狂飆與狂想中的商業載人航天

苗千

北京時間2017年1月15日凌晨，太空探索科技公司在位于美國加州范登堡空軍基地的發射場，把一枚70米高的“獵鷹9號”（Falcon 9）運載火箭發射升空。這枚火箭中載有美國銥星公司用于第二代銥星系統的70顆通信衛星中的10顆。這次成功發射迅速成為一條世界性的新聞——此前太空探索科技公司在15個月的時間里接連經歷了兩次火箭發射失敗，這次雙方都無法承擔火箭發射失敗的后果。

在火箭發射的過程中，有太多的偶然因素可能導致發射失敗。就在2017年首次成功的火箭發射前4個半月的2016年9月，在一次計劃發射幾天前的引擎測試中，一枚“獵鷹9號”運載火箭發生了爆炸，火箭連同上面已經裝載的價值2億美元的以色列Amos-6通信衛星化為灰燼。2015年6月28日，一枚“獵鷹9號”運載火箭在升空2分多鐘后發生了爆炸。在這兩次事故之前太空探索科技公司已經有連續20次的成功發射記錄，馬斯克也承認可能是人們因此有所懈怠，而接連的兩次爆炸不僅使太空探索科技公司在財務上受到重創，也讓他們陷入了短暫的休眠期，盡力尋找火箭頻繁發生爆炸的原因，同時為下一次發射做準備。

每一次火箭爆炸不僅會給太空探索科技公司帶來大約2.5億美元的損失和潛在客戶的流失，也會讓這家公司所標榜的快速精實（Fast and Lean）的火箭發射技術聽上去不再值得信賴。不僅如此，按計劃太空探索科技公司將從2017年11月開始，陸續把美國航空航天局的宇航員從美國本土送上國際空間站，連續的火箭爆炸很可能讓他們失去美國航空航天局這個目前最大的客戶。太空探索科技公司急需一次成功的火箭發射以挽回自己的形象，重新贏得客戶的信心。僅僅幾個月之后，幾個部門的聯合調查顯示，是因為“獵鷹9號”運載火箭中存儲液氦的容器發生故障導致了爆炸。人們愿意相信，查明了事故原因并進行了改進的獵鷹火箭已經值得信賴。

可想而知，2017年1月的火箭發射如果再次失敗，太空探索科技公司很可能將從此一蹶不振。結果最終讓所有人都松了一口氣，發射幾分鐘之后，“獵鷹9號”運載火箭的第一部分如預期落在了太平洋上的一個浮動平臺上被回收（這是太空探索科技公司第五次在海上回收火箭，首次在太平洋上進行回收，也是他們回收的第七枚火箭）；發射1小時15分之后，銥星公司的10顆衛星安全進入軌道，此次發射宣告成功。

這一次火箭發射成功可以為太空探索科技公司換來一些喘息和休整的時間，但“獵鷹9號”運載火箭的安全問題始終是人們關注的焦點。就在這次發射之前的2017年1月11日，美國航空安全咨詢小組（Aerospace Safety Advisory Panel）仔細檢查了“獵鷹9號”運載火箭，在他們的年度報告中又一次表達了對其安全性的擔憂。通常的發射流程是在火箭發射前幾小時為其注入燃料，然后讓宇航員們進入艙內，隨后點火進行發射，但“獵鷹9號”運載火箭為了能夠使用超低溫液氧燃料，改變了這個流程。他們計劃在為美國航空航天局運送宇航員時，先讓宇航員們進入火箭艙內，然后在發射半小時之前為火箭注入燃料，之后迅速進行發射，這種“加上燃料就走”（Load and Go）的反常程序可能會給宇航員們帶來額外的危險。航空安全咨詢小組的這份報告難免會讓美國航空航天局心生疑慮。

無論如何，太空探索科技公司在2017年都還有一系列的發射任務，其中包括來自美國航空航天局和美國軍方的訂單，在未來的18個月里他們還要為銥星公司繼續進行另外的6次衛星發射，每一次都不容有失。太空探索科技公司聲稱，計劃中還有總價值超過100億美元的70次火箭發射。而實際上，在2017年里除了令人目不暇接的各個發射任務之外，太空探索科技公司更引人關注的，是他們計劃中的幾個新項目，這才是決定這家志在太空的公司命運的關鍵。

太空探索科技公司最大的優勢就在于火箭發射的費用相對低廉，而為了盡可能降低每一次的發射成本，他們正在嘗試使用已經發射過的火箭推進器進行重新發射，這個原定在2016年進行的實驗計劃因為此前的火箭發射爆炸被推遲到了2017年。盡管已經數次實現了在海上回收火箭，但人類還從沒有過回收火箭重復使用的先例，要使這些火箭推進器可以被重新使用，肯定需要花費大量的時間和維護費用，很多技術細節也還不清楚，存在著一定的風險。正因為如此，太空探索科技公司是否可能在2017年首次實現這個突破也就格外令人期待。

