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送飞船or送冰淇淋,太空运输的未来是什么?

摘要: 总的来说,太空运输可以解决未来人类航天事业中可能出现的诸多方面的问题,从空间站所需的补给到宇航员的衣食住行,甚至是特定环境下的先进的科学试验都能够通过太空运输得以实现。

本月16日,美国太空探索技术公司的“龙”货运飞船携带着冰淇淋和超级计算机等物资,抵达了国际空间站。这是“龙”飞船第12次为空间站运送物资了,此次物资重量总共2.9吨。在食物方面,“龙”飞船为宇航员运输了小杯型巧克力、香草和生日蛋糕口味的冰淇淋甜品。

如此丰富的食物种类完全颠覆了笔者认为“宇航员在太空只能吃特制压缩食品”的固有观念,相信也有很多人和笔者持有同样的观点。除了送吃的之外,太空运输还起到节能的作用。当“龙”飞船于9月中旬返回地球之时,装冰淇淋的冷冻箱可以再次利用来装研究样本。

由此看来,航空运输的用途趋于多样化。那么现有的运送太空物资的种类和方式有哪些?在太空物资运输的过程中要注意什么?当前,人类探索太空的成本虽有所下降,但也还是很高,其中也包括运送太空物资的成本。那么这一领域的发展走向如何?更多的企业进入了太空物资运输领域,又能对这一行业产生怎样的作用呢?

一、太空物资运送领域热度升级,各方均有所动作

美国东部时间16日上午,NASA(美国航空航天局)发表声明,当空间站飞到新西兰北部太平洋上空时,宇航员操作空间站机械臂抓住了 “龙”飞船,并于两个小时后将其安装在空间站“和谐”号的节点舱上。“龙”飞船于14日从佛罗里达州发射升空,这也是太空探索技术公司最后一次使用新一代的“龙”飞船进行太空运输,余下的货运任务会由翻新的二手飞船接替。

除了运送食物,惠普公司的超级计算机也是此次运输的重要物资。它将在轨工作一年,是太空中首台超级计算机,目的是检验超级计算机能否适应在太空的恶劣环境中存留,以及在这种环境中的工作性能,为的是将来能够去火星执行探索任务。

实际上,太空运输并非是今天才出现。早在2011年,美国波音公司的官员就曾表示,要利用佛罗里达州肯尼迪航天中心曾停放航天飞机的场地来建造“太空出租车”,用以作为航天飞机退役向太空运输物资与人员的新型交通工具。参与“太空出租车”开发的企业有4家,其中包括著名的波音公司,背后是NASA资助的。

说到NASA,绝对是太空运输领域中的活跃分子。当然,这与美国优越的航天发展环境是分不开的。美国工业化市场的发展带来了许多利益,NASA利用这一点,选取了两套由Boeing公司和SpaceX公司设计的独立系统,通过认证之后,系统将加入效力于ISS(国际空间站)的飞船团队。

除了大环境之外,NASA本身也拥有专业的团队和多年累积下来的经验,能够为航天运输的发展提供助力。其内部专家和企业多有合作,在设计细化及组件测试方面相当出众。此外,FAA(美国联邦航空管理局)也会为发射活动的公共安全提供保障。

除“龙”飞船之外,NASA还雇佣了美国轨道ATK公司的“天鹅座”飞船为空间站运送物资。不过,“龙”飞船是目前为止仅有的有能力返回地球的货运飞船,而像是“天鹅座”等其他货运飞船会在进入大气层的过程中焚毁。

美国的太空运输技术先进,中国也不落后。

今年4月,天舟一号货运飞船搭载长征七号运载火箭,在文昌航天发射场升空。这次发射是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的首飞试验。这标志着我国不仅有能够载人的神舟系列飞船,也有了专门负责向太空运送货物的天舟飞船。

货运飞船,顾名思义即承担了为空间站加油和运输货物的职责,作为我国载人空间站工程的重要组成部分,还要负责将空间站的废弃物带回大气层烧毁。未来中国还打算建造有人值守的空间站,这就更需要输送航天员所需的工作、生活等物资。因此,天舟一号的意义不仅是货运飞船,更是我国航天领域发展的助力,其发展有着重要意义。

二、太空物资运输亮点颇多,未来市场前景可期

在太空运输领域的发展过程中,亮眼的成绩不在少数。

在建造运输系统的过程中,Boeing公司和SpaceX公司建造了大量的地面系统并改进机库,同时还升级了管控中心,确保输送过程的安全。并且在这一过程中,美国新一代的宇宙飞船采用了计算机和航空电子技术,从而减少了飞船操作的难度,使得更多的任务自动化。虽然不能做到完全自动化,起码能为宇航员减轻一些负担。

尽管负责输送国家宇航员前往空间站的空间系统所要达到的标准是由NASA决定,但企业在其中也并非不能发挥作用,比如能够决定相关的设计细节和研发手段。此种方式能够让企业最大限度地发挥自己的构想,从而创造出既能满足相关机构,又能迎合客户需求的产品。

不过,有NASA的限制倒也不失为一件好事。起码通过国家级的认证能够进一步确保安全性和操控性方面的标准。Boeing公司和SpaceX公司在研发过程中的重大发展都会在NASA报备,以此证明系统的安全。实际上,让商业公司负责近地轨道的运输任务,也有利于NASA利用其他资源研发猎户座飞船和太空发射系统火箭,以实现登陆火星的最终目标。

在太空物资运输领域,中国在技术方面的亮点也不在少数。

还是以天舟为例,其太空加油技术可谓一大亮点。正如汽车需要燃料一般,未来的空间站也同样需要补给,这项任务就由天舟飞船完成。在天舟一号进入发射轨道后,与天宫二号对接,其组合体完成为期两月的在轨飞行,并完成推进剂在轨补加试验。

此外,天舟一号和天宫二号进行了三次交接以及飞行控制,致力于打造洁净、安全的太空环境。这些技术的掌握,对于解决空间站能源供给问题大有裨益。可扫清能源供给的障碍,为我国顺利进入载人空间站的建设运营阶段奠定更为坚实的基础。

由于天舟一号“只运货、不送人”,所以被描述为“太空快递小哥”。在价格方面,天舟一号的性价比要优于国际飞船,可谓物美价廉。从体积上来看,它是我国目前体积最大、重量最重的航天器,而且能够运送相当于自身重量6吨多的货物,同时还具备不少于3个月的独立飞行的能力。此外,其有效载荷比例,即运货效率在目前所有的货运飞船中也是最高的。

在设计方面,天舟一号采用先进的技术,使其异常稳固结实,不论是精密仪器还是航天员用品都不在话下。其采用模块化设计,以“搭积木”的手法搭建飞船,实现共享和通用,从而降低调研成本,缩短周期。

由于天舟具备独立飞行能力,且时间较长,因此还能够作为空间科学试验的平台,进行一系列科学试验。而且其中还加入了模拟舱外服,并安装传感器,用以获得各项相关数据,为未来的发展提供依据。

总的来说,太空运输可以解决未来人类航天事业中可能出现的诸多方面的问题,从空间站所需的补给到宇航员的衣食住行,甚至是特定环境下的先进的科学试验都能够通过太空运输得以实现。虽然这一技术尚在发展中,要走向成熟还需要相当长的一段时间,不过依然是十分值得人类所期待的。

(钛媒体作者:最极客,文/东方亦落)

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本文系作者 最极客 授权钛媒体发表,并经钛媒体编辑,转载请注明出处、作者和本文链接
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