美國載人航天商業化研究（中）

張蕊 （北京空間科技信息研究所）

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美國載人航天商業化研究（中）

張蕊 （北京空間科技信息研究所）

隨著近地軌道實現大規模設施的建造部署，人類長期駐留等技術的日臻成熟，以及可重復使用技術的快速發展，商業化、產業化逐步具備條件，太空旅游、近地軌道商業運輸和空間應用成為未來發展熱點。以美國為主的航天國家積極推進載人航天商業化，近地軌道載人航天私營機構能力建設已初見成效，太空探索技術公司、軌道科學公司（現更名為軌道-阿連特技術系統公司，簡稱軌道-ATK公司）實現近地軌道貨物運輸常態化；波音公司、太空探索技術公司有望于2017年實現近地軌道商業乘員運輸；XCOR宇航公司、維珍銀河公司等多家商業公司即將提供太空旅游產品和服務。此外，美國提出商業空間站計劃，并積極拓展月球以遠的商業探索模式。載人航天領域的商業化是隨著美國商業航天市場規模不斷擴大、體系不斷完善衍生出來的，也是美國載人航天降低成本、鼓勵創新、提升競爭力的一個重要途徑。

俄羅斯聯盟 TMA-15M與“國際空間站”對接

2　美國主要商業載人航天項目

在載人航天領域，隨著近地軌道技術日臻成熟，美國在2004年“太空探索新構想”中，將未來的目標定位于任務更復雜、成本更高的載人深空探索。另一方面，航天飛機退役后，美國只能依賴俄羅斯的“聯盟”（Soyuz）飛船執行任務，這筆費用十分昂貴并逐年增加，而且長期依賴俄羅斯的飛船也會削弱美國對“國際空間站”的主導權。針對當時的情況，美國航空航天局（NASA）認為，商業公司比政府機構更能有效地承擔得起開發和運營近地軌道項目，而NASA可以將主要資金用來實現“太空探索新構想”的目標。為此，NASA于2005年成立了商業乘員與貨物項目辦公室（C3PO），購買由商業公司提供的新型、低成本空間站乘員和貨物運輸服務，2006年啟動了“商業軌道運輸服務”（COTS）計劃，并在2009年啟動了“商業乘員開發”（CCDev）計劃。由于資金不足，2010年2月，NASA在2011財年預算申請中取消了“星座”計劃，支持商業運輸系統執行空間站任務，發展商業乘員運輸系統，并最終在《2010 NASA授權法案》中以法律形式肯定了商業乘員計劃，明確NASA將繼續執行商業乘員計劃，商業運輸系統繼續穩步向前發展。

近地軌道商業運輸項目

（1）項目情況及進展

在近地軌道，美國正在開展商業貨物和乘員運輸項目，由商業公司完成“國際空間站”的貨物和乘員運輸。商業乘員和貨物運輸項目包括“商業軌道運輸服務”計劃、“商業補給服務”（CRS）和“商業乘員開發”計劃，均由NASA的商業乘員和貨物項目辦公室負責管理。“商業軌道運輸服務”計劃為貨物運輸計劃，向空間站提供貨物補給；“商業乘員開發”計劃已于2009年啟動，是乘員運輸計劃。

1）商業軌道貨物運輸服務。該計劃的目標是鼓勵發展商業運輸服務和相關市場。NASA作為用戶之一，在市場上購買運輸服務，其直接目標是為空間站尋求備選貨物運輸方案。該計劃的最大特點是由NASA選定的商業公司研制航天器和運載火箭，并承擔主要的研制資金，航天器和運載火箭屬于商業公司，NASA直接采購商業公司提供的運輸服務。

商業軌道貨物運輸計劃包括2個階段：

第一階段為“商業軌道運輸服務”（2006-2013年），推動私營公司開發和驗證往返近地軌道的各種航天運輸能力。在該階段，NASA提供8.89億美元的資金和技術支持，通過“空間行動協議”（SAA）與航天公司定下承諾，以資金資助和非資金資助形式推動商業航天運輸市場的發展。NASA允許有資金資助的商業合作伙伴后續可以執行空間站驗證飛行，這些商業公司只有在完成了開發中的一系列重大事件并獲得NASA授權后，才能繼續開展商業軌道運輸服務。而非資金資助的商業合作伙伴不能開展空間站驗證飛行，但可以利用軌道試驗平臺模擬空間站及其接口。在“商業軌道運輸服務”計劃下，太空探索技術公司開發了“龍”（Dragon）飛船與獵鷹-9（Falcon-9）火箭，軌道科學公司開發了“天鵝座”（Cygnus）飛船與中型“安塔瑞斯”（Antares）火箭。2013年，隨著“天鵝座”飛船成功完成空間站驗證任務后，“商業軌道運輸服務”計劃圓滿結束。

