最終的獲勝者將為NASA建造宇宙飛船并將其送入太空。
當克里斯?弗格森(Chris Fergu-son)在2011年7月下達最后一個航天飛機任務(wù)指令時,他和他的隊員把某個東西忘在了國際空間站里:30年前執(zhí)行第一次航天飛機任務(wù)時飄揚的那面小小的美國國旗。“希望在美國下一次將宇航員送入太空并與空間站對接之前,它能維持住我們的榮譽地位。”弗格森在執(zhí)行此次任務(wù)時與奧巴馬總統(tǒng)在通話中如是解釋道。●“我知道,這將會是商業(yè)太空飛行的‘奪旗時刻’。”奧巴馬回應(yīng)道。●作為波音公司的載人與航空任務(wù)運營主管,弗格森也是推動該公司開發(fā)和運營宇宙飛船的負責(zé)人之一,力圖將NASA的航天員送入空間站——完成奪旗。波音和美國太空探索技術(shù)(SpaceX)兩家公司正在爭奪這一榮譽,都希望在NASA和俄羅斯的合同到期之前爭分奪秒地把宇宙飛船送入太空。
利害攸關(guān)的還不僅是時間。如果太空飛行能夠逃離政府的溫室成為真正的商業(yè)行為,那么公司之間的價格競爭最終或許會使成本大大降低。2017年可能會在這方面取得一些重要進展。
NASA的商業(yè)載人計劃可以追溯至10年前,當時NASA正著手幫助航天公司開發(fā)商業(yè)貨運飛船。NASA并沒有采取傳統(tǒng)的政府合同制做法——由其負責(zé)飛船的設(shè)計,僅將飛船的制造業(yè)務(wù)承包給承包商——而是選擇全部交由公司自己去做。NASA會提供資金和技術(shù)支持,之后購買的是貨運服務(wù),而不是飛船本身。
NASA的這一做法即形成了商業(yè)軌道運輸服務(wù)(COTS)計劃,其中還包括一項接送航天員服務(wù)的選擇權(quán)。盡管SpaceX聲稱其COTS提案能夠?qū)崿F(xiàn)該服務(wù),但NASA卻并沒有選擇它,而是決定將注意力放在飛船退役之后亟需的貨運服務(wù)上。SpaceX和當初的軌道科學(xué)公司(現(xiàn)名為ATK公司)均已按照COTS計劃的要求開發(fā)出了飛船,用于將物資、試驗和其他設(shè)備運送至空間站并從空間站運回。
作為其人類太空飛行計劃大改組的一部分,NASA在2010年宣布它正利用與COTS計劃相同的方法來開發(fā)船員運輸系統(tǒng),并給予幾家公司(包括波音和SpaceX)一系列獎勵,為其關(guān)鍵飛船技術(shù)的早期開發(fā)提供支持。
2014年9月,NASA公布了與波音和SpaceX簽署的最終系列合同,合同總價值為68億美元。除了完成飛船的制造之外,合同還要求每家公司進行兩次試飛,一次載人飛行,一次無人飛行,執(zhí)行6次任務(wù),每次任務(wù)將兩名人員送至空間站并帶回。這兩家公司一直都在向這個目標努力。
波音公司名為“星際線”(Starliner)的CST-100宇宙飛船和SpaceX名為“龍二”(Crew Dragon,亦稱為Dragon v2)的飛船看上去非常相似。與航天飛機不同的是,這兩架飛船都是太空艙結(jié)構(gòu),置于火箭頂端發(fā)射,且最多可以搭載7人,盡管NASA的期望值僅為每次4人;公司可以把多出來的座位給其他人,用于商業(yè)飛行。
不過,它們之間的差異也不小。CST-100將搭載聯(lián)合發(fā)射同盟(洛克希德?馬丁與波音的合資公司)的阿特拉斯5號運載火箭。自2002年推出以來,阿特拉斯5號已經(jīng)連續(xù)成功執(zhí)行了約60次飛行任務(wù)。
“它和現(xiàn)有的阿特拉斯5號運載火箭沒有什么兩樣。”弗格森這樣描述CST-100的運載火箭。不過也會有一些不同,比如上面級采用兩個引擎,而不是一個;還增加了一個與太空艙中斷飛行系統(tǒng)相連的系統(tǒng),可以測出即時故障,在發(fā)生問題時逃離。
在返回地球時,CST-100會落在NASA太空艙從未嘗試過的區(qū)域——陸地。之前的水星、雙子座和阿波羅太空艙均落入海洋,而CST-100將靠制動火箭、減速傘和氣囊在陸地上著陸。
該策略對于波音來說至關(guān)重要,因為這可以使CST-100飛船的重復(fù)利用次數(shù)達到10次。“我們覺得確實需要通過陸地降落來實現(xiàn)其重復(fù)使用。”波音CST-100計劃經(jīng)理約翰?馬爾霍蘭(JohnMulholland)說。他還表示,落入海洋會帶來一些問題,比如海水會進入太空艙腐蝕元件。
此外,陸地降落也便于我們用卡車和直升機更快地找到船員,就像俄羅斯在“聯(lián)盟號”降落時所做的那樣。
與波音太空艙不同的是,SpaceX的“龍二”將搭載該公司自行設(shè)計的火箭,即“獵鷹9號”,該火箭自2010年服役以來已經(jīng)完成了近30次飛行任務(wù)。不過就在2016年9月,SpaceX的一架“飛龍?zhí)枴保ㄘ涍\“龍二”)飛船發(fā)射失敗,并且“獵鷹9號”在發(fā)射臺發(fā)生了爆炸。
不過“飛龍?zhí)枴北旧碓趫?zhí)行國際空間站貨運任務(wù)方面并沒有什么問題。此外,SpaceX從一開始就將“龍二”設(shè)計為人貨兩用。
