首次自動(dòng)對接！美國離本土載人航天又進(jìn)一步，SpaceX成功抵達國際空間站

成功與否，5天后便見(jiàn)分曉。

剛剛，在飛行近24小時(shí)后，SpaceX的載人龍飛船完成了與國際空間站的首次自動(dòng)對接任務(wù)。

3日19時(shí)，載人龍飛船飛抵國際空間站附近，在全程不依靠后者機械臂且空間站保持運行的情況下，通過(guò)自身空間交會(huì )系統完成了首次自動(dòng)對接任務(wù)（兩個(gè)航天器在空間軌道上合并且在結構上連成一個(gè)整體的過(guò)程被稱(chēng)為“空間交會(huì )對接”）。

據NASA介紹，為測試載人龍飛船逃逸系統，在離國際空間站120米時(shí)進(jìn)行了一次后退，大約退至180米再次向空間站靠近；到二者距離20米時(shí)此次空間交會(huì )對接正式開(kāi)始，在先通過(guò)對接結構進(jìn)行軟對接后，指揮中心下達了最后確認指令，飛船最終與國際空間站成功硬對接，穩定固定在國際空間站上。

被動(dòng)對接和主動(dòng)對接

作為載人航天三大基礎技術(shù)之一，空間交會(huì )對接技術(shù)分為被動(dòng)對接和自動(dòng)對接兩種方式，而掌握該技術(shù)是建設國際空間站的前提條件。除此之外，該技術(shù)還是解決空間站補給、維修以及應急情況下航天員救援等關(guān)鍵。但實(shí)現該技術(shù)并不容易。

如果要用幾個(gè)詞來(lái)定義空間交會(huì )對接的話(huà)，那就是“撞得上、彈不開(kāi)、撞不壞”。

但對于航天器來(lái)說(shuō)，極快的飛行速度以及復雜的宇宙環(huán)境，任何細小的偏差都很有可能導致對接失敗。因此，空間交會(huì )對接是一項對精度、可靠性要求極高的航天技術(shù)，且風(fēng)險極高。而SpaceX則是第一家實(shí)現飛船與國際空間站空間交會(huì )對接的商業(yè)公司。

早在2012年10月，SpaceX貨運龍飛船就與國際空間站進(jìn)行過(guò)首次對接，只是當時(shí)采取的是被動(dòng)對接方式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是當龍飛船飛抵國際空間站附近時(shí)，后者會(huì )“伸出”機械臂將飛船拉入空間站，再進(jìn)行貨物卸載任務(wù)。依靠這種方式，SpaceX在此后先后為NASA執行了多次空間站補給任務(wù)，但這種方式并非萬(wàn)無(wú)一失。

2017年2月，龍飛船在快要飛抵國際空間站僅1600米時(shí)，因計GPS定位失誤突然自動(dòng)終止了對接，以致該貨運補給任務(wù)推遲。所幸當時(shí)俄羅斯也發(fā)射了一艘貨運飛船，才沒(méi)有給空間站工作人員造成供給困擾。但顯然，無(wú)論對于SpaceX還是NASA來(lái)說(shuō)，這次的任務(wù)失敗都是不能輕易抹去的。此次實(shí)現自動(dòng)交會(huì )對接，是具有里程碑式意義的。

而實(shí)際上，中國早在8年前就已實(shí)現了兩大航天器的自動(dòng)交會(huì )對接。

2011年1月，“神州八號”順利升空，并在兩天后與此前發(fā)射的“天宮一號”進(jìn)行自動(dòng)交會(huì )對接，形成了一個(gè)小型空間站。此后，我國又完成了“神舟十一號”與“天宮二號”自動(dòng)交會(huì )對接任務(wù)，為中國載人航天和建立國際空間站打下了堅實(shí)基礎。

圖 | 神州八號與天宮一號自動(dòng)對接

毋庸置疑，對于載人航天來(lái)說(shuō)完成自動(dòng)交會(huì )對接已是成功的一半。而SpaceX很有可能成為幫助美國重返載人航天陣列的最大功臣。

一波三折，SpaceX載人航天任重道遠

在載人航天領(lǐng)域，美國也曾是領(lǐng)軍之一，也是較早開(kāi)展航天活動(dòng)的國家之一。數據統計顯示，僅從1960年到1984年底，美國便先后完成了5項載人航天計劃，共計46次載人航天任務(wù)。其中便有著(zhù)名的阿波羅載人登月計劃。

但1986年，美國發(fā)射的“挑戰者”號航天飛機在升空約1分12秒后突然爆炸，機上七名宇航員全部罹難，造成了美國56次載人宇宙飛行活動(dòng)最大的災難。

2003年，因機身隔熱瓦故障，“哥倫比亞”號在返航時(shí)遭遇解體，機上7名宇航員全部罹難，再次給美國載人航天活動(dòng)帶來(lái)重創(chuàng )。

無(wú)奈之下，美國決定在2011年7月“亞特蘭蒂斯號”安全著(zhù)陸后，結束自己曾經(jīng)輝煌的載人航天時(shí)代，暫離載人航天陣列。自此，美國陷入了“花錢(qián)租借”的尷尬境地。

