北京時間2019年3月2日15時39分，美國太空探索科技公司（SpaceX）成功用自家的獵鷹9號（Falcon 9）火箭發射龍-2（Dragon-2）載人飛船。一天后的18時52分，成功與國際空間站的和諧號節點艙對接。 

火箭發射瞬間（左）和飛船對接國際空間站最后階段（右） 

　　  

　　   自從2011年7月19日亞特蘭蒂斯號航天飛機（STS-135）從國際空間站離開返回地球后，持續三十年的航天飛機項目最終結束，美國載人飛船再未抵達過國際空間站。這次SpaceX載人飛船測試任務的成功，不僅意味著這個商業公司的巨大飛躍，也標志著人類載人航天一個嶄新的時代開始。 

　　  

　　   那么，這次發射的龍-2飛船，有什么非凡之處？ 

　　  

　　1. 更加安全 

　　  

　　   安全性毫無疑問是任何一個載人航天飛船最重要的基本需求。NASA一直是美國載人航天的主要領導者，目前愿意放開載人航天項目給民營航天，一個重要要求就是達到更高的安全性。2011年的商業載人航天項目（CCP）對安全性的要求是：飛船發射上升段和返回下降段宇航員損失比不得超過1:500，即每500次任務最多只能損失1位宇航員。考慮到最長210天的任務周期和各種太空意外，總指標是1：270。 

　　  

　　   舉例對比而言，航天飛機項目要求1:90，俄羅斯聯盟號飛船要求是1:110。而實際上，航天飛機在135次任務中失敗2次并犧牲了14位宇航員，聯盟號飛船是1:87。 

龍-2飛船進行的整體緊急逃逸測試 

　　  

　　   為了達到這個指標，NASA對飛船測試的要求可謂極其嚴苛。龍-2飛船早在2015年就進行了成功的逃逸測試，按照創始人伊隆·馬斯克的說法，后續又經過了數千個小時不同的測試。即便是運載用的新型獵鷹9號-Block 5火箭，NASA也要求達到連續7次發射不得出任何問題，且要進行發射前的靜態點火試驗。 

　　  

　　   在這一次無人測試成功后，SpaceX還需要進行一次在軌逃逸測試，才有可能在2019年7月首次執行真正的載人任務。 

　　  

　　2.可回收重復使用 

　　   龍-2飛船一大特色在于能做到最大限度的重復使用。此前，航天飛機是人類唯一可重復且投入使用的載人航天器具，但價格更是驚人。龍-2飛船在實現可回收和降低成本方面，做出了一系列重大改變。 

　　   a.自帶逃逸系統。傳統載人飛船發射必須攜帶昂貴的逃逸塔，在發射后兩分鐘左右就會拋掉。而龍-2飛船自帶8臺逃逸用SuperDraco超強發動機，可重復使用。 

　　   b.無需整流罩。整流罩是火箭沖出稠密大氣時保護航天器的重要部分，和航天器共同位于火箭頂部，它要求質量低、強度大、信號通透性強，因而造價不菲。SpaceX因而也一直嘗試回收自家獵鷹9號火箭的整流罩，畢竟這是500萬美元的產品，然而從未成功。龍-2飛船的設計充分考慮了這一點，可以節約不少費用。 


SpaceX獵鷹9號和龍-2飛船組合（上）對比俄羅斯聯盟號火箭與飛船組合（下） 

　　   c.可更換隔熱罩。任何一個載人飛船返回大氣過程中，必須依靠隔熱罩摩擦減速和燒蝕降溫，這是幾乎無法逾越的障礙。龍-2飛船的隔熱罩/燒蝕層，也能輕易實現模塊化更新。 

　　   d.火箭亦可回收。龍-2飛船將會搭配獵鷹9號-Block 5型火箭發射，后者的理論可回收次數近百次，不經過大修保養可做到連續10次左右回收。考慮到即便一枚新火箭的造價（6000萬美元左右）也要比同行低很多，龍-2飛船使用自家公司的火箭發射費用也將大大降低。 

　　   e.著陸方案。目前由于NASA要求和安全性問題，龍-2飛船將采用經典的降落傘和大洋濺落并打撈的著陸方案。按照它原先的設想，飛船可以采用降落傘配合SuperDraco反沖發動機陸地降落，甚至全程反沖降落。未來在克服技術問題后，依然有可能恢復到原先方案。 

