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龙飞船:有梦想的星际快递小哥

2018-05-09 17:31 来源:科普中国-军事科技前沿 

  出品:科普中国

  作者:武 振

  监制:光明网科普事业部

  操一舟以游天海,穿群星以享无极,这是人类自第一眼注视浩渺的宇宙以来就拥有的梦想。在好奇心的感召下,一部部航天器被不停地投于天地之间。

  近日,美国SpaceX公司的“龙”飞船从国际空间站返回地球,带回超过1800千克的货物和科学实验样品。“龙”飞船是世界上第一款商用航天飞船,主要负责把人类和货物送入近地轨道。这一次是它第14次为美国航天局和空间站送“快递”,历时33天,圆满地完成了任务。

龙飞船:有梦想的星际快递小哥

  “龙”飞船的外形是一个传统的钝锥形弹道胶囊与一个鼻锥形帽设计。高6.1米,底部直径3.7米,重4200公斤。最多可载7名机组人员,有14立方米的货运空间和1.27米的正方形对接口,可将3310公斤的货物送到近地轨道或运回地球,续航时间为1周至2年。飞船由3个部分组成:一个整流罩,一个可以用来搭载宇航员或运输货物的密封舱,以及不密封的行李舱。内置两组太阳能电池板,以及热辐射器等,能够执行多次飞行任务。

  诞生于一个伟大的梦想

  此前,航天项目一直是由各国政府主导的,美国一直执太空领域之牛耳,投起钱来从不小气。可近几年美国钱袋子瘪了,财大气粗的美国航天局发现“地主家也没有余粮”了。以至于美国航天飞机退役后,向国际空间站运送人员和货物必须依靠俄罗斯。

  为改变这种状况,美国政府和航天局开始鼓励私营企业开发往返空间站和地面的货运/载人飞船,以推动太空活动商业化。一直梦想带领一百万人移居火星的“硅谷钢铁侠”埃隆·马斯克有了大展拳脚的机会。作为亿万富翁的马斯克是个富有实干精神的梦想家,他认为有必要激发大众已经丧失的对未来的雄心和希望,使他们重拾对探索、征服未知和技术创新的热情。制造安全且廉价的星际飞船,是开启火星探索和火星定居这一宏大计划的序曲。

龙飞船:有梦想的星际快递小哥

  为此,他带领着一群和他怀有一样梦想的火箭专家创办了SpaceX公司,非常真诚地开始研究星际之旅这件事。从一开始,马斯克设计“龙”飞船的初衷就不是简单为了赚钱,他想把人类送上火星,想要实现星际航行,想要推动人类成为一个可移居多行星的物种。对他来说,宇宙才是远方的诗。当时,很多批评家认为他不可能成功,马斯克遂以“龙”这一神话动物来命名飞船,表明了要造出“魔法之龙”的决心。

  经过夜以继日的工作,历经坎坷,2010年12月,凝聚着马斯克全部心血的“龙”飞船搭载“猎鹰9号”火箭,成功发射升空进入地球轨道。2012年5月,“龙”飞船与国际空间站成功对接,成为有史以来首艘造访空间站的商业飞船。10月,首次向国际空间站运送重达455公斤的货物。“龙”飞船的发射活动,开启了太空运载的私人运营时代。时任美国航天局局长博尔登宣称,“龙”飞船的成功标志着“美国再次成为太空探索的领头羊”,其重要性“怎么评价都不为过”。这个壮举,目前也仅有美国、俄罗斯、中国、日本、印度和欧空局6个国家或政府机构能完成。

  融合了一批先进的理念

  作为硅谷“大佬”,马斯克非常注重成本意识。毕竟,阻挡人类继续向太空迈进的一个重要因素,就是花费太过巨大。

  为此,“龙”飞船在设计时,将控制成本作为核心目标,而降低成本的关键在于可重复使用。“龙”飞船使用新型耐高温材料PICA-X。这种材料自身可以吸收热量,能禁受住飞船从月球或火星重返大气层的高温,保证了飞船进入大气层时温度不至于升得太高,而制造成本只有其他耐热材料的1/10 。

  “龙”飞船的侧面安装有18个德拉科推进器,用以提供动力,并可以控制飞船在一个非常精确的位置降落。飞船靠近太空站时,通过被太空站的机械臂抓住实现对接。飞船使用搅拌摩擦焊接,极大地减少了铆钉的数量,提高了稳定性。

  经过马斯克的努力,“龙”飞船目前向空间站运货的成本可保持在2000美元/公斤左右,2019年平均成本有望降到1100美元/公斤。以至于悠闲的美国航天局可以向空间站运送咖啡机,甚至冰淇淋。不禁让人想到二战时美军动用运输机向前线送可口可乐和香烟的典故。

  拥有一套复合的技能

  “龙”飞船对任务的适应能力很强,也很灵活,在确保往近地空间送“快递”的同时,也能够执行载人航行的任务,覆盖近地轨道和未来载人深空往返运输任务的需求。为了能快速地在货运与载人之间转变,除乘员运输时必要的逃逸救生系统和生命保障系统之外,两种飞船的构型几乎相同。据悉,SpaceX公司已接收两名富豪的申请,计划在年内开启环月飞行之旅,率先开辟环绕月球轨道飞行的商业航班。

龙飞船:有梦想的星际快递小哥

  “龙”飞船的运输能力与第一代航天飞船相比大大提高,航天员的数量由3人增加到7人以上,在提高运输效率的同时,在使得乘组成员执行复杂任务的能力大幅度增强,这对后续载人登月和登火星,实现外星基地的建设以及资源的原位利用尤其重要。2018年“龙2”载人飞船将启动,开始全自动对接国际空间站,并为美国航天局运送宇航员。

  未来的“龙”飞船可以运载100名乘客,像公交车一样把乘客安全送达火星表面,再重新返回地球,等待下一次运输任务,每人只需要20万美元。(以上图片均来源于百度)

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[责任编辑:赵清建]

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