中国商业航天还有多远？龙飞船首次载人升空！美国9年如何重启？

美国商业航天企业Space X再次创造人类航天业的新历史。因天气原因错过第一次发射机会后，北京时间5月31日凌晨3时22分，Space X的猎鹰9号火箭和载人“龙飞船”（Crew Dragon）成功发射，其搭载的两名NASA宇航员 Doug Hurley与Bob Behnken将前往国际空间站执行任务。

在猎鹰9号火箭发射9分34秒后，该火箭成功降落在“当然我们仍然爱你”（Of course we still love you）的无人海上平台上，这已经是SpaceX第52次火箭回收。Space X预计，在发射升空19个小时后，即北京时间6月1日晚上10时30分，龙飞船将对接国际空间站和谐号美国舱段。

此次发射之所以备受重视，是因为这是2011年航天飞机亚特兰蒂斯号退役后美国本土首次载人航天发射。在过去近9年时间里，NASA的宇航员只能依赖俄罗斯的 “联盟”号飞船前往国际空间站，美国需要为每个宇航员支付8500万美元的费用，而Space X的费用仅需5500万美元左右，主要是Space X 80%的火箭可回收，而俄罗斯航天局的火箭无法做到这一点。

此外，这也是航天史上首次由私人公司完成的载人航天——在这之前，全球只有美国、俄罗斯和中国掌握载人航天技术，而Space X成为首个掌握载人航天技术的私人公司，这无疑是全球商业载人航天产业的历史性突破。

因此，Space X此次发射任务受到美国各界乃至全球的关注。在5月28日和5月31日两次发射中，美国总统特朗普、副总统彭斯均到佛罗里达州肯尼迪航天中心观看发射现场情况予以支持。

“对于我和所有在Space X的人来说，这将是美梦成真。”Space X创始人埃隆马斯克在发射前向两位宇航员表示，希望此次发射能激发更多儿童的航天梦，“希望他们有朝一日会想穿上这件宇航服。”

值得一提的是，两名NASA宇航员前往发射台的交通工具是马斯克旗下另一家公司特斯拉提供的Model X——很显然，马斯克不愿意放弃任何一个能为特斯拉打广告的机会。2018年Space X首次发射猎鹰重型火箭（Falcon Heavy），马斯克将特斯拉旗下的Roadster放进其中，让其成为人类历史上第一辆进入太空的车辆。

事实上，NASA早在2015年就向Space X下订单，希望2017年能让美国宇航员搭载龙飞船前往国际空间站，不过Space X的进度较为缓慢，直至今年才正式履行当年的承诺。

按照马斯克的规划，Space X将承担起火星开发的任务，为此公司在去年发布“星舰”Starship，理想目标是在2022年向火星发送第一个货运任务，首要任务是确认火星水资源以及建立电力、采矿和生命支持基础设施；其次是运载货物和机组人员，目标是在2024年完成，主要目标是建造推进剂仓库并为将来的飞行做准备。

除了载人抵达外太空，马斯克表示Starship也可以用于地球上的洲际飞行，以超越飞机的速度将乘客从一个城市运送到另一个城市。他预计，未来从纽约到巴黎的飞行时间大约只需要30分钟。

不过，Starship在北京时间5月30日凌晨2时49分发生爆炸，其是Space X的第4艘原型星舰美国挑战者号宇宙飞船爆炸，目前公司尚未对爆炸原因作出解释。

除了火箭发射业务外，Space X近年还积极发展其“星链”计划，目标是构建覆盖全球的卫星互联网，公司计划在今年发射约1600颗卫星，以率先为服务美国北部和加拿大用户提供服务，“星链”计划远期目标是4.2万颗卫星运营，有望成为实现6G的基础设施。

中金公司在研报中预计，Space X的星链计划如果能在2020年完成第一批1600颗卫星的部署并开始商业服务，将有望在2025年前后实现盈亏平衡，到2027年成为全球服务超过1000万用户的卫星互联网运营商。

