不敏感的货物。
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。
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载人龙飞船的绝招：全程逃逸能力
载人龙飞船集成有8个推力强大的“超级天龙座”火箭，火箭两为分组，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。
图注：载人龙飞船“飞行中止测试”试验（艺术图）。
熟悉载人航天的读者，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。
图注：阿波罗飞船的逃逸塔。
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？
图注：2020年1月19日，spacex成功进行了“飞行中止测试”试验。
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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成功率100%的猎鹰9火箭
spacex以可回收火箭名扬天下，但这次使用的是全新的猎鹰9（block 5）火箭。
猎鹰9（block 5）是两级运载火箭，高度70米，以液氧和煤油为推进剂，芯一级火箭装配有9台梅林发动机，总推力7600千牛，相当于760吨。
在回收一级的情况下，近地轨道的运载能力为15.6吨，不回收一级的情况下，近地轨道运载能力为22.8吨，算是一款中型运载火箭。
通过上面的分析，我们可以看出，spacex和nasa之所以敢于载人发射，是因为拥有100%发射成功记录的猎鹰9（block5）火箭，拥有具有全程逃逸能力的载人龙飞船以及四位优秀的宇航员等。
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太空中的最大建筑物：国际空间站
载人航天飞行的目的地是国际空间站，国际空间站是目前人类在太空中建造的最大建筑物。
国际空间站总质量达420吨，长109米，宽73米，是目前太空中的最大建筑物。运行在距离地面大约400公里的近地轨道上，速度为每秒7.6公里。
国际空间站是一个拥有现代化科研设备、可开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室，为在微重力环境下开展科学实验研究提供了大量实验载荷和资源，支持人在地球轨道长期驻留。
国际空间站项目由16个国家共同建造、运行和使用，是有史以来规模最大、耗时最长且涉及国家最多的空间国际合作项目。自1998年正式建站以来，经过十多年的建设，于2010年完成建造任务转入全面使用阶段。
目前，国际空间站主要由美国宇航局、俄罗斯国家航天集团、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构和加拿大空间局共同运营。
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为什么美国急切恢复载人航天能力？
众所周知，美国在1969年就完成了人类首次登月，代表人类踏上了另一颗星球。阿波罗期间，总共完成7次载人登月发射，其中6次成功把12名宇航员送到月球。唯一的阿波罗13号虽然没有成功，但3名宇航员也毫发无损地返回了地球。
1981年，美国又成功发射了第一架航天飞机“哥伦比亚”号，一次就能把7名宇航员送上近地轨道。美国总共建造了5架航天飞机，强大的运输能力为建设国际空间站立下了汗马功劳！
但遗憾的是，“挑战者”号航天飞机和“哥伦比亚”号航天飞机分别在发射和返回时发生了事故，导致总共14名宇航员罹难。5架航天飞机失去了2架，非常惨痛。其中的故事想必大家都已经了解，特别是1986年“挑战者”号航天飞机爆炸的事件早已经编入了教科书，这里就不多赘述了。
图注：阿特兰蒂斯号航天飞机的返回标志着航天飞机时代的谢幕。
2011年7月21日，随着阿特兰蒂斯号航天飞机在肯尼迪航天中心的降落，整个航天飞机全部停飞，从此，强大的美国失去了载人航天的能力。
今后飞国际空间站咋办呢？这时，昔日的宿敌俄罗斯伸出了橄榄枝，俄罗斯有成熟可靠的载人“联盟”飞船。当然，这可不是免费的午餐。
据说，刚开始的费用是每位宇航员2000多万美元，最近nasa购买的2020年秋天发射的一个座位，价格已经暴涨到了9000多万美元。据统计，自从航天飞机停飞以来，nasa已向俄罗斯累计支付超过35亿美元。
因此，nasa非常希望包括spacex在内的国内私营企业能够挑起大梁，让美国再次获得在本土发射载人飞船的能力。
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龙飞船首次商业载人飞行的意义是什么？
本次是nasa与spacex签订的“商业载人项目”（commercial crew program）的组成部分。意义至少可以从三个层面来理解：
第一个层面，对于spacex公司来讲，重要性毋庸置疑，本次首次商业飞行意味着拿到了商业载人航天的入场券，未来前景无可限量；
第二个层面，对于美国和nasa来讲，意味着自从2011年航天飞机退役以来，再次恢复载人航天能力；
第三个层面，对于整个世界商业航天来讲，意味着揭开了商业载人航天的帷幕，商业航天走进新时代。
spacex公司和特斯拉公司创始人埃隆·马斯克（elon musk）。
探索和开发外太空是人类的共同愿望。今年，阿联酋的“希望”号火星探测器，我国的“天问一号”火星探测器和美国的“毅力号”火星车相继发射，目前正在飞往火星的漫漫旅途中。
对于spacex创始人马斯克来讲，载人登陆火星也是他的终极梦想，本次首次正式载人发射的成功也将促使他的梦想早日实现。
注：文章转载时略有改动。
排版 | 常春藤
