有關北極星計劃的幾個疑問

文/松堂

北極星黎明計劃目前公布的細節有限，所以，從航天技術的角度來分析，有這么幾個地方讓人有點看不懂。

螺螄殼里做道場？

億萬富翁艾薩克曼的商業載人航天三部曲當中，有一個重要的事情并未解釋。我們并不知道其中的原因是什么，那就是他并沒有考慮和任何類型的空間站對接。無論是正在實施商業化的國際空間站，還是美國宇航局正在招標的“低軌道載人目的地”空間站。

▲載人龍飛船的成員艙內部絕不寬敞

▲載人龍飛船沒有氣閘艙，開艙就完全失壓

載人龍飛船雖然理論上可以坐7個人，但是內部空間還是比較狹小的。進行幾天的在軌飛行或許還能夠忍受，假如說開展某些類型的科學研究，那么內部空間實在是太局促了。雖然“星艦”內部擁有更大的空間，但是它距離投入使用還有一段時間。那么為什么不考慮和國際空間站相對接呢？不管怎么說，國際空間站商業化以后，投入業務運行的前景要現實得多。這很可能是因為國際空間站上沒有計劃安排，無法容納多出來的4 個人。當然，第二次和第三次任務的細節并沒有公開，后面會不會有空間站對接活動，尚未可知。

“星鏈”能夠通火星？

▲星鏈衛星上的激光通信組件及通信示意圖

第一次飛行任務，也就是所謂的“北極星黎明”，有一項重要工作是和星鏈衛星進行激光通信。據說這是給后續前往月球和火星的星際探索鋪平道路?！靶擎湣睘榱藢崿F全球聯網、不落地組網，配備了星間激光通信鏈路。但是因為衛星尺寸有限，激光器顯然功率不會太大。而且激光器的指向是相對固定的，一般是指向同圈層的衛星，不可能有太大的調整范圍。這可能就是北極星黎明任務一定要飛到580 千米高度的一個重要原因。星鏈衛星的軌道高度都在550千米上下，飛船只有盡量接近580 千米，才能進入星載激光器的照射范圍。當然，也不可能再接近，否則飛船就要冒著和衛星碰撞的風險。

那么，星際航行和這件事有啥關系？至少，星鏈星座是很難直接用在星際航行通信上的，它的太陽電池板尺寸不大，無法驅動大功率的激光波束，不能實現數萬千米、數十萬千米甚至更遠距離的通信。所以，就算這件事和馬斯克的火星移民有什么關系，也處在技術驗證的極早期而已。

衣服一層套一層？

北極星黎明任務的成員還要執行艙外行走任務，這就為航天服的選擇帶來了懸念。

已經有不少分析家指出，龍飛船沒有氣閘艙，一旦開艙門，整個加壓艙內部就和宇宙連通了，所有人都必須穿上艙外航天服才能生存。這個問題怎么破？

▲北極星黎明團隊參觀馬斯克“星艦”發射場

▲“載人龍”的起降航天服

載人龍飛船有自己的起降用航天服，據說是仿造《星際迷航》的航天員制服。根據伊薩克曼的說法，他們這次要穿的艙外航天服，是使用起降航天服改造的。但起降航天服和艙外航天服是兩種不同類型的東西。起降航天服主要功能是在起降期間，如果發生飛船漏氣之類的意外情況，可以短時間保護航天員，讓他們能經受住應急返回過程，回到地面。但艙外航天服就是完全不同的東西，需要保護航天員在艙外工作幾個小時，提供氧氣、保溫、排汗、輻射防護等多種功能。這不是起降航天服能做到的。所以僅僅從體積來看，艙外航天服就要比起降航天服厚重得多。如果要簡化，那么有一種可能性，就是保留頭盔不變，僅僅在外面套一層，具備保溫和加壓功能，可以支撐短暫出艙任務。但是這種想法能不能實現，就看具體飛行情況了。

艙外航天服的穿脫也非常麻煩。俄羅斯的“海鷹”航天服不但需要長期訓練才能熟練穿脫，而且需要不出艙乘員的幫助。如果北極星黎明任務中的4 個航天員都要穿艙外航天服。就帶來了3 個問題。

▲首飛機組在研究航天服手套

首先，4 套艙外航天服收納在哪里？“載人龍”內部絕不寬敞，很難想象有地方收納這么多東西。其次，4個人一起穿艙外航天服，最后一個人怎么穿呢？其他3 個人穿好航天服之后，有沒有足夠的行動靈活度來幫助他/她？最后一個問題就是，人穿好了艙外航天服，馬上就變得臃腫笨重起來，狹小的飛船艙內，是不是能容得下4 個人？

如今，為這次任務研制氣閘艙，恐怕也來不及了。目前還不知道太空探索技術公司打算怎么解決上面這些問題。

“星艦”飛行幾時成？

在艾薩克曼的整個計劃當中，第一階段和第二階段看起來都沒有什么讓人意外的地方，最大的懸念在第三階段，也就是搭乘“星艦”進行太空飛行。按照常見的載人航天科研進度，“星艦”雖然已經取得了幾次起飛和降落成功，但是要想能夠實施軌道飛行，還有一定的距離；想要實現載人航天飛行，那離得就更遠了。馬斯克雖然被公認為一個非常激進的航天創業者，但是回顧他創業20 年來的歷史，就會發現，馬斯克同樣也是遵守科研規律的。無論哪一個型號，從系統研制到投入運行是要經過一定周期的，就算比其他人快一些，也不可能今天說出口，明天就能做到。

按照馬斯克的計劃，打算2022年進行不銹鋼火箭的首次軌道飛行。應該說這次飛行的風險還是很大的，不僅僅是因為研發難度大，而且也因為馬斯克比較喜歡冒險。他不愿意等到型號可以四平八穩、所有技術問題都徹底歸零之后才發射，而是喜歡采用軟件工程當中的迭代方式，在不斷的飛行實驗當中摸索前進。我們按照最理想的進展來推測，那就是今年的這次發射取得完全成功，不但把“星艦”送入了軌道，而且它還憑借自己的反推力系統成功降落，回到地面上。那么即使如此，按照從龍飛船2010 年首次飛行成功，到載人龍飛船2020 年首次飛行成功，也需要10 年之久?！靶桥灐钡募夹g跨度更大、創新點更多，那么可能要到2030 年之后，我們才能夠看到“星艦”帶著航天員進入太空。那么，北極星計劃的第三階段何時才能成行？