第二階段是向商業公司競爭采購用于空間站后勤支持的軌道運輸服務，開展空間站“商業補給服務”，向空間站運輸貨物。2008年12月，NASA最終把合同授予太空探索技術公司和軌道科學公司。合同規定，太空探索技術公司和軌道科學公司將在2015年前分別完成12次和8次飛行任務。

2）“商業乘員開發”計劃。2009年NASA啟動該計劃，目的是支持未來空間站的乘員運輸。

第一輪“商業乘員開發”計劃于2010年2月啟動，目的是完成系統概念、關鍵技術的研發。NASA通過“空間行動協議”授予5家公司共5000萬美元，其中：藍色起源公司負責開發新型推力器發射逃逸系統和復合材料壓力容器；波音公司負責開發乘員空間運輸-100（CST-100）飛船［2015年9月更名為“星際客車”（Starliner）］；帕拉根太空研發公司負責開發環境控制與生命保障系統（ECLSS）；內達華山脈公司負責開發“追夢者”（Dream Chaser）太空飛機；聯合發射聯盟公司負責為“改進型一次性運載火箭”（EELV）的載人發射系統開發應急檢測系統。

第二輪“商業乘員開發”計劃于2010年10月啟動，主要開展航天器和運載火箭的設計和成熟度研究，加速商業“乘員運輸系統”（CTS）技術的實現。NASA向波音公司、內華達山脈公司、太空探索技術公司和藍色起源公司授出3.162億美元的合同，其中，波音公司繼續研制“星際客車”、內華達山脈公司研制“追夢者”太空飛機。此外，在“商業乘員開發”計劃中，非資金資助的公司還有阿連特技術系統公司、聯合發射聯盟公司和埃克斯卡利伯·阿爾馬公司，其中阿連特技術系統公司負責開發“自由”（Liberty）乘員運輸系統。

波音公司的“星際客車”準備與充氣式太空旅館對接示意圖

第三輪“商業乘員開發”計劃于2012年2月啟動，也稱為“商業乘員綜合能力”（CCiCap）計劃，完成商業“乘員運輸系統”的綜合設計，包括航天器、運載火箭、地面運營和任務控制，幫助NASA和美國實現安全、可靠、經濟地載人進入太空的方案。NASA在2012年8月向太空探索技術公司、波音公司和內華達山脈公司授出合同，用于繼續研制和測試。

2013年11月，NASA發布“商業乘員運輸能力”（CCtCap）新合同的最終需求建議書，旨在確保商業公司建造的“乘員運輸系統”滿足NASA關于運送航天員的安全性要求。“商業乘員運輸能力”是商業建造、運行一體化乘員運輸系統的2個階段認證計劃中的第二階段；其前一階段為“認證產品合同”（CPC），于2012年12月授予波音公司、內華達山脈公司和太空探索技術公司。認證計劃將評估空間運輸系統生產和測試的全過程，包括火箭、航天器和地面運行。這3家公司據此制定了認證計劃和數據集，以證明各自系統符合安全性和任務要求。

最終，“商業乘員運輸能力”合同于2014年9月塵埃落定。NASA最終授出價值68億美元的“商業乘員運輸能力”合同，由太空探索技術公司（獲得26億美元）和波音公司（獲得42億美元）共同為其執行空間站載人運輸任務。依照“商業乘員運輸能力”合同，波音公司和太空探索技術公司被要求通過嚴格的認證過程，各包括5個認證里程碑：①認證基線評審；②設計認證評審；③試飛就緒評審；④運行就緒評審；⑤認證評審。每家公司都將根據實現認證里程碑和其他關鍵里程碑的情況獲得資金支付。原計劃首次載人飛行任務于2017年進行，但目前面臨推遲。

