文 | 經緯創投
9月10日,SpaceX的獵鷹9號(Falcon 9)飛船搭載著“龍”飛船,從佛羅里達州的肯尼迪航天中心發射成功,執行“北極星黎明”任務:由4名私人宇航員組成的機組人員將搭乘飛船,在為期5天的行程中,進入地球輻射帶,并計劃進行首次商業太空行走。
發射后不久,火箭一二級成功分離。火箭第一級成功降落在大西洋上的無人回收船上。發射12分鐘后,飛船與火箭順利分離,飛船進入軌道,北極星黎明任務發射成功。
未來幾天,機組成員們將前往距離地球約1400公里的飛行軌道完成首次太空行走任務,屆時宇航員還將穿上SpaceX全新設計的EVA太空服出艙。
這次航天任務,是繼NASA阿波羅計劃之后,半個多世紀以來,人類距離地球最遠的一次太空旅行。機組將穿過范艾倫輻射帶——被困在地球磁場中的高能粒子環,還將進行40余項實驗和首次商業太空行走。任務的逐步進行,將證明商業航天公司的能力。
如同馬斯克發文所說:“這將是史詩般的壯舉。”實際上,早在2022年2月,“北極星黎明”隸屬的“北極星計劃”就被提出,但出于種種技術原因,飛行拖延至今。雄偉的目標和超長準備時間讓這場太空新冒險備受期待。
那么,“北極星黎明號”承載了哪些「創造歷史」級別的任務?按照設想,“北極星計劃”接下來會如何發展?太空行走又為何意義重大?以下,Enjoy:
萬眾矚目的北極星黎明號,承載了哪些「創造歷史」的使命?
SpaceX出技術、Isaacaman出錢,又是熟悉的配方
北極星黎明號,是繼NASA阿波羅計劃后,人類在50多年以來抵達的距離地球的最遠距離——大約1400公里的飛行軌道。
馬斯克親自下場認證這一次任務的突破性:“這將是商業公司首次進行的太空行走,也是半個多世紀以來,人類距離地球最為遙遠的太空行走!”
北極星黎明號任務預計飛行5天時間,機組團隊實力雄厚。指揮官為億萬富翁Jared Isaacman;飛行員為他的長期合作伙伴——退役空軍飛行員Scott Poteet;醫療官和任務專家分別是SpaceX員工Anna Menon和Sarah Gilli。
作為私人航天飛行的常客,這并不是指揮官Jared Isaacman第一次出錢出力出人進行的太空飛行。他曾作為靈感4號任務指令長兼發起人,以雄厚的財力支付全部費用,成為“全員平民”出征太空中的重要成員。
同時,Jared Isaacman還合伙開辦了公司,擁有世界上最大規模的私人噴氣戰斗機編隊,并且參加過編隊飛行表演,創下輕型噴氣機環游地球的最快世界紀錄。他共參加了一百多場飛行表演,并將每場表演都獻給慈善事業。 飛行員
Scott Poteet則已經服役20年,飛行時長超過3200小時,是一名不折不扣的示范飛行員。結束空軍生涯后,他還曾擔任各類職務,如“靈感4號”項目的任務主任,即Isaacaman投資參與的那次“平民太空旅行”。 任務專員Sarah Gillis是SpaceX的首席太空運營工程師,負責監督宇航員培訓項目,包括幫NASA及商業飛行員制定課程和培訓。在龍飛船載人航天任務當中,她就已經提供過實時操作支持,也是當時的通信員。
任務專員及醫務人員Anna Menon同樣是SpaceX的首席太空運營工程師,管理宇航員操作的開發,曾服役于多個龍飛船執行任務,包括Demo-2、Crew-1、CRS-22、和CRS-23。值得注意的是,在SpaceX之前,她曾在NASA工作了7年,幫助整合國際合作伙伴工程師和醫療護理。
全精英團隊的組合,讓北極星黎明號的順利推進更具保障。
五天行程,任務滿滿
據Isaacman透露,此次任務還會有精彩的直播環節。
Day 1 :
機組人員將尋找微隕石軌道碎片風險最小的時間,以此確定北極星黎明號前往1400公里高度的具體發射時間。抵達190公里X1200公里的軌道后,機組人員將全面檢查。
