美国东部时间7月19日清晨,“阿特兰蒂斯”号航天飞机脱离国际空间站。由于美国航天飞机项目即将终结,此次脱离也意味着二者的永别。“阿特兰蒂斯”号8日从肯尼迪航天中心升空,10日与空间站对接,执行美国航天飞机项目第135次也是最后一次飞行。
预计“阿特兰蒂斯”号将于美国东部时间21日5时返回地球并退役,美国为期30年的航天飞机项目也宣告终结。后航天飞机时代,会由哪些飞行器承担将人类送入太空的任务?
航天飞机退役是历史必然
美国宇航局(NASA)早在去年初就公布了航天飞机退役计划。“阿特兰蒂斯”号的两位同伴“发现”号与“奋进”号,已先后在今年2月和5月告别太空。作为世界上第一款可重复利用的太空飞行器,航天飞机时代终于以荣耀与悲情并存的方式结束。
航天飞机又称太空穿梭机,是可重复使用、往返于太空和地面之间的航天器。1981年4月12日,美国航天飞机“哥伦比亚”号首次飞上太空,被视为人类航天史上的一个重要里程碑。
然而,功绩显赫的航天飞机为何终被NASA抛弃?这首先得归咎于成本飙升。自1972年将航天飞机项目列入开发计划以来,美国政府共为该项目买单1960亿美元,分摊到135次发射飞行,每次约15亿美元。
除了成本因素,导致航天飞机退出的因素还有其过大的风险。1986年1月28日,“挑战者”号航天飞机从肯尼迪航天中心升空70余秒后爆炸,化成碎片坠入大西洋。2003年2月1日,“哥伦比亚”号经过16天的飞行返回大气层时,在得克萨斯州上空爆炸。两次事故共造成14名优秀宇航员罹难,超过此前美国、前苏联遇难宇航员的总和。如按百万公里死亡人数计算,航天飞机的风险要比航班客机高138倍。前美国航天局局长迈克尔·格里芬曾直言,航天飞机和国际空间站项目,甚至过去30多年来美国所有载人航天项目都是“战略失误”。作为冷战年代的产物,航天飞机退役是航天史向前发展的必然。
美新一代载人航天器“猎户座”
航天飞机时代的终结,并不意味着美国载人航天事业的终止。早在2004年,时任美国总统布什即宣布美国将研制另一种载人登月及最终登陆火星的航天器。奥巴马上任后则宣布放弃重返月球计划,强调研发新一代载人航天器,飞向更远的太空。美国宇航局也在其网站上描绘了完整的未来航天计划:正在研究建造可探索太阳系的航天器,目标是登陆火星,将基于猎户座航天舱建造多功能载人航天器。
作为被寄予厚望的新型载人航天器,“猎户座”可容纳4至6名宇航员。2006年8月,NASA将该飞船的合同授予洛克希德·马丁公司,由其全权负责设计、开发及建造,并预计在2015年载人前往国际空间站。
据英国《每日邮报》报道,借助“猎户座”飞船,宇航员可往返于地球与国际空间站之间。同时,该飞船还可充当空间站的对接舱或逃生舱。在设计方面,“猎户座”飞船将采用“落地”的方式返回地球,中途利用降落伞减速,可显著提升返回时的安全性;飞船升空时将处于运载火箭顶部,远离运载火箭发动机,像航天飞机那种在起飞阶段因碎片撞击导致事故的风险进一步减小;飞船可搭载“逃逸塔”系统,一旦遇到危险,可迅速将宇航员“甩”出去,借助降落伞安全着陆。
俄罗斯“联盟号”将担重任
按照“猎户座”计划,至少未来4年美国的载人航天器将处于空白期,美国宇航员往返国际空间站,将不得不租用俄罗斯“联盟号”飞船。据报道,租用“联盟号”费用并不低。自美国2004年宣布结束航天飞机计划以来,俄罗斯已8次上涨运送宇航员的费用。目前,搭乘一趟“联盟号”的租金约为4340万美元。预计到2016年,“联盟号”每个座位的费用将高达6300万美元。