3）投資情況。太空探索技術公司和軌道科學公司近地軌道運輸系統的開發僅獲得NASA“商業軌道運輸服務”計劃下7.88億美元的投資（其中5億美元為初始投資，2.88億美元為2011財年追加的投資）。商業乘員與貨物項目辦公室利用其有限的預算實現目標最大化，將超過93%的資金支付給合作伙伴的里程碑事件，其余資金用于項目管理、技術支持和日常開支。

在“商業軌道運輸服務”計劃結束時，NASA為商業運輸系統開發與驗證提供的資金不到總資金的50%，其中政府給軌道科學公司的資金投入除了“商業軌道運輸服務”計劃外，還包括發射和地面設施。

美國空軍成本模型（NAFCOM）基于NASA環境和文化，從低至4.43億美元到高至40億美元，對研制獵鷹-9火箭的成本進行了評估。然而，最終用于開發、驗證火箭的成本僅為4億美元，不到計劃的10%。這樣，NASA能夠獲得大大低于航天飛機成本的貨運服務。

（2）主要商業運輸系統概況

1）太空探索技術公司的“龍”飛船。“龍”飛船可執行空間站的貨物和人員運輸任務，航天飛機退役后，“龍”飛船成為世界上唯一能夠從空間站向地面運回貨物的航天器。“龍”飛船的最大特點是可重復使用，其所有結構和機構均設計為能夠支持乘員運輸，任務持續時間為1周～2年，滿足NASA所有相關標準。飛船分為載人型和載貨型2種構型。截至2016年 4月底，“龍”飛船已成功完成7次空間站補給服務任務。不過2015年6月28日，“龍”飛船執行第7次貨運補給任務時失敗，火箭發射爆炸，此次事故是獵鷹-9火箭投入使用以來的首次發射失敗。而在2016 年4月9日，“龍”飛船執行第8次空間站貨運補給任務獲得成功，并首次在海上平臺回收了火箭第一級。

準備與“國際空間站”對接的太空探索技術公司載人型“龍”飛船示意圖

第二代“龍”（Dragon）飛船，即載人型“龍”（Dragon V2）飛船仍使用獵鷹-9火箭發射，最多可搭載7名乘員或可人、貨混裝，可著陸于地球上任意地點，有望于2017年前實現載人飛行。“龍”飛船的載人型號最初被稱為“馭龍者”（DragonRider），設計承載7人乘組或可人、貨混裝；具有完全自主執行交會、對接的能力，并有手動備份；采用NASA對接系統（NDS）與空間站對接。在2010年最早公開發布的設計方案中，太空探索技術公司已計劃采用集成推進式發射逃逸系統，聲稱與大多數載人航天器采用的牽引可拆式逃逸塔相比有諸多優勢，包括允許乘員在入軌的全過程中逃逸，逃逸系統可重復使用，由級間分離次數減少帶來的乘員安全性提升，以及返回時在著陸階段可用作精確著陸發動機等。保留一套緊急降落傘作為水面著陸的冗余備份系統。

2）軌道科學公司的“天鵝座”飛船。其標準構型長3.66m，直徑3.07m，質量1500kg，加壓容積18.9m3，載貨質量2000kg（滿載）。返回時可裝載1200kg廢物和空間站上不再需要的物品。截至2016 年4月底，“天鵝座”飛船已發射5次，用于執行空間站補給服務任務，但其中失敗1次，即2014年10月28日，“天鵝座”飛船在執行第3次空間站商業補給服務任務時，遭遇火箭發射爆炸，飛船損毀，這是商業公司執行空間站任務時首遭失敗重創。

3）波音公司的“星際客車”。它是波音公司為參與NASA的“商業乘員研究計劃”提出的航天器設計，概念研究開始于2010年，主要任務是為空間站和將來可能的商業空間站運送乘員。“星際客車”由乘員艙和服務艙組成，外形類似于“獵戶座”（Orion）飛船。艙體直徑4.56m，略大于“阿波羅”（Apollo）指令艙，略小于“獵戶座”飛船。乘員艙采用與“阿波羅”飛船一致的鈍錐外形，乘組人數為7人，計劃2017年實現運營。