“載人‘龍二’和貨運‘飛龍?zhí)枴g比較大的一個差別在于我們增加了這些SuperDraco推進器。”SpaceX公司載人任務(wù)管理主管本杰明?里德(BenjaminReed)說。那些裝在太空艙旁邊的推進器將作為飛船的緊急中斷飛行系統(tǒng)。2015年5月,公司對該設(shè)備進行了測試,當時有一個“龍二”太空艙僅靠其SuperDraco推進器即與其在弗羅里達的發(fā)射臺脫離,并在離岸飛行了一小段距離之后墜落。
不過,SpaceX對于這類推進器還有一些額外的計劃。前期的“龍二”回航時會落在海洋里,就像目前貨運“飛龍?zhí)枴蹦菢印?jù)里德描述,海上降落不應(yīng)該成為太空艙重復(fù)利用的障礙。“在減速傘著陸和水上回收方面,我們的團隊擁有一些世界級專家。”他說。SpaceX計劃在新的一年里實現(xiàn)對貨運“飛龍?zhí)枴钡幕厥铡?/span>
但最終,SpaceX還是計劃利用“龍二”的SuperDraco推進器來實現(xiàn)減速傘降落后的平臺動力著陸。里德表示,SpaceX將首先在之后的貨運任務(wù)中展示“推進式著陸”能力。“我們打算先在貨運任務(wù)上實現(xiàn)飛行和推進式著陸,這對于我們來說不是什么問題,之后再用于載人任務(wù)。”
兩家公司的計劃不太一樣。波音希望能夠廣泛利用其合作伙伴的優(yōu)勢。它租下了肯尼迪航天中心用于航天飛機維修的一個飛機庫,現(xiàn)在計劃把它改為一個CST-100太空艙裝配工廠。波音還特聘負責(zé)休斯敦標志性的任務(wù)控制中心的NASA任務(wù)運營總司來主管CST-100飛行事務(wù)。
而SpaceX則幾乎全部都是自力更生,在制造太空艙和火箭之余,通過其在加利福尼亞州霍桑市的總部設(shè)施來負責(zé)其載人任務(wù)的管控,該設(shè)施目前正在執(zhí)行貨運“飛龍?zhí)枴比蝿?wù)。
“我們構(gòu)建的并不只是載人‘龍二’,”里德說,“而是整個系統(tǒng),需要通過認證來確保人類飛行安全的系統(tǒng)。”
自2014年NASA與波音和SpaceX簽訂承包合同以來,這兩家公司均一直忙于開發(fā)飛船。它們的開發(fā)工作包括減速傘和其他落地系統(tǒng)演示、SpaceX在2015年的緊急中斷試驗以及其他各類測試。
不過計劃趕不上變化快。NASA原先希望能在2015年底實現(xiàn)商業(yè)載人飛行。然而,對該計劃的質(zhì)疑以及預(yù)算的縮緊迫使國會降低開銷,該目標也只得推遲到2017年底了。
2016年9月,NASA的監(jiān)察長辦公室宣布計劃可能會進一步推遲。現(xiàn)在的問題已經(jīng)不再是資金(國會現(xiàn)在已全資支持該計劃),而是技術(shù)了。
報告的結(jié)論為:“盡管承包商很樂觀,但基于我們在審計過程中所收集到的信息,我們認為在2018年末之前,波音和SpaceX都不太可能實現(xiàn)飛向國際空間站的認證載人飛行。”
該報告發(fā)布時,波音的計劃已經(jīng)推遲了幾個月之久,它的計劃是在2018年初實現(xiàn)載人測試飛行。“我們將會在2018年中做好飛行服務(wù)的準備。”2016年9月中旬時弗格森這樣說道。
一個月后,波音宣布其計劃還要再推遲半年。原計劃在2018年2月完成的載人測試飛行現(xiàn)在已經(jīng)改期到2018年8月,且首次任務(wù)將在2018年12月執(zhí)行。波音把責(zé)任歸咎于CST-100太空艙導(dǎo)致的阿特拉斯5號空氣動力載荷問題。
“我們在技術(shù)開發(fā)過程中遇到了很多阻礙。”2016年10月中旬,波音宣布延期計劃后馬爾霍蘭這樣表示。他還樂觀地補充說自己相信公司能夠按新的時間表如期完成。
SpaceX對于其時間安排則比較慎重。2016年7月,NASA官方計劃顯示,該公司計劃在2017年5月實現(xiàn)“龍二”的無人測試飛行,2017年8月再進行載人測試。然而,此時間安排發(fā)布之后就發(fā)生了“獵鷹9號”發(fā)射臺爆炸事件,使得很多任務(wù)不得不推遲,包括上述測試飛行。
2016年12月中旬,NASA宣布SpaceX已將其無人示范飛行推遲至2017年11月,首次載人飛行推遲至2018年5月。因此,今年是肯定不會有航天員上天了。
NASA也感到了壓力。至少需要有一家公司能夠在2018年底之前能夠準備就緒,把航天員送入空間站,因為那時他們與俄羅斯火箭的飛行合約就要到期了。
NASA人類探索與行動副行政官威廉?葛斯坦邁亞(William Gerstenmaier)說,和俄羅斯續(xù)期是不太可能的。“他們需要一個3年期的前導(dǎo)時間。”他說,意思是現(xiàn)在再為2019年初的任務(wù)購買聯(lián)盟號座位已經(jīng)太遲了。
波音和SpaceX能在2018年底做好飛行準備嗎?“還是有希望的。”葛斯坦邁亞說。空間站的未來仰仗于這兩家公司誰能夠完成奪旗。太空飛行的商業(yè)化發(fā)展需要這兩家公司以及其他公司共同參與競爭。
作者:Jeff Foust