為了保證國際空間站的繼續運營(yíng)和其中工作人員的正常供給，美國不得不與俄羅斯達成合作，以“租借”的方式通過(guò)“聯(lián)盟號”飛船幫助自己運送宇航員前往國際空間站。

一開(kāi)始，俄羅斯給出的報價(jià)是每名宇航員2500萬(wàn)美元，這對于航天飛機單次5.25 億美元的發(fā)射成本來(lái)說(shuō)確實(shí)很低。但此后近9年時(shí)間里，俄羅斯方面多次提價(jià)，到最近一次發(fā)射，價(jià)格已經(jīng)漲至8100萬(wàn)美元。高額的費用以及“租借”的壓力，讓美國不得不考慮加快自主載人航天進(jìn)程。

其實(shí)從2009年開(kāi)始，美國便已轉換思路，將太空活動(dòng)的重心轉向商業(yè)運作。此后，NASA先后與SpaceX、波音等商業(yè)航天公司達成合作，在商業(yè)航天領(lǐng)域持續發(fā)力。其中，便有NASA與SpaceX簽訂的價(jià)值達16億美元的“龍飛船航天任務(wù)”。計劃中，SpaceX至少需要通過(guò)龍飛船為NASA執行12次無(wú)人飛行任務(wù)，并為太空站運送補給物資。

從2010年開(kāi)始，龍飛船便開(kāi)始進(jìn)行試飛測試，到2012年5月成功與國際空間站實(shí)現首次對接。此后，在龍飛船相繼執行了多次貨運任務(wù)之后，2014年，NASA與SpaceX簽訂了一份新的價(jià)值26億美元的商業(yè)合同——建造載人版龍飛船。

而這份合同終于在昨天看到希望了。

昨天15時(shí)50分，載人龍飛船搭乘獵鷹9在佛羅里達州肯尼迪航天中心發(fā)射升空。發(fā)射12分鐘后，龍飛船與二級火箭分離并成功進(jìn)入初級軌道，開(kāi)始飛往國際空間站。

而這次發(fā)射的成功與否，決定了美國已經(jīng)停滯近9年的載人航天計劃是否能夠重新啟動(dòng)。但事實(shí)上，在SpaceX原本的計劃中，這次發(fā)射應該在2017年便進(jìn)行的，卻因技術(shù)及天氣等原因多次推遲。

今年1月24日，SpaceX進(jìn)行了載人龍飛船的靜態(tài)點(diǎn)火試驗，用以測試獵鷹9號的性能。而如果此次首飛測試成功，該公司便將在今年6月進(jìn)行一次中止測試。如果一切順利，SpaceX便會(huì )在7月執行首次載人航天任務(wù)，運送兩位航天員前往國際空間站，成為全球首個(gè)完成載人航天任務(wù)的商業(yè)航天公司。

毋庸置疑，對于此次發(fā)射無(wú)論是SpaceX還是NASA都極為重視。就在發(fā)射前的幾個(gè)小時(shí)，NASA局長(cháng)Jim Bridenstine還激動(dòng)的表示，“這是自 2011 年航天飛機退役之后，美國最接近本土載人航天的時(shí)刻。”

據了解，此次發(fā)射的龍飛船共有7個(gè)座位、4扇窗戶(hù)，整體空間相對寬敞，航天員還可通過(guò)窗戶(hù)看到飛船外面的景象。

而為了節省成本，載人龍飛船沒(méi)有安裝整流罩（成本大約500萬(wàn)美元），也因是無(wú)人試驗飛行和安裝了新的逃逸系統沒(méi)有設置逃逸塔。而值得一提的是，龍飛船底部隔熱層可重復更換，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是該飛船可重復執行任務(wù)，此后要進(jìn)行的中止測試用的飛船就是現在這艘。

和貨運飛船相比，載人龍飛船在各個(gè)方便都有了很大的提升，例如成員損失率平均不得高于1/270（270次飛行中不得損失超過(guò)1位宇航員），而俄羅斯聯(lián)盟號飛船的指標為1/110，航天飛機通常為1/80。足見(jiàn)載人龍飛船在安全性方面的要求是極為嚴苛的。

除此之外，載人龍飛船對飛行環(huán)境的要求也非常高，整個(gè)飛行過(guò)程中航天員承受的過(guò)載不得超過(guò)3G（地球重力加速度的3倍），而一般懸掛式過(guò)山車(chē)的最高過(guò)載即可達到5G。因此，此次SpaceX在龍飛船上放置了一個(gè)假人，該假人身上裝有多個(gè)傳感器，用來(lái)收集數據為此后實(shí)驗提供幫助。

按照計劃，此次載人龍飛船將將為空間站的6名宇航員補給大約200公斤的物資和設備，并于3月8日離開(kāi)國際空間站返回地球，帶回大約 150 公斤的貨物和實(shí)驗裝置。成功與否，5天后便見(jiàn)分曉。

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