相比于人們已經熟悉的“獵鷹9號”運載火箭，太空科技探索公司正在建設的另一款火箭堪稱巨無霸，這就是尚未露面的獵鷹重型運載火箭（Falcon Heavy）。這款動力強勁的火箭在理論上足以把大量的載荷一直運送到火星。如果這款火箭能夠如預期在2017年上半年投入使用，它將成為人類歷史上功能最強大的運載火箭——它將可以一次性向近地軌道運送54噸的物品，相對來說運送貨物的價格也就更加低廉，每次飛行僅需花費9000萬美元。一旦成功，這款產品必將對全世界的重型火箭運載市場造成極大的沖擊。

人們對于這款遲遲不肯露面的火箭并非沒有疑慮。為了獲得強大的動力，這款由三級構成的重型運載火箭的第一級是由三個“獵鷹9號”運載火箭組成，每個“獵鷹9號”運載火箭擁有9個發動機，因此獵鷹重型運載火箭擁有27個發動機，這意味著它擁有極為復雜的結構，難免讓人對它的穩定性感到擔心。在太空探索科技公司的網站上可以查到，已經有6家公司預訂了獵鷹重型運載火箭的發射服務。按照計劃，在2017年第二季度和第三季度就分別有一次這種重型運載火箭的發射任務。

可以說，在2017年上半年幾次運載火箭發射任務以及獵鷹重型運載火箭的亮相是否成功，將決定太空探索科技公司未來命運的走向。但是人們也不會忘記這家公司提出的最終目標——公司的網站上介紹：“太空探索科技公司設計、制造，并且發射先進的火箭和宇宙飛船。這家公司成立于2002年，致力于為航天技術帶來革命，最終目標是可以使人類在其他行星上生活。”為了實現這個偉大的目標，太空探索科技公司的創始人馬斯克推出了一個宏偉的星際交通系統（Interplanetary Transport System）。這個系統計劃一次可以把上百人從地球運送到火星，馬斯克希望通過這個星際交通系統，在本世紀末能有100萬地球人選擇在火星定居，并最終在火星建立永久的可以自給自足的人類定居點。

夢想家馬斯克希望建造的是一架主體由碳纖維構成的巨大火箭，這將比傳統的金屬材料更輕并且更堅固，由液氧和液態甲烷的燃燒產生動力，這樣的火箭將足以把550噸的貨物運送到近地軌道，也足以往返于地球和火星之間進行運輸。除此之外，馬斯克還希望每個人由地球前往火星的費用可以被限制在20萬美元以內，這個價格可以使更多的家庭能夠承受，因而更愿意前往火星定居——但是他估計星際交通系統的研發費用將需要上百億美元。目前，太空探索科技公司每年還只是投資數千萬美元在這個野心勃勃的計劃之中，因此現在談論這個計劃的未來可能還為時尚早。

在探索太空這個新興的商業領域中，馬斯克并不是唯一一個懷著狂熱夢想的特立獨行的創業者。一位與他形象頗為類似的英國商業奇才，也正在太空中進行著前所未有的創業狂想。英國維珍銀河公司是由英國企業家理查德·布蘭森（Richard Branson）創立，這家公司的目標是能夠在未來幾年里帶領游客進行地球亞軌道飛行，讓普通人也可以實現成為宇航員的夢想。

維珍銀河為尚在計劃中的太空旅游項目設計了一條獨特的飛行路線：首先由一架飛機搭載著一架“太空船”飛行器飛到高空，而后這架太空船脫離它所搭載的飛機，帶著旅客們進行獨立飛行。旅客們將可以短暫地脫離地球大氣層，在地球的亞軌道上飛行幾分鐘之后再返回地面。這種新奇的太空旅游所需的兩種飛行器都需要特殊設計和制造。在參考了魯坦公司和縮尺復合體公司設計的太空飛機“太空船1號”（Space Ship One）之后，維珍銀河與縮尺復合體公司共同制造了“太空船2號”（Space Ship Two）。計劃中“太空船2號”首先由一架名為“白色騎士2號”（White Knoght Two）的飛機載上高空，而后開始獨立飛行，進入地球亞軌道。

“白色騎士2號”是一種定制的四引擎雙機身飛行器，由它負載著“太空船2號”可以到達1.5萬米的高度。這種雙機身的設計使兩個機身之間可以有足夠的空間攜帶“太空船2號”。“白色騎士2號”的飛行員坐在右側的機艙中，兩個機艙同樣可以用于搭載乘客或是進行科學實驗。“太空船2號”則是一種造型獨特、最多可以承載8人、可以重復使用的飛行器，它由配置的混合式火箭發動機提供強勁的動力。