Isaacman提到,機組將選擇在最低的高度進行穿越。這是基于整個任務會高空穿越南大西洋異常區兩到三次,因此所承受的輻射水平很高,幾乎是這次任務的全部輻射負荷。從數據上講,相當于在國際空間站上待了三個月。
Day 2:
機組人員計劃完成40多項實驗,并且為即將到來的重頭戲“太空行走”做足準備,提前測試艙外航天服。
Day 3:
萬眾矚目的艙外活動日,指揮官Isaacman本人將執行最為關鍵的太空行走活動,任務專家Sarah Gillis配合進行。另外兩位機組人員則在飛船內給予支持。
傳統的載人航天器一般都配有氣閘艙,這相當于正常氣壓和真空環境的過渡地帶,但飛船沒有配氣閘,出艙前飛船內就要全艙減壓至真空狀態,兩位留在艙內的機組成員都相當于置身外太空環境。
本次太空行走預計為兩個小時,被稱為“一個測試和開發的過程”,他們希望:「在有限時間內,盡最大可能了解宇航服和操作過程,并且研究太空輻射和太空飛行對人體健康的影響。」
據Isaacman說,四位機組人員都已經進行過大量訓練,以進行太空行走。
并且,太空艙內外都安裝了攝像機,將進行全程直播,一切敬請期待。
在太空行走過程中,SpaceX專門設計的EVA宇航服將派上用場。3D打印頭盔能夠應對太陽強光,搭配平視顯示器和攝像頭,能夠實時獲取宇航服的溫度、壓力和相對濕度等信息。
許多新型的熱管理紡織品和阻燃材料也被借用到宇航服設計中。要知道,這些材料之前都是應用在獵鷹火箭和龍飛船的軀干上!
這次飛行還將進行龍飛船通過星鏈進行互聯通信的首次載人運行測試。NASA也正在開展這一驗證。倘若成功,將能夠為未來的載人航天任務減少通信延遲問題,并且增加數據帶寬!
“北極星黎明”只是“北極星計劃”的三分之一
從提出到實施,鴿了足足兩年半
此次任務名為:“北極星黎明”(Polaris Dawn)計劃,實際上是Jared Isaacman載人航天計劃“北極星計劃”中的三分之一。
事實上,這一計劃在2022年2月14日便被提出:SpaceX聯合Isaacman宣布全面啟動“北極星計劃”,SpaceX出技術,Isaacman出錢,強強聯手以突破私人太空飛行的極限。
原定于“不早于2022年第四季度”的發射計劃,受制于EVA宇航服的設計(實際上今年5月才剛剛亮相)、SpaceX測試衛星間激光通信鏈路的技術問題,先是推遲到2023年3月,又是推遲到2023年年中,隨后接連推遲到2024年4月、7月和8月。
2022年剛官宣時,航天任務和機組成員就已經確立下來。在一鴿再鴿中,“北極星計劃”的亮相愈發增添了一層神秘色彩。
回顧一下,當時,“北極星計劃”設置了3次載人航天任務,分別為:
北極星黎明號(Polaris Dawn)
北極星2號(Mission II)
北極星3號(Mission III)
此次進行任務的“北極星黎明號”,便是太空行走的第一趟。按照當時的任務計劃,此次探索將為后續科研開展提供支撐。這次任務將證明商業航天公司的能力,同時也為未來的航天項目打下了堅實的基礎。
北極星黎明號任務:
SpaceX 的獵鷹 9 號火箭,從佛羅里達州肯尼迪航天中心的 39A 發射場發射,支撐北極星黎明任務的順利開展。
Dragon 和 Polaris Dawn 機組人員將在軌道上停留長達五天,飛行的高度比任何已有的 Dragon 任務都要高,并且將嘗試達到有史以來飛行的最高地球軌道。
Polaris Dawn 的機組人員將進行太空行走,支持旨在促進地球上人類健康和未來長期太空飛行中對人類健康的理解的科學研究,并率先測試在太空中基于 Starlink 激光的通信。
北極星2號任務 :
以北極星黎明為基礎,這項任務將繼續擴大未來載人航天任務、太空通信和科學研究的延展度。
北極星3號任務:
星艦(S20)完成首次載人航天飛行!——成為世界上第一個完全可重復使用的運輸系統,旨在將船員和貨物運送到地球軌道、月球、火星和更遠的地方。
太空行走,為何意義重大?