在此次发射前，Space X宣布公司获得共3.462亿美元资金的新一轮融资，据CNBC的报告显示，Space X的估值约为360亿美元，是目前全球估值最高商业航天企业。

■观察：中国版Space X还有多远的路要走？

在Space X和国内相关政策解冻的刺激下，一批民营火箭企业在2015年前后冒起，中国的商业航天产业开始进入探索期，不少民营火箭企业在2018年获得风投的青睐，如蓝箭航天、零壹空间和星际荣耀均获得数笔融资，这些公司也相继发射数枚自研火箭。

不过与Space X相比，国内的民营火箭企业或多或少难以与之相提并论，除了成立时间短，这些民营火箭公司的资金相对短缺。航天技术专家黄志澄认为，Space X和蓝色起源(Blue Origin)背后的金主是互联网大佬马斯克和贝索斯，而中国民营火箭企业的资金主要来自融资，对于商业航天这样回报周期较长、风险较大的产业，社会资本相对比较谨慎。

由于资本寒冬，2019年至今获得新一轮融资的民营火箭企业寥寥无几，民营火箭企业的市场前景亦不甚明朗，虽然星座互联网被纳入到新基建范围里，但民营火箭企业仍需加快火箭的研发进度，才能真正为商业卫星公司提供发射服务。

以往火箭的发射成本高昂，但Space X的回收火箭取得成功后，国内的民营火箭企业也朝着回收火箭的目标前进。近期星际荣耀“焦点一号”可重复使用液氧甲烷发动机成功完成二次启动长程500秒试车，为其双曲线二号可重复使用运载火箭奠定技术基础；蓝箭航天朱雀二号火箭控制系统与天鹊80吨液氧甲烷发动机匹配验证成功，顺利完成三次摇摆试车点火试验。

两个时代的更迭：从航天飞机到龙飞船

道格拉斯·赫利，这位前美国海军陆战队战斗机飞行员，既是上一个时代的送别者，也是新时代的启幕人。

2011年7月8日，赫利与另外3名同事共同乘坐亚特兰蒂斯号航天飞机，前往国际空间站实施补给任务。这是航天飞机历史上的最后一次飞行，30年里航天飞机飞行135次，既获得过无数荣光，也留下了挑战者号与哥伦比亚号失事的悲怆。

自此以后，航天飞机全部退役，告别太空。

2011年7月8日，亚特兰蒂斯号航天飞机执行航天飞机最后一次飞行任务。图/NASA

如今，“老司机”赫利再次出山，参与美国重启载人航天后的第一次飞行任务，一个人将两个时代衔接了起来。在亚特兰蒂斯号里，赫利的角色是指挥官，此次任务中他的角色是掌控与发射、着陆、回收有关的操作。

任务中另一位航天员罗伯特·贝肯，也是经验丰富的前航天飞机乘员，曾于2008年和2010年两次执行太空任务。他在太空中停留了708个小时以上，并6次实施太空行走，共计超过37个小时。贝肯此次负责交会对接、解除对接以及飞船与空间站处于对接状态期间的各项工作。

一切顺利的话，“载人龙”载着两人飞行19个小时以后，将与空间站对接，两人随后进入空间站。此次任务中的“载人龙”可以与空间站合体运行110天左右，而NASA要求“载人龙”能在轨运行至少210天。

“载人龙”与国际空间站对接效果图。图/NASA

两名航天员何时返回还不能确定。从最初7天短暂试飞任务，升级为30至119天正式任务，目前看来从一个月到四个月都有可能，NASA至今没有给出最后时限。

“NASA也有点左右为难。”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩说，一方面飞船受其半包围体装式太阳能电池板使用寿命限制，这种曲面电池板因受热不均可能造成性能衰减，从而影响飞船停靠空间站的时间；另一方面，由于空间站目前只有一名美国航天员，而要完成的任务很多，所以NASA希望刚去的两名航天员可以工作久一点，帮助完成一些复杂的出舱作业任务。