4）內華達山脈公司的“追夢者”太空飛機。2014 年9月，NASA授予波音公司和太空探索技術公司空間站乘員運輸任務合同，內華達山脈公司落選。在NASA沒有將乘員運輸最終合同授出之前，內華達山脈公司已開始建造其第一架“追夢者”，計劃于2016年底由宇宙神-5（Atlas-5）火箭發射進行首次軌道飛行試驗，目前仍在繼續研制。“追夢者”是重復使用的帶翼太空飛機，繼承了航天飛機的特點，設計為可搭載2～7名乘員往返空間站，不載人時可運送1000kg貨物到達空間站。2016年1月，內華達山脈公司中標NASA第二輪“商業補給服務”合同，將在2019-2024年為空間站提供貨物補給。“追夢者”將隨火箭垂直發射，以水平方式著陸。當任務終止命令發出時，具備6h內返回地球的能力。它擁有發射逃逸系統，并可根據需要自主飛行。其反作用控制系統推力器采用乙醇作為燃料，此種燃料不易爆炸，在“追夢者”著陸后可立即對其控制，這點不同于航天飛機。

商業空間站計劃

目前，美國已有商業公司即將涉足空間站領域。

2013年1月，NASA宣布已經和比格羅航天公司簽訂一份1780萬美元的合同，為空間站建造一個充氣式太空艙。該艙段已于2016年4月8日由“龍”飛船發射，抵站后由加拿大機械臂-2（Canadarm-2）安裝在寧靜號節點艙（Tranquility Node）的尾向對接口上，以充分檢驗“比格羅充氣式試驗艙”（BEAM）技術。比格羅航天公司是一家為近地軌道建造廉價商業太空居住艙的企業，公司已經發射2個艙段原型，此外他們還希望將其中一個艙段送至空間站。該公司計劃建立可獨立運行的商業太空旅館，它采用多個BA330艙段對接而成，每個艙段可提供330m3的居住空間。

比格羅航天公司志在建造全由充氣式艙段組成的商業太空居住艙，可用作院校研究人員、太空旅客和其他非航天國家航天員的根據地。波音公司已與其建立合作伙伴關系，波音公司管理者曾表示過“星際客車”可支持比格羅航天公司的計劃。

比格羅航天公司的“比格羅充氣式太空艙”在軌飛行示意圖

商業月球計劃

（1）NASA計劃與商業公司合作開展“月球催化劑”計劃

當前，商業月球貨物運輸成為一個潛在的新興領域，可為公眾和私人用戶以及科學和探索任務提供服務，空間運輸系統上的私人投資正在日益增加。

2014年1月，NASA宣布將開展“月球貨物運輸與軟著陸方式降落”（Lunar CATALYST）計劃，也稱為“月球催化劑”計劃，目的是尋求商業合作伙伴共同發展可靠性高、成本效益好的商業化機器人月球著陸器，利用商業發射能力將小型（30～100kg）和中型（250～500kg）有效載荷運送至月球表面。該計劃由NASA載人探索和運營任務部的先進探索系統部管理。NASA選定的商業伙伴將驗證開發具有商業可行性的月球表面貨物運輸能力的可能性，商業公司將利用切實可行的方式實現月球著陸器開發能力，并利用現實的財政策略支持能力的開發、驗證和最終的商業應用。這種開發方式能夠支撐月球上的商業活動，如NASA感興趣的新的科學和探索任務。NASA計劃將“月球催化劑”計劃應用在下一步月球探測任務中。這些機器人著陸月面后，不但要分析月表數據，還要探測出水資源，未來火星計劃也會用到這些機器人。不同于近地軌道商業運輸，在該計劃中，NASA將不提供項目的資金支持，而是提供技術專家、設施租賃、設備軟件等。目前，NASA沒有要求商業公司提供月球著陸器或月球貨物運輸服務。

2014年4月，NASA宣布與太空機器人技術公司、麥士登航天系統公司和月球快車公司協商“無資金交換伙伴關系”協議，該協議將提高有效載荷在月球表面的著陸能力，并實現NASA和科學與學術委員會感興趣的探測任務。NASA將與這3家美國公司協商的“空間法協議”作為“月球催化劑”倡議的一部分。NASA預計在3年的時間里為著陸器的研發和測試提供專業技術、測試設施以及設備租借與（或）軟件。其中，NASA先進探索系統部主要負責樣機系統的快速研發、關鍵能力的驗證和未來載人深空探索任務操作概念的演示。NASA先進探索系統部主任杰森·庫魯森表示，NASA正努力拓展人類在太陽系內探索的疆域，包括小行星和火星，并促進商業航天領域的發展。