太空行走,發生在艙外活動(Extravehicular Activities, EVA)中,是指航天員離開航天器后,在地球大氣層以外的空間進行活動。根據不同任務類型,太空行走持續的時間可達5-8小時。
太空行走能夠支撐較為重要的艙外作業,包括但不限于:科學實驗、線纜連結、調試設備、修理航天器等。
也許在今天看來,太空行走已然是一件稀松平常的事情,但先驅者們卻曾冒著「流浪銀河系」的危險去挑戰和冒險。 太空行走第一人阿列克謝·列昂諾夫(Aleksei Leonov)在1965年成為上升2號的宇航員,嘗試人類首次進行太空行走。
當時,人類的第一件艙外宇航服,受環境影響,膨脹了。
宇航服中的他,難以做出大幅度動作,體溫也隨之升高,面臨著無法返回飛船的困境。甚至,地面人員選擇了切斷本在直播的信號。
列昂諾夫只能自行判斷。為了讓腳線順利進入氣密艙,再抬手關上艙門,他選擇了冒著缺氧的風險,將宇航服放氣,一頭扎進氣密艙,并且想盡辦法關閉艙門。那一身膨脹、高溫、濕透的宇航服中,一直備有一顆自盡用藥。
幸運的是,他解除了上升2號的第一次危機,驚險之中完成了人類首次太空行走。在返回地球的過程中,他接連經歷自動著陸系統故障、“方向盤”失控、著陸點偏移、軌道艙分離失敗、落入冬天的森林進行荒野求生的挑戰。
除了危機、還是危機。
救援人員,滑雪抵達現場
救援人員滑雪抵達,滯留1天后,帶著他滑雪離開。死里逃生的他,完成了最艱險的首次太空漫步。甚至被稱為“此人不能在太空中被帶走”的代表。在這以后,獲取了經驗教訓的人類,繼續嘗試太空行走,并且完成了多次艙外活動與實驗。
當時,這項技術主要是為了登月,而現在,空間站建設、設備維修、采集樣本、科學研究,都緊緊依賴著出艙活動。 目前,一般而言,宇航員需要針對太空行走進行長期的專業訓練,部分訓練模式還會利用到虛擬現實。
宇航員楊宇光曾提到:“太空行走是高風險行為。”失重或者微重力條件對人類體力考驗極大。以神舟十二號為例,航天員準備出艙時,先穿上一個“通風液冷服”,用以通過水作為冷卻液降溫;隨后,再針對屏蔽輻射等進行準備,最后穿上乳白色的艙外航天服。 在太空真空條件下,太陽輻射到一平方米大小的能量是1300多瓦,航天服必須反射掉如此大的能量。同時,空間碎片的未知軌跡可能會穿透航天服,造成失壓和缺氧。因此,盡管太空行走的技術條件一直在進化,但出艙活動的風險,永遠不可能等于0。
馬斯克曾提到:“只有首先看到事情的可能性,才會有發生的機會。”每一次嘗試,都有可能抵達。每一次抵達,都意味著新的出發。
銀河面前,沒有絕對的掌舵者。偉大,正是在于不甘渺小。從仰望到會面,宇宙的未知值得期待。現實的每一步腳印都在告訴我們:大膽擁抱未來!
References:
1.https://x.com/elonmusk/status/1825318147974373766
2.https://www.spacex.com/updates/
3.“全員平民”出征太空,一人還是中獎白送 by 果殼
4.“北極星計劃” - 美國商業航天的下一個里程碑 by 全球航天事件
5.太空行走是怎么回事?by 全球航天事件
6.人類首次商業太空行走在即!SpaceX確認下周一凌晨發射,馬斯克又要創造歷史:史詩般壯舉 by 量子位
7.人類首次太空行走,背后是險象環生和絕地求生 by 果殼