　　3. 強大的載人能力 

　　   龍-2飛船最多可以搭載7名宇航員，相比而言，美國早期的水星計劃、雙子座、阿波羅飛船只能載1-3位，蘇聯/俄羅斯的東方號、聯盟號飛船只能載1-3位，中國神舟飛船只能載3位，NASA新一代在研的獵戶座飛船只能載2-6位。 


龍-2飛船（左）與實際發射的聯盟飛船（右）對比，龍-2飛船有分離的貨物區，7名宇航員即便全副武裝準備發射，內部空間也要寬敞許多 

　　   因而，它的運力能夠與航天飛機打成平手，同為世界第一。但二者單次發射費用相差懸殊：航天飛機135次任務花掉了2000億美元，平均約15億美元一次，而龍-2飛船目前報價僅在單次1.6億美元左右。單純從載人航天的角度，性價比可謂極高。 

　　4.新科技的運用 

　　   SpaceX代表了美國多年積累的航天技術商業化集中體現，也融合了一系列新技術。例如，8臺逃逸發動機是采用了激光3D打印鐵鉻鎳材料制造而來，可重復使用。 

龍-2飛船并沒有傳統意義上的巨大太陽能帆板 

　　   它的能量供應依然主要來自太陽能電池板，不過不同于傳統飛船巨大猶如翅膀一般的太陽能帆板，龍-2飛船采用了在貨艙外殼上貼折疊式太陽能電池片的方式，整體更加集約高效。 

　　   龍-2飛船能夠實現自動對接國際空間站，并不需要空間站上機械臂的幫助，也大大簡單于曾經航天飛機極其復雜的對接過程。一方面提高了安全性，另一方面也降低了總體工作量。 


與國際空間站自動對接藝術效果圖 

　　   為應對突然的失壓甚至真空狀態，龍-2飛船的設計依然能夠讓整體正常運行。此外，SpaceX還設計了更加先進的宇航員艙內服，能夠保障宇航員在這種緊急情況下的生存，提高安全性。歷史上，1971年的聯盟11號任務就是在返回地球期間失壓，三名宇航員犧牲。 

　　5.更加舒適的內部空間 

　　   龍-2飛船能裝7人，自然不小。它的內部加壓空間有9.3立方米，集中在一個艙段里，非加壓艙段也有12.1立方米，即便不載人它也是個優秀的貨運飛船。兩段式設計，是現在幾乎所有新一代飛船的思路，中國新一代載人飛船也將這樣設計。 

中國新一代載人飛船（上）也將使用兩艙段模式，和神舟飛船區別明顯（下） 

　　   傳統的神舟飛船和聯盟號飛船載人部分又分成軌道艙和返回艙，導致每一個都很狹小逼仄。因而，龍-2飛船內部基本是一個科幻感十足的布局，空間并不擁擠。 

　　   考慮到NASA對商業航天運載器不得超過3倍過載的設計需求，這對人體的壓力還沒有游樂場的娛樂項目大，普通人的身體素質可以接受。 


聯盟飛船（左）與龍-2飛船（右）的操作界面也完全不同 

　　   它也創新使用了電子觸屏操作，與傳統的機械控制面板相比可謂是顛覆式創新。與此同時，它也保留了機械控制的備份，增加系統冗余。對于高度智能化的飛船整體而言，宇航員在發射和返回過程中基本不需要復雜操作，整體環境非常友好。換句話說，降低了宇航員門檻。 