NASA與商業合作伙伴開展月球探測的合作模式，也適用于未來的探索任務。商業月球運輸能力可幫助NASA實現科學和探測目標，如樣品返回、地球物理網絡部署、資源探測和技術進步。NASA官員格雷格·威廉斯在聲明中說：“我們在商業伙伴創新方面的戰略投資已經成功給空間站帶來了商業化補給能力，接下來幾年還會有商業化載人運輸能力。‘月球催化劑’計劃將會把我們帶向更遠的目的地。”

（2）比格羅航天公司商業月球基地計劃

比格羅航天公司計劃與NASA合作，共同在月球上建立私人航天企業的月球基地。2013年11月，該公司主席羅伯特·比格羅已向美國聯邦航空管理局（FAA）提出個人開采月球資源申請。

該公司表示，永久的月球基地建設會因商業設施永久性問題而被迫停滯，因此如果不明確財產權利，在空間探索中就很難有正當的保證，沒有人愿意承擔這個風險。而聯邦航空管理局所負責事項僅為常規發射與火箭再入，航天器在軌運行的日常監督不在其職責范圍之內。該公司創始人羅伯特說，他計劃要求聯邦航空管理局評估如何處理月球資源財產權，如果要開展商業月球基地計劃，公司和資金支持者必須能夠：一是享有與月球或其他星體上開展的活動相關的勞動成果；二是擁有已經勘探、開發資源的所有權，并能實際應用。沒有財產權，任何吸引私營公司參與月球和深空探索的計劃最終都不會成功。

（3）“谷歌月球X大獎”

X大獎基金會于2007年設立“谷歌月球X大獎”，鼓勵民間團體和商業機構發射月球探測器，獎金總額為3000萬美元。

大獎賽規定，第一個成功發射月球著陸器著陸月球并在月面行進超過500m，按照規定發回高清晰度圖片和視頻的團隊，將獲得一等獎2000萬美元，第二名獲得500萬美元，此外還有400萬美元獎勵給取得其他成果的團隊，包括月球著陸器在經歷月夜后還能繼續工作，在月面行進超過5km，取得月球有水存在的證據等。最后100萬美元將獎勵給在促進太空探索多樣性方面做得最好的團隊，特別是努力培養青少年對科學、技術、工程和數學等學科發生興趣的參賽隊伍。大獎賽規定參賽經費來源90%以上必須是民間資金，但是不排除參賽團隊以合理的價格向政府提供服務，搭載科研項目。

2015年1月，來自全球的5個團隊獲得“谷歌月球X大獎”的“里程碑大獎”，價值525萬美元，這5個團隊分別為：美國太空機器人技術公司、月球快車公司、印度團隊、日本伯東公司和業余科學家跨國團隊。“里程碑大獎”重點關注成像、移動性和著陸系統3個關鍵技術領域，針對硬件與軟件的創新性進行評估。“谷歌月球X大獎”的最后評選期限正式推遲到2016年12月底。

（4）金釘公司月球計劃

金釘公司計劃于2021年前提供私人月表表面探索之旅。該公司總裁是NASA主管科學的前副局長艾倫·斯特恩，董事會由NASA約翰遜航天中心前副主任格里·格里芬領導。金釘公司將國外政府作為其主要市場，預計2人月球表面任務約為15.5億美元。該公司已與航天領域內多家公司簽訂合同并開展合作，包括諾格公司、聯合發射聯盟公司，負責設計推進艙、月球著陸器和加壓服，并開展多種任務分析，公司計劃于2020年左右開展飛行試驗。

商業小行星計劃

維珍銀河公司的白騎士-1/太空船-1

商業太空旅游計劃

太空旅游作為航天一個面向大眾的新興產業逐漸發展起來，主要從事太空旅游的公司及其產品主要有維珍銀河公司的太空船-2（SpaceShipTwo）、XCOR宇航公司的“山貓”（Lynx）飛行器和藍色起源公司的“新謝潑德”（New Shepard）亞軌道系統等，以及太空探險公司提供的太空旅游服務。

