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未來暑期旅遊打卡地——外太空29 Jul 2021

視覺中國供圖

       太空旅遊的目的不是為了體驗微重力,相反應盡可能使旅客避免長時間處于微重力環境。微重力的環境一定會出現在載人飛船入軌後以及與太空旅館對接的前後。但是一旦旅客進入太空旅館,就應該擺脫微重力環境,盡情地觀賞地球和深邃的宇宙的景色。

       2021年7月20日,一定是人類探索太空歷史上值得紀念的一天。在這一天,美國藍色起源太空探索公司(以下簡稱藍色起源)成功實施了其成立以來第一次載人飛行。盡管飛行高度僅為107千米,但是其起飛和著陸的方式堪比一次小規模的載人航天任務。最為值得紀念的是,這次飛行的乘客中,除了藍色起源的創始人傑夫·貝索斯和他的弟弟,以及他邀請的一位美國女飛行員外,還有一位付費乘客,因此這次飛行稱得上是人類歷史上第一次真正意義上的全商業太空飛行。1969年7月20日,是美國阿波羅11號航天員代表人類第一次登上月球的日子。52年前的這一天,人類書寫了歷史,開辟了走出地球的新篇章。52年後,貝索斯希望開辟的是一段什麽樣的歷史呢?

       建立可持續發展的商業生態

       從70年代開始,美國政府首先將衛星通信領域向商業開放。80年代中期,英國薩瑞大學開始用商業器件制造衛星,首次降低了衛星制造業的進入門檻,商業衛星開始進入人們的視野。2000年以後,美國先後有3家公司——維珍銀河、藍色起源以及更為著名的SpaceX,進入太空旅遊領域。但是很多人並不看好它們的未來。一部分人認為載人航天風險極大,只有政府才能確保萬無一失。即使是政府載人航天任務,比如美國國家航空航天局(NASA)的航天飛機任務,還兩次發生事故,致使14位航天員犧牲,商業公司如何能確保萬無一失?

       還有一部分人認為,離開地球引力束縛需要極大的速度增量,因此太空飛行成本極高,根本不是個人可以支付得起的,這就是為什麽國際空間站在接收了7個旅遊者後,就沒有後續旅遊者了。

       從某種意義上來說,這些擔心並不是沒有道理。

       首先,關于人員的安全性,商業載人飛行與政府載人航天計劃完全不同。政府載人航天計劃花的是納稅人的錢,航天員上天是在執行國家任務,因此必須做到萬無一失。但商業航天不同,遊客是自費購票,具有承擔風險的心理準備。參照商業航空的標準,遊客與駕駛員、乘務員同生死,共同承擔失事的風險,且有保險公司設立保險。因此,商業太空旅遊項目,具有比政府載人航天任務更高的風險承受能力。不會因為個別任務的失敗,造成整個市場受到毀滅性的影響。

       其次是關于成本,這確實是一個非常重要的問題。對政府載人航天任務而言,為了確保萬無一失,在研制過程中,從設計、試驗到生産都做了最全面的考慮,包括大量的同構和異構冗餘設計,各種加嚴的地面試驗,以及多種規避風險的措施等,所有這些往往都是不計成本的,這也是政府載人航天任務成本非常高的原因之一。目前國際空間站仍然對旅遊者開放,但一次飛行的報價在5700萬美元左右,居高不下。這樣的高成本既不符合市場需求,也無法做到根據市場需求而調整,因此是無法持續的,根本不能建立起一個可以自我發展的商業生態。而目前維珍銀河、藍色起源和SpaceX,最主要的技術突破和創新,都是為了降低成本。它們分別採用了水平起飛水平著陸、單級單發動機火箭發射和陸上回收以及低成本多發動機並聯和海上回收等不同的技術方案,做到了火箭和載人艙最大限度的重復利用。此外,維珍銀河和藍色起源,都採取了先飛到100千米附近的臨近空間作為第一步太空旅遊的方案,以最大限度地降低成本,和剛好能進入太空的門檻為目標,建立商業生態。促使載人太空旅遊能夠由簡入繁、一步一個腳印地發展起來。

       在近地軌道開設太空旅館

       將人送到100千米左右高度的太空邊界,並獲得幾分鍾的微重力環境體驗,並不是維珍銀河與藍色起源2個公司創始人的最終目標。但是這個目標的實現,可以為他們建立起後續發展的基礎。那麽,他們後續的目標是什麽呢?

       下一個目標,是近地軌道太空旅館。在幾百千米高的軌道上,以7.6千米/秒的速度運行,飛行器就不會因地球的引力掉下來,這也被稱為第一宇宙速度。2020年8月,美國曾發布藍皮書《太空探索的新紀元》,其中明確將近地軌道向商業太空旅遊開放。也就是說,美國商業公司可以自行建造近地軌道的太空旅館,並在那裏開展太空旅遊業務。

       這將是一個什麽樣的旅館?首先它不會是國際空間站那樣龐大的科研設施。其次,太空旅館或許會通過自旋來制造人工的重力(實際上是自旋帶來的離心力)以避免微重力環境對人的生理影響。這裏必須要說明的是,太空旅遊的目的不是為了體驗微重力,相反應盡可能使旅客避免長時間處于微重力環境,這可能是太空旅遊必須要考慮的因素之一。

       微重力的環境一定會出現在載人飛船入軌後以及與太空旅館對接的前後。但是,一旦旅客進入太空旅館,就應該擺脫微重力環境,盡情地觀賞地球和深邃的宇宙的景色,而不至于因微重力環境産生眩暈、嘔吐等生理反應,影響在太空中有限的幾天度假時光。

       更遠的目標是開展商業月面旅遊

       在近地軌道太空旅遊的基礎上,月球旅遊會很快地發展起來。應該說,如果僅是環月旅遊,目前人類的技術完全可以做到。SpaceX就以1.7億美元的價格將一艘飛往月球的星艦飛船(Starship)出售給了日本富商前澤友作,飛行任務預計在幾年後實施。但那是從地球直接起飛,繞月球飛行數圈,再飛回地球。而比較容易的做法是以一艘來往于地球近地軌道旅館和月球軌道之間的穿梭飛船接送旅客到月球實施環月旅遊。

       該飛船可以在月球軌道附近加注在月面上生産出來的燃料。這樣比將燃料從地球表面帶上來要便宜得多,可以極大地降低成本。但前提是要完成從月壤中提取燃料的技術和在軌加注關鍵技術的突破。幸運的是,這兩項技術正是世界上很多新航天企業正在努力的方向。

       更遠的目標,則是在月面上建設月球旅店,開展商業的月面旅遊。

       通過持續多天的近地軌道旅遊,以及飛往月球的環月旅遊,人類已經可以獲得更大的視野。在國際空間站上,就有一個360度的全景觀察窗。這次藍色起源公司的載人飛船上為每一位乘客安排了一個高度達1米的大觀景窗。所有進入過太空的航天員,對從太空欣賞地球的美景都有難忘的經歷。特別是那27位阿波羅航天員,他們對從那麽遠的距離欣賞地球有過很多論述:在那個距離上,你已經看不到任何國家的邊界,也聽不到任何喧鬧和爭吵,地球就是一顆藍色的美麗行星在那裡孤獨的旋轉,那是我們人類的家園。我們人類或許是太陽係當中唯一的智慧物種,我們有責任將地球家園保護好,讓人類創造的燦爛文明得以永續發展。

       在2021年7月20日,這一切美好篇章的第一頁已經翻開。

       (作者係中國空間科學學會理事長、中國科學院國家空間科學中心研究員 吳季)

 

       新聞來源 :科技日報

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