　　6.極低的價格 

　　   表面看來，龍-2飛船1.6億美元的價格讓人咂舌，但比起其他飛船已經性價比極高。即便不與極其昂貴的航天飛機相比，它比現今國際載人航天市場的聯盟號飛船也便宜許多。 


航天飛機退役后，一張聯盟號“飛船票”的價格猛漲 

　　   一艘聯盟號飛船僅能運送3人，飛船和火箭全部是一次性。此外，2011年航天飛機退役后國際載人航天市場被俄羅斯完全壟斷，NASA不得不面對這一“封鎖”局面。導致的后果是NASA為宇航員購買“飛船票”的價格暴漲，現在（2019）已經在8200萬美元一張。 

　　   相比而言，龍-2飛船大約在2000萬美元一張。此外，7人的運力已經足夠把國際空間站一整個遠征隊（常年6人）全部替換。 

　　   如果考慮到它擁有貨物運輸能力，且返回時依然可以攜帶3噸左右貨物，性價比更高。 

　　7.對NASA而言意義重大  

　　   進入新世紀后，NASA的發展方向發生了重大轉變，逐漸降低工程類項目比重，轉向側重科學研究領域。一個典型的表現就是NASA逐漸退出載人航天市場，讓給商業航天，軌道科學ATK（現并入諾格）、SpaceX、藍色起源、畢格羅、內華達山脈等都在這一波大潮中得以發展。從NASA的角度，充分引入商業航天的競爭和利用它們背后的社會資本，毫無疑問是一件性價比極高的事情，SpaceX無疑是其中的佼佼者。 

　　   商業航天發射階段，聯合發射同盟、SpaceX、藍色起源、軌道科學ATK等同臺競技，最終SpaceX拿出性價比最高的方案：嶄新獵鷹9火箭報價6000萬美元，復用版可打折。獵鷹重型火箭，運力更是現役世界第一。 


2018年2月，SpaceX獵鷹重型火箭首次測試時兩個助推器成功返回著陸，猶如科幻一般的場景 

　　   商業航天貨運階段，SpaceX、軌道科學ATK競爭，現在前者的龍飛船已經執行了16次國際空間站補給任務，后者的天鵝座飛船為10次。 

　　   商業航天載人飛船階段，SpaceX、波音、內華達山脈、藍色起源等充分競爭，但顯然SpaceX目前略勝一籌。NASA僅為龍-2飛船項目投入了大約26億美元。相較而言，NASA自己研發的獵戶座載人飛船已經花掉了超過200億美元，NASA也給作為SpaceX對手的波音投入了42億美元，SpaceX的龍-2飛船性價比明顯。 

　　   航天飛機退役后，NASA每年在國際空間站項目上的投入都在15億美元級別，其中為宇航員買聯盟號“飛船票”就花掉了30多億美元。隨著商業航天的進一步發展，這種曾經燒錢維持載人航天發展的局面將得到很大改善，對NASA而言投資換來回報，可節約大筆資金，為下一步著重從事的深空探測儲蓄力量。 

　　   隨著商業力量逐漸降低載人航天的成本，它也距離走進普通人生活越來越近。1961年加加林秘密升空，當時的東方號飛船僅能供他一人勉強生存，返回時甚至需要在7千米的高空與飛船分離后跳傘。而2019年，酷炫十足的高科技龍-2飛船已經由商業航天公司推出。 

　　   人類載人航天60年，終于要逐步邁入一個嶄新的時代。 

　　  

　　（本文圖源均來自NASA/SpaceX/國家航天局等） 

龍-2成功對接，載人航天迎新紀元

圖文簡介

摘要：北京時間2019年3月2日15時39分，美國太空探索科技公司（SpaceX）成功用自家的獵鷹9號（Falcon 9）火箭發射龍-2（Dragon-2）載人飛船。一天后的19時52分，成功與國際空間站的和諧號節點艙對接。這次SpaceX載人飛船測試任務的成功，不僅意味著這個商業公司的巨大飛躍，也標志著人類載人航天一個嶄新的時代開始。人類載人航天60年，終于要逐步邁入一個嶄新的時代。