任务结束后，飞船将搭载航天员自动脱离空间站，再入地球大气层，在佛罗里达大西洋海岸附近溅落海中，被SpaceX的救援船打捞。

这一切流程，都在去年3月的第一次验证任务中预演过了。当时，“载人龙”完成无人往返国际空间站，成为首个自动与国际空间站对接的美国载人飞船。

2019年3月8日，“载人龙”完成无人试验飞行后溅落佛罗里达州东海岸约200英里处海面，被救援船打捞。图/NASA

“载人龙”：新一代载人飞船的诞生

此次任务是“载人龙”飞船第二次验证任务美国挑战者号宇宙飞船爆炸，也是最后一项主要试验任务。试验成功后，“载人龙”将拿到NASA的“牌照”，未来执行运送航天员往返国际空间站的任务。

利用迄今最安全、最先进的系统之一，SpaceX正率先帮助美国恢复载人航天能力。

从外观来看，与以往全球各类飞船相比，“载人龙”充满科幻感，似乎是另一个世界的产物。

“载人龙”外观，为乘员舱和非密封舱两舱式设计，充满科幻感。图/SpaceX官网

庞之浩认为，“载人龙”的设计理念非常具有未来感，改变了以往载人飞船“重功能，轻设计，无美感”的通病。例如，“载人龙”比货运龙飞船更苗条圆润，设计有4扇舷窗，大幅扩展了航天员视野，航天员出入飞船的进出臂也更加现代和科幻。

飞船内部设计也十分简洁，庞之浩感觉“与特斯拉汽车内部设计很相似”。整个乘员舱看起来就像一辆豪华轿车，一共有7个真皮斗式座椅，上层4个下层3个，采用碳纤维和阿尔坎塔拉织物材料。

连航天员的航天服，也不再是以往臃肿的模样。航天服以白色为主调，配搭黑灰色，苗条贴身，更像是一套赛车服。据悉，SpaceX创始人埃隆·马斯克专门从好莱坞请来服装设计大师Jose Fernandez设计了航天服的外观，后者曾为蝙蝠侠等超级英雄设计服装。

执行此次任务的两名航天员身着新型航天服。图/NASA

更具革命性的变化在于飞船使用了大量新技术和新材料。庞之浩介绍，“载人龙”是一艘完全自动驾驶的宇宙飞船，可以实现全程自动化飞控、全自动对接空间站、全自动应急处理各项预案等，也可以切换到人工操控，受到总部飞行控制中心监控。

相比以往的载人航天器，“载人龙”的信息化水平大幅提高。其操控台由3块可移动的大型液晶触摸控制屏组成，是驾驶控制的关键，操作过程与使用iPad接近。航天服上的手套兼容触摸屏，航天员戴着手套就可以操作。

庞之浩认为，“载人龙”的最大特点当属首创的新型发射逃逸系统。以往载人飞船都使用逃逸塔作为救援手段，而猎鹰9号发射“载人龙”过程中如果出现故障，飞船将利用自身8台“超级天龙座”发动机系统进行发射逃逸。

今年1月19日，“载人龙”飞船完成了发射中逃逸试验，飞船装配的“超级天龙座”发动机点火，将飞船推离火箭。图/SpaceX官网

这种集成式发射逃逸方案的好处在于，飞船具备全程逃逸能力。也就是说，如果采用传统逃逸塔方案，飞船只有在点火后短暂时间内才能弹射逃生，再升高就无法自救了。而“载人龙”发射期间如果遇险，发动机将立即启动，将飞船推离火箭，抵达安全地带降落，即在上升阶段任何时刻都能逃逸。

今年1月19日，“载人龙”飞船完成了发射中逃逸试验，为“载人龙”首次真人秀做完了最后也是最关键的铺垫。

载人航天复苏，NASA瞄准2024年登月

航天飞机退役后，美国如何再次将航天员送入太空，一直是个尴尬的问题。

9年里，美国只能依靠俄罗斯的联盟号飞船，送航天员往返空间站。不过，俄罗斯的“船票”价格一路飞涨，单人舱位费已破纪录地高达近9000万美元，15年间几乎飙升400%。