“联盟号”虽然简陋,却是人类低成本探索太空的成功案例,相较于美国航天飞机近2000亿美元的天价,整个俄罗斯航天计划目前每年花费仅有区区20亿美元。更重要的是,“联盟号”总体上比航天飞机安全得多。
目前,俄罗斯“联盟号”采用3舱式构型,扩大了航天员工作与生活空间,能更安全地与空间站对接,接送航天员和物资。2010年10月,俄罗斯发射第一艘改型的“联盟TMA-M”。它堪称俄罗斯第一艘数字化宇宙飞船,载有CC-101型计算机,并改进了制导、导航与控制单元以及船载测量系统,增加了有效运载能力。
但俄罗斯并不以“联盟号”为满足,从2009年起俄开始研制新一代载人飞船,暂定名“罗斯号”,计划2018年投入使用。“罗斯号”可飞往空间站和月球,能重复使用多达10次,将极大降低天地往返的运输成本。
日本太空船不甘示弱
如果说俄罗斯“联盟号”主要承担载人使命,那么日本航天器则可能承担向国际空间站运送物资的任务。
目前引起多方关注的日本太空货运飞船——空间站转运飞行器系列产品1号(HTV1),曾于2009年9月前往国际空间站。该飞船全长约10米,最大直径约4.4米,能装载约6吨货物,飞船与运载火箭分离后能自主飞行至空间站。但比较遗憾的是HTV系列飞船目前还难以回收使用。当年HTV1在脱离国际空间站后,即在冲入地球大气层时燃烧殆尽。如果该飞船成功解决返回控制技术,将意味着日本朝自行载人航天目标迈进了一大步。
除了日本HTV系列飞船,俄罗斯“进步”货运飞船、欧洲自动货运飞船也将承担起向国际空间站运送物资的重任。但由于HTV飞船的加压和非加压货舱的独特设计,它将有望成为向国际空间站运送外部实验装置和电池的重要运输工具,重要性十分突出。
民间资本加速进军太空
美国停飞航天飞机,看似是美国航天史上的一次重大休整甚至挫折。但如果从产业角度看,这几乎是一次从“输血”式发展到“造血”式发展的航天产业大跨越。
目前,美国正采取多种手段鼓励美国民营企业开发制造火箭和宇宙飞船,用以和俄罗斯、日本甚至欧洲展开航天器研发竞争。预计不久的将来,美国将安排商业公司承担将宇航员送入近地轨道的任务,其运作模式将和NASA租用俄罗斯飞船运送航天员往返国际空间站类似。这意味着,未来太空领域将有更多民间资本介入。
今年4月,美国航空航天局和几家公司签署了高达2.7亿美元的合同,鼓励它们建造商业宇宙飞船。如果这种飞船问世并投入使用,宇航员就能“打的”往返于地球和国际空间站以及其他低轨道目的地之间。其中,波音公司目前在建的CST-100太空舱;太空探索技术公司在研发有史以来最强大的火箭。
2010年底,太空探索技术公司建造的“猎鹰9号”火箭曾将“龙号”载人飞船的模型送入地球轨道。“龙号”载人飞船绕地球两周后,从低轨道进入大气层,最后坠入东太平洋。据此有人推测,太空探索技术公司可能最早于2014年使用改进的“龙号”宇宙飞船运送宇航员出入国际空间站。另据称,如果一切顺利,波音公司建造的CST-100有望在2015年开展商业旅行活动。该飞船共7个座位,其中4个预留给国际空间站机组人员,每次可另载3名游客。
同时,美国航天项目的去政府化趋势仍然有限,仍将受到政府严密监管,毕竟这类项目涉及一个国家的顶尖技术,与间谍卫星、导弹等军事前沿科技紧密相联。