（1）維珍銀河公司

維珍銀河公司致力于打造世界上第一條太空旅行商業航線，維珍集團是一家英國公司，其下屬的維珍銀河公司在美國，其太空旅游的發射場地——航空航天機場也在美國。其載人航天飛行系統包括2種飛行器：白騎士-2（WhiteKnightTwo）和太空船-2，由美國斯卡爾德復合材料公司和維珍銀河公司合作研發。

太空船-2是在太空船-1基礎上發展而來，用于商業太空旅游。太空船-1作為首架由商業公司投資建造進入太空的載人航天器，于2004年10月贏得1000萬美元的“安薩里X大獎”。太空船-2與太空船-1相比，體積更大，全長18.2m，翼展8.2m，可搭載8人，由載機攜帶至高空，采用空中發射方式，截至2011年5月，總開發成本約為4億美元。

（2）XCOR宇航公司

公式（2）中，τloop表示導航信號從地面站上行至衛星，經衛星轉發后由地面站接收的環路傳播時延；τhw,tx和τhw,rx分別表示地面站發射設備和接收設備時延；τtr表示信號傳輸鏈路對流層時延；τio表示信號傳輸鏈路電離層時延；τsat表示轉發器時延；τsd表示星地時延。

XCOR宇航公司是一家美國私有火箭發動機和航天開發公司，總部設在加利福尼亞州莫哈韋航空航天港。該公司由前旋轉火箭公司火箭發動機研制團隊成員在1999年9月成立，致力于更安全、更可靠的可重復使用的運載器、火箭發動機和火箭推進系統的研究、開發、項目管理、生產及維護。

“山貓”為XCOR宇航公司在研的水平起降（HTHL）、裝有火箭發動機的兩座亞軌道飛行器，是目前在研的唯一完全可重復使用的亞軌道飛行器。“山貓”系列飛行器根據不同構型，可用于科學研究、太空旅游和微小衛星發射。“山貓”計劃承載一名飛行員、一位購票乘客和/或有效載荷進入100km高度以上的太空。目前，該公司計劃將飛行票價從原來的10萬美元提高至15萬美元。

（3）太空探險公司

太空探險公司為美國太空旅游公司，公司定制了一系列私人航天飛行體驗方案，以滿足不同人群的興趣和預算。項目包括目的地為空間站的軌道飛行任務、環月飛行任務、零重力飛行、航天員訓練計劃等，未來還可能有亞軌道飛行任務。

（4）藍色起源公司

由亞馬遜公司創始人杰夫·貝索斯建立的藍色起源公司在載人航天領域頗有雄心，包括與NASA通過無資金資助的“空間行動協議”在商業乘員項目方面的合作。在此期間，該公司開發了一種雙錐艙，最初打算利用宇宙神-5發射，后來決定采用自己研制的重復使用推進系統（RBS）。公司計劃為客戶提供亞軌道旅行體驗以及亞軌道科學載荷服務，一次飛行將持續15min，并有幾分鐘處于微重力環境下，乘員艙擁有自逃逸系統。該公司與聯合發射聯盟公司簽訂了開發BE-4發動機的合同，由此公司將深度參與旗艦任務“火神”（Vulcan）運載火箭的研發。此外，該公司還計劃在太空海岸選址建造一座大型生產工廠。

2015年4月29日，藍色起源公司進行了“新謝潑德”亞軌道系統的首次試射。該項目瞄準太空旅游市場，整個系統包括一枚裝有BE-3發動機的“新謝潑德”火箭，以及裝于火箭上的乘員艙，火箭將乘員艙加速到馬赫數為3，然后在94495m高度分離，乘員艙成功返回地面，但未能成功回收重復使用的火箭。該公司事后發表聲明稱將進行更多試飛，并著手調整相關液壓系統。本次發射是該公司的一次重要里程碑，發射包含一臺推力器，推力器上裝有一臺可變節流的BE-3型液氫/液氧發動機，在設計上參照太空探索技術公司的灰背隼-1D（Merlin-1D）發動機的工作方式，最終目標是在未來任務中實現重復使用。此次試飛中，雖然重復使用火箭未能成功回收，對此，貝索斯表示：假如以傳統一次性使用火箭的標準來衡量，“新謝潑德”首飛可謂完美。