“太空船2號”可以搭載6名乘客和2名飛行員一同進入太空。除了讓乘客們可以在100公里的高度俯視地球之外，這種獨特的太空飛行還可以使乘客在地球亞軌道上有幾分鐘的微重力體驗。布蘭森保證在太空船內會有足夠寬敞的空間，讓每個乘客都有機會離開座椅，體驗在太空中飄浮的奇妙感受，還會有足夠大的窗戶讓乘客可以以前所未有的高度和角度觀看地球。而這樣的一次商業飛行，預計費用也將在20萬美元以下。

由于各種原因，維珍銀河的商業太空旅游計劃也不斷被推遲，但人們仍時常能聽到這個項目取得進展或是遇到挫折的消息。布蘭森最初計劃維珍銀河在2007年就正式運行這個旅游項目，然而在2007年進行的一次地面測試中飛行器發生了爆炸。2009年12月，維珍銀河擁有了第一架“太空船2號”，它被命名為“VSS Enterprise”。VSS Enterprise在2010年7月第一次進行了有人駕駛的飛行試驗，隨后又進行了總共超過6個小時的飛行試驗，雖然前三次的飛行試驗都獲得了成功，但在2014年10月進行的第四次飛行試驗中，由于飛行員操作失當，飛機在空中解體，兩位飛行員一死一傷。這次失敗使維珍銀河的太空旅游項目一時陷入停滯。

第二架“太空船2號”被命名為“VSS Unity”，它在2016年2月19日初次亮相，又在2016年12月3日進行了第一次滑翔飛行。飛行測試工程師駕駛著“白色騎士2號”把“太空船2號”帶上天空，在1小時10分鐘之后，飛行員駕駛的“太空船2號”滑翔回到了地面。之后這架太空飛機在2016年12月22日又進行了第二次飛行試驗。進入2017年后，“太空船2號”還會進行更多的滑翔試驗。如果順利，它將進一步進行動力飛行試驗——“太空船2號”將啟動引擎，使它的最大速度達到1馬赫，讓人檢驗它在超越聲速過程中的飛行表現，然后再逐漸提高速度。

太空旅游觀光不是維珍銀河經營的唯一項目。維珍銀河在2011年就和美國航空航天局簽署協議，將進行科學研究飛行，也同意把美國西南研究院的科學家們送上太空，幫助他們進行太空實驗。不僅如此，布蘭森在2012年宣布，維珍銀河將在2016年進行商業衛星發射。這個被命名為“LauncherOne”的小型商業衛星發射項目，將由維珍銀河自己研發的液體燃料動力火箭來完成。

按照最初的設想，這樣的小型商業衛星發射任務同樣由“白色騎士2號”搭載著火箭到大氣層邊緣進行發射，但因為“白色騎士2號”將頻繁用于“太空船2號”的飛行，在2015年12月，同屬維珍集團的維珍航空公司一架外號為“宇宙女孩”（Cosmic Girl）的波音747-400型客機在經過改造之后，被分配用來在1萬米以上的高空進行火箭發射。

根據不同的項目和天氣情況，LaucherOne可以選擇在很多地點進行發射而不受發射場的限制。與建造體積越來越大、載荷也越來越大的火箭設計項目背道而馳，LauncherOne項目希望可以填補大項目的空白，盡量開發小型低價的商業衛星發射市場，讓這種小型衛星不用再必須等到其他大衛星進行發射的時候才能“搭車”共同發射。

維珍銀河的CEO、此前曾在美國航空航天局任職的喬治·懷特塞茲（George Whitesides）認為一切準備就緒之后，LaucherOne理想的發射頻率是每個月兩到三次。目前維珍銀河已經簽訂了幾個在2018年發射小型衛星的商業合同。不僅如此，維珍銀河發現很多衛星公司設計的第二代衛星，往往會比上一代衛星更重，因此他們計劃要把LaucherOne項目的火箭載荷進一步提高到400公斤。維珍銀河將在2017年下半年進行LauncherOne項目的第一次試驗，這種突破常規的火箭發射方式屆時也必將吸引全世界的關注。

包含著科技、狂想的元素，加上對于商業成功的渴望，讓很多看似瘋狂的想法成為可能，這正是目前太空探索科技公司和維珍銀河給人們的印象。這些探索太空的科技公司敢于打破常規，制定出的一些計劃難免看上去過于不切實際，但它們在不斷的失敗過程中所實現的一次次突破，又會讓人有所期待。商業載人航天領域眾多標志性的事件都將在今年發生，這個新興的商業領域將向哪個方向發展，2017年將會是一個關鍵的節點。