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澳门威尼斯人游戏登入:70岁布兰森上太空,你的太空旅行梦还远吗?

来源:中国航天报作者:杨宇光责任编辑:李佳琦
2021-07-14 08:04

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布兰森在舱内漂浮画面

北京时间7月11日22时40分,美国维珍银河公司命名为“团结号”的太空船二号亚轨道飞行器将公司70岁的老板布兰森,以及其他3名乘客,连同2名驾驶员送上86公里的高空,完成了人类首次带有乘客的亚轨道太空旅行。

如果本月蓝色起源公司的“新谢泼德”首次乘组飞行也能成功,意味着人类亚轨道太空旅行的大幕正式开启,普通民众进入太空的时代到来了。

轨道旅游依然是亿万富豪的游戏

太空旅游并不是新鲜事物,早在2001年,美国亿万富翁丹尼斯.蒂托花了2000万美元,乘坐俄罗斯的联盟号载人飞船奔赴国际空间站,进行了为期8天的太空之旅。

丹尼斯·蒂托乘坐飞船返回地球

这样的旅行并不仅蒂托一人,从2001年到2009年,这样的旅行一共进行了8次,来自美国微软公司的富豪查尔斯.西蒙尼,在2007年到2009年进行了两次这样的太空旅行。

从半个世纪前美国完成阿波罗载人登月到现在,人类赖以进入太空的火箭发动机技术并没有革命性进步,性能最高的液氢液氧火箭发动机的比冲也只有400多秒,这就决定了迄今为止只能依靠多级火箭进入太空,再加上穿出大气层需要克服的阻力,以及进入环绕地球运行轨道所必要的高度,一般能够达到入轨要求的运载火箭,虽然其入轨速度大约为7.8公里/秒,但速度增量不会小于9.5公里/秒。

当前任何一种能够载人进入低地球轨道的运载火箭,都要消耗数百吨推进剂,而火箭技术和火箭发动机技术的复杂性,工作环境的恶劣性,以及运行过程中的各种危险,即便采用了可重复使用技术,进入轨道的成本也远远高于火箭所消耗的推进剂成本。

另外,进行轨道太空旅游的成本还不仅仅在于火箭,承载乘客的载人飞船的成本甚至比火箭更高。由于飞船需要维持乘客生命的环控生保系统,以及用于安全返回的推进、防热和降落伞等,再加上运营过程中发射场、测控支持等方面的开销,一贯以“低成本”标榜自己的SpaceX公司,也开出了超过5000万美元的轨道旅行价格。在可以预见的未来,轨道旅行依然仅仅是亿万富豪的游戏。

太空旅游两方面最吸引人

太空旅游最吸引人的地方有两个方面:一是体验独特的失重环境,二是在太空欣赏地球美景。

航天员在国际空间站拍摄的地球

从这两个方面来讲,并不一定需要进入环绕地球运行的轨道才能实现。当一个飞行器在大气层内利用火箭加速,并在火箭关机时达到3倍声速以上的速度,就有可能冲出大气层,其最高点达到80公里或100公里以上。

在这个过程中,火箭关机后乘客就能体验到数分钟的失重感觉。而飞行器飞到最高点附近时,也能够看到与在轨道飞行航天员完全相似的场景:弧形的地球边缘和漆黑的太空。

由于这一过程只需要达到1公里/秒多一点的速度,因此,远比进入轨道的火箭更容易实现,而飞行器再入大气层的过程也没有严重的气动加热,能够较为安全地返回地面。

普通人进入太空的最好选项

在维珍银河公司和蓝色起源公司尝试开展亚轨道太空旅游业务前,人类已经完成了数次亚轨道太空之旅,且都是由美国完成的。

布兰森触达太空时的情景

上世纪60年代,苏联航天员加加林完成人类首次轨道飞行后,由于当时美国的火箭运载能力还不够,但又急于送人上太空。因此,在1961年5月和7月,分别利用红石运载火箭将谢泼德和格里索姆乘坐的水星飞船送入亚轨道,其最高点分别达到187.5公里和190.31公里。由于亚轨道飞行的弹道特点,两名航天员在返回时承受了超过身体重量10倍的巨大过载。

从上世纪50年代开始的X-15火箭飞机计划,由B-52轰炸机作为母机在高空释放,然后X-15启动火箭发动机,也在1963年实现了两次高度超过100公里卡门线的亚轨道飞行。

蓝色起源公司和维珍银河公司分别采用了与半世纪前亚轨道飞行相似的技术路线。蓝色起源公司的新谢泼德火箭采用传统的垂直发射方式,并使用了较为先进的液氢液氧发动机,火箭关机后与乘员舱分离,并利用发动机在返回时实现垂直着陆并回收重复使用。而乘员舱在携带旅客享受太空美景和失重体验后,依靠降落伞和缓冲发动机实现安全着陆。

维珍银河公司在亚轨道太空旅游方面始终坚持火箭飞机+载机高空投放的技术路线。早在2004年,以技术验证为目的的白色骑士号载机就在高空投放太空船一号,并实现了超越卡门线的亚轨太空飞行。

在技术验证取得成功后,维珍银河公司又研制了尺寸更大的太空船二号和白色骑士二号,用于真正的商业亚轨道太空旅游业务,可以承载2名驾驶员和4名游客进入超过80公里的高空。按照美国宇航局和美国空军的标准,这已经能够取得航天员资格了,但距离国际公认的100公里卡门线还有一定距离。

维珍银河公司在该项业务的开发过程中并不是一帆风顺。为了在安全性和高性能之间取得平衡,该公司采用了独特的固液混合火箭发动机。它使用液态的一氧化二氮作为氧化剂,使用固态的端羟基聚丁二烯作为燃料,期间还为燃料的选择发生过动摇。

最为严重的是2014年,由于驾驶员误操作,火箭发动机还在工作时就打开了滑翔返回时才会用到的装置,导致一名驾驶员丧生、一名驾驶员重伤和首架太空船二号坠毁的严重事故。经过严格的事故调查和改进后,命名为“团结号”的第二架太空船二号才得以重返太空,并实现了首次承载旅客的太空之旅。

太空船二号亚轨道飞行器安全着陆

可以预见,随着维珍银河公司与蓝色起源公司在亚轨道太空旅游方面的尝试,该项技术会越来越成熟,成本会越来越低,以数万美元到数十万美元的价格去太空旅游。

尽管时间非常短暂,体验远不能和轨道太空旅游相比,但却是普通人进入太空的最好选项,会成为一个前景非常光明的产业。

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