NASA一份报告显示，截至2019年7月，美国航天局为美国与伙伴国航天员往返国际空间站，累计购买了联盟号飞船70个座位，总金额达39亿美元。

美国其实从未放弃重新研发自己的天地往返载人工具。在航天飞机退役前的2010年，NASA就投资了5000万美元，激励蓝色起源、波音等数家私营航天企业加入商业载人航天计划，开发载人运输系统。2011年，SpaceX也加入进来，NASA向4家公司授予近2.7亿美元经费支持。

2014年，NASA最终选定波音与SpaceX，总共授予68亿美元的订单，用以研发载人航天运输系统。两家公司分别研制出了“星级航船（CST-100 Starliner）和“载人龙”飞船。

2014年，埃隆·马斯克在SpaceX总部首次公布第二代龙飞船即“载人龙”飞船的外观。图/NASA

本土企业研发的飞船，将大大降低NASA的成本。NASA在商业载人航天计划启动之初，就给私营航天企业提出了三个要求：安全、可靠和经济。根据去年NASA发布的一份商业载人计划报告，按计划，“载人龙”飞船单个舱位费只有5500万美元，远低于俄罗斯联盟飞船目前9000万美元的价格。

节省下来的资金，NASA有着更重要的用途。

从航天飞机时代的“国有”体制转向飞船时代的“商业”模式，NASA有着自己的考量。NASA希望让私营企业接过近地轨道载人航天运输的任务， 自己可以腾出手来，集中精力为深空探测任务研发更具高难度的飞船和火箭。

早在2004年，美国就提出了太空探索远景计划，计划研发一种新型的飞船，足以将航天员送往地球轨道之外的地方。这艘飞船后来被命名为“猎户座”，与之搭配的火箭是新一代重型火箭SLS（太空发射系统），这两者是NASA未来载人深空探测的主力手段。

NASA宣称，商业载人航天计划将是一个转折点，为未来载人飞向月球、火星乃至更远星球的探索奠定基础。NASA已经宣布，将在2024年让航天员重返月球，其中包括一位女性，载人登月运用的组合就是“SLS＋猎户座”。

不过，“猎户座”和SLS研制进展缓慢、费用高昂，首次非载人合练已经推迟到2021年，NASA 投入的总费用逼近400亿美元。

SpaceX迈开载人航天第一步，火星计划已经启动

SpaceX能够成为NASA在商业载人航天领域的两家合作企业之一，优势非常明显。自2012年以来，SpaceX的货运龙飞船一直往返于国际空间站与地面，为空间站运输货物，迄今已经21次前往空间站。

2014年9月23日，空间站内的航天员举起相机拍摄一艘接近空间站的货运龙飞船。图/NASA

“载人龙”的研发也是建立在货运龙飞船的基础上。“载人龙”与货运龙飞船都采用两舱式设计，只是上半部分不同，分别为乘员舱和货运舱。为实现龙飞船快速从货运舱转换成乘员舱，除了乘员逃逸系统、生命保障系统和船载控制系统等与载人有关的特设系统外，“载人龙”乘员舱和货运龙飞船的货舱在结构上几乎是相同的。

相比之下，波音的载人航天进展略显迟滞。星际航船在2019年12月进行了首次无人测试飞行，当时出了故障，没能与空间站成功对接。目前波音公司正计划自费进行第二次无人驾驶试飞，希望奋起直追，在2021年之前向空间站发射载人的星际航船。

庞之浩说，美国在近地轨道的商业载人航天计划，采用官方发包、发射商承包的商业模式，将为NASA节省大约200亿-300亿美元。所以“载人龙”此次任务如果成功，不仅是美国重启载人航天的关键一战，也将开启商业载人航天新时代。

值得一提的是，马斯克的野心并不比NASA小。“载人龙”仅是SpaceX载人航天计划的一小步，SpaceX更宏大的星际飞船计划（Starship）已经启动研发，其中的火箭据称近地轨道运载能力将超过100吨，而飞船将具备载人登陆火星的能力。

对于号称以移民火星为终极梦想的埃隆·马斯克，星船计划无疑才是更重要的任务。