“维珍银河”里程碑式的飞行,对今后太空旅行将产生什么影响?

2021-07-13 15:37:27 simon 5

北京时间7月11日晚,“维珍银河”创始人、71岁的英国亿万富翁理查德·布兰森乘坐“维珍银河”开发的航天飞机“太空船二号”,成功飞升到8万米的高空,短暂体验太空失重环境,并沿途欣赏太空风光。


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与布兰森同行的还有两名飞行员和3名乘客,在距离地面8万米的高空,可以清晰地看到地球表面的“曲线”。经过短暂的太空之旅,飞船姿态进行了重新调整,双尾梁旋转开来,使其从高空中像羽毛一样缓慢地穿越大气层,10多分钟后降落到新墨西哥州的一个机场跑道上。这项被称为“Unity 22”的飞行任务,第一次将飞到地球大气层上部“船员”的年龄一下子提高到了71岁,在推动亚轨道空间进入商业化的进程中,进行了一个里程碑式的尝试。


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太空旅游的“兴起”


随着航空航天技术的飞速发展,世界上很多国家都在尝试着向太空发射各种类型的探测器,其中包括载人探测器。后来,进入太空这项壮举,不再仅局限于宇航员,逐渐向私人开放。

比如,从2000年以来,几位全球富豪已经尝试花费数千万美元,飞往国际空间站开启私人的太空之旅。与此同时,美国NASA也越来越鼓励一些私营公司,来承接向国际空间站运送宇航员和物资的任务。

从目前来看,国际上经常将地球上空100公里处作为地球和外太空的边界(虽然地球大气层的外部与外部宇宙空间的界限并不明显)。而国际空间站距离地面的高度,要远高于这个数值,因此私人想要进行太空旅行,进入国际空间站所需要花费的成本是非常高的,这就限制了绝大部分人进入太空的梦想。

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目前包括“维珍银河”在内的几个私营公司,致力于进行与NASA所不同的太空飞行“体验”,即亚轨道太空旅行模式。所谓亚轨道,一般是指距离地面20-100公里的这片空间,即处于飞机最高飞行高度以及卫星最低轨道之间的区域,这块区域填充了航空和航天之间的空白。由于距离地面较近,火箭发射速度不能达到第一宇宙速度,飞行器在达到最高点之后就会下降,所以飞行的时间很短,不能环绕地球一周。但是,对于私人太空旅行来说,这个时间长度足够用了,而且成本还低很多、安全性也提高不少,无疑极大拓宽了私人太空旅行的“门槛”。

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新型发射火箭


与现在常用的太空火箭发射方式(SpaceX、蓝色起源公司等)不同,“维珍银河”采用的是水平发射系统,即通过火箭动力航天飞机将“太空船二号”带到12公里左右的高空,然后在那里将“太空船二号”释放,“太空船二号”的发动机在此时启动,以大约3倍音速的速度,以较高的斜率“冲向”太空,最终达到80公里的高度。

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通过这种“半高空”发射的方式,有其独特的优势,那就是最终的飞行器不需要穿越密度很大的大气层,这部分能量的消耗则留给了“初始”的地面火箭。因此,飞行器不需要携带更多的燃料。另外,最终的飞行器采用的是航天大飞机,在降落时也仅需要长长的地面跑道就可以,不需要额外的发射台等基础设施,所以成本有所降低,私人旅客的飞行体验也更为舒适。


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其实,在此次进行亚轨道太空旅行之前,“维珍银河”公司也进行了长达十多年的试验,包括发动机测试、火箭发射测试、航天飞行上升测试等,在试验过程中,也出现了几起严重的事故,造成数人丧生。不过,在震惊之余,“维珍银河”创造人布兰森并未放弃,而是投入更多的时间、精力和金钱,对安全系统等各个方面实验升级。


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2018年,飞船携带两名飞行员成功到达50公里的高度。2019年,又将公司首席宇航员教练送到这个高度。2021年5月,又完成了这一高度的连续3次成功飞行,因此取得了美国NASA颁发的完整商业运营执照,这些都为布兰森亲自上阵执行“ Unity 22”任务奠定了坚实的基础。


亚轨道飞行的未来

从科学研究的角度来看,亚轨道飞行对于探索生命体从正常重力到失重状态之间的变化研究,具有重要的意义。之前,无论是国际空间站,还是航天飞机,都记录了一些植物和动物在微重力环境下的生理机能变化情况,但是,却没有地球生物从感受地球重力转变为失重过程中的变化数据。不过,亚轨道飞行的到来,可以为这个领域的科学研究,提供一种全新的途径。

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当然,对于亚轨道飞行来说,商业运营模式的首要目的,还是想让更多的人花费一定的金钱,来体验太空旅行。据有关研究机构的报告显示,到2025年,全球太空旅行市场的收入将达到13亿美元,到2027年将达到17亿美元,近期的年增长率将达到12%左右。这里面既包含到月球的“异星”之旅、到国际空间站的轨道飞行,更多的则是比较“接地气”的亚轨道飞行。


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以亚轨道飞行为例,有关机构通过调查指出,在未来几年内,全球潜在的消费用户数量达到200多万人,他们的资产平均在500万美元以上。在这一定程度上表明,亚轨道飞行对于那些高财富的人群来说,具有很大的吸引力。从理论上说,随着火箭技术的升级、航天飞机性能的进步,以及更多的人参与这项体验中来,“机票”的价格肯定会逐渐下降,但是,对于大多数的地球居民来说,即使是亚轨道旅行,也是一种极度奢侈的体验。


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