太空探索技術公司的灰背隼-1D發動機

2015年11月23日，藍色起源公司進行了第二次試驗，成功完成了人類歷史上第一次亞軌道垂直起降試驗。此后，該公司又分別于2016年1月22日和4月2日成功完成了2次亞軌道火箭回收試驗，并率先成功進行了亞軌道火箭的重復使用。至此，藍色起源公司成功完成了3次火箭回收試驗，向太空旅游服務這一目標又邁進了一步。

商業載人航天重大事故

自2014年以來，商業載人航天發生了3次重大事故，反映出商業航天在技術、經驗等方面還有待加強，但從發展趨勢來看，載人航天商業化的步伐不會停止。

太空船-2飛行試驗時在美國加利福尼亞州莫哈韋沙漠上空爆炸

（1）“天鵝座”執行第3次貨物補給任務發射失敗

2014年10月28日，美國軌道科學公司“天鵝座”飛船執行第3次空間站商業補給服務任務時，火箭在升空后6s發生爆炸，落回發射臺時又引起了二次爆炸，船箭俱損。現場調查表明，地面系統受到的損失相當嚴重。“安塔瑞斯”系列火箭屬于固液混合型中型運載火箭，有二級和三級兩類共7種構型，近地軌道運載能力4.6～6t。“天鵝座”采用低風險設計，不具備返回能力，可裝載廢棄物再入大氣層燒毀。該飛船包括標準型和增強型2種構型。

此次“天鵝座”發射任務中，是“安塔瑞斯”火箭首次發射失敗，更是商業公司執行空間站服務任務以來首遭重創。事故調查主要集中在第一級的2臺AJ-26發動機。已有證據表明，其中一臺發動機的渦輪泵在點火15s后失效，是火箭爆炸的主要原因。該發動機由蘇聯用于載人登月N-1火箭上的NK-33發動機改進而來，而N-1火箭4次試驗全部失敗。

（2）太空船-2試飛爆炸

2014年10月31日，距離“安塔瑞斯”火箭爆炸僅3天之隔，悲劇再次上演。太空船-2在進行載人試飛過程中墜毀，造成一死一傷，飛行異常出現在與母機分離后。本次飛行是太空船-2第一次采用自行研制的新型固液火箭發動機，此前均使用美國內華達山脈公司研制的發動機。首架太空船-2計劃于2015年提供商業旅游服務，事故發生后推遲至2016年，每個座位票價為25萬美元（截至2014年10月）。事故后，美國國家運輸安全委員會（NSTB）發布了調查信息，認為航天器的羽狀尾翼存在問題。

經過9個月的調查，美國國家運輸安全委員會于2015年7月公布事故調查進一步原因：主要原因是副駕駛錯誤操作以及公司培訓上的疏忽，副駕駛過早開啟羽狀尾翼裝置，致使飛船墜毀。

（3）“龍”飛船執行第7次貨運補給任務失敗

2015年6月28日，太空探索技術公司的獵鷹-9v1.1運載火箭執行第7次空間站的補給任務時，爬升約2min后，火箭爆炸解體。該公司首席執行官兼首席技術官伊隆·馬斯克在事故后稱，火箭第二級液氧貯箱出現超壓，數據顯示出有違常理的原因。7月21日，馬斯克宣布事故的原因是火箭上的一個鋼支架存在問題，該支架用于固定火箭上的高壓氦瓶。由于支架存在故障，導致火箭升空過程中氦瓶脫落，并沖擊到火箭二級液氧貯箱，高壓導致液氧貯箱爆炸。

事故后，NASA局長查爾斯·博爾登發表聲明表示，NASA為任務失敗感到沮喪，但仍將與太空探索技術公司密切合作。同時表示，商業貨運計劃容許失敗，NASA將繼續以安全、有效的方式運行空間站，并將其作為未來較長期深空探索任務的試驗平臺。NASA主管載人探索與運行任務部的副局長葛斯滕邁爾稱，此次任務對NASA是一個打擊。但他強調NASA并無疏忽，只能說明航天飛行的挑戰巨大。（未完待續）

Study on the Commercialization of U.S. Human Spaceflight （Ⅱ）