商業(yè)化太空游未來可期

劉秉軍

今年7月，近地軌道空間接連迎來“訪客”——私營(yíng)公司的載人飛船競(jìng)相完成太空首秀。人們想知道，商業(yè)化太空游什么時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)？在技術(shù)上還需要解決哪些問題呢？

今年7月，近地軌道空間可謂異?！盁狒[”。先是7月11日，維珍銀河公司創(chuàng)始人理查德·布蘭森搭乘該公司的“團(tuán)結(jié)”號(hào)飛船，完成了首次近地軌道太空旅行;緊接著，7月20日，藍(lán)色起源公司的飛船也成功實(shí)施了首次近地軌道載人飛行。

盡管上述兩次太空飛行的高度僅為100多公里，但其起飛和著陸的方式與小規(guī)模載人航天行動(dòng)相當(dāng)。最值得關(guān)注的是，藍(lán)色起源公司太空飛船的乘客中，除了公司創(chuàng)始人杰夫·貝索斯和他的弟弟，以及他邀請(qǐng)的一位美國(guó)女飛行員之外，還有一位支付費(fèi)用的乘客。因此，這是該公司提供的人類歷史上第一次真正意義上的商業(yè)化太空游服務(wù)。

私營(yíng)公司的載人飛船競(jìng)相完成太空首秀，說明商業(yè)化太空游未來可期。飛到太空中以“上帝視角”觀賞我們這顆藍(lán)色星球;繞著月球飛上幾圈，仔細(xì)看看壯觀的環(huán)形山;登上月球體驗(yàn)一躍6米高的感覺。這一切什么時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)？在技術(shù)上還需要解決哪些問題呢？

近地軌道太空旅館

將游客送到約100公里高的太空中，獲得幾分鐘的微重力環(huán)境體驗(yàn)，并不是維珍銀河和藍(lán)色起源等公司的最終目標(biāo)。但這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，可以作為后續(xù)開展商業(yè)化太空游服務(wù)的基礎(chǔ)。

商業(yè)化太空游的下一個(gè)目標(biāo)，是建立近地軌道太空旅館。2020年8月，美國(guó)發(fā)布《太空探索的新紀(jì)元》藍(lán)皮書，其中明確提出，近地軌道可以向商業(yè)化太空游開放。也就是說，美國(guó)政府支持私營(yíng)公司出資建造近地軌道太空旅館，并在那里開展太空游業(yè)務(wù)。

飛行器在數(shù)百公里高的軌道上以7.6千米/秒的速度運(yùn)行，就不會(huì)因地球的引力掉落，這一飛行速度被稱為第一宇宙速度。《太空探索的新紀(jì)元》描述了近地軌道太空旅館的設(shè)計(jì)理念：它實(shí)際上是以第一宇宙速度繞地球運(yùn)行的飛行器。它雖然不是國(guó)際空間站那樣的龐大科研設(shè)施，但也需要具備可供人員駐留的條件，例如通過自轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，制造與地球相近的重力環(huán)境，以避免微重力環(huán)境對(duì)游客的健康造成影響。

必須說明的是，很多人認(rèn)為游客參加太空游的一個(gè)重要目的是體驗(yàn)微重力環(huán)境，“像宇航員在空間站中那樣飄浮”。其實(shí)這是一個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)。對(duì)于普通的太空游客來說，應(yīng)該盡可能避免長(zhǎng)時(shí)間處于微重力環(huán)境中，因?yàn)槟菚?huì)使人產(chǎn)生眩暈、嘔吐等生理反應(yīng)，影響在太空中的觀光體驗(yàn)。

微重力環(huán)境出現(xiàn)在載人飛船入軌后與太空旅館對(duì)接前。游客可以在這段有限的時(shí)間內(nèi)體驗(yàn)一下失重飄浮的感覺。一旦進(jìn)入太空旅館，就應(yīng)擺脫微重力環(huán)境，在離心力模擬的重力環(huán)境中觀賞地球和深邃的宇宙空間。

商業(yè)化月球游

在近地軌道太空游的基礎(chǔ)上，月球游也將發(fā)展起來。商業(yè)化月球游的第一步是繞月游，即“遠(yuǎn)觀”;第二步是在月球上建造旅館，供游客登月游覽、居住，即“近賞”。

目前第一步已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。SpaceX公司以1.7億美元的價(jià)格將一艘可飛往月球的星艦飛船（Starship）出售給了日本富商前澤友作，后者計(jì)劃幾年后搭乘該飛船實(shí)施繞月飛行。星艦飛船將從地球起飛，繞月球飛行數(shù)圈，再返回地球。

在近地軌道太空旅館建成并運(yùn)行后，更便捷的繞月游方式是：用往返于近地軌道太空旅館和月球軌道之間的飛船接送游客。

近地軌道太空旅館和繞月游，可以使游客獲得在地球上從未有過的觀景視野。在國(guó)際空間站上有一個(gè)360度的全景觀察窗。所有進(jìn)入過國(guó)際空間站的宇航員，都對(duì)在太空中欣賞到的美景終生難忘：“在那個(gè)距離上，你看不到任何國(guó)家的邊界，也聽不到任何喧鬧聲。地球就是一顆藍(lán)色的美麗行星，在那里孤獨(dú)地旋轉(zhuǎn)，那是我們?nèi)祟惖募覉@。在另一邊，月球就像與地球遙相呼應(yīng)的伙伴。我們?nèi)祟惢蛟S是太陽系中唯一的智慧物種，只有我們能欣賞這樣的奇觀?！?/p>

藍(lán)色起源公司的載人飛船為每一位乘客安排了一個(gè)高度為1米的大觀景窗，使他們能夠獲得與宇航員一樣的體驗(yàn)——這正是太空游的魅力所在。

成本控制非常重要

太空游作為一個(gè)旅游服務(wù)產(chǎn)業(yè)，成本控制非常重要。目前維珍銀河、藍(lán)色起源和SpaceX三家公司，最主要的技術(shù)突破和創(chuàng)新都著眼于降低成本。它們分別采用水平起飛、水平著陸、單發(fā)動(dòng)機(jī)火箭、低成本多發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)火箭、陸上回收和海上回收等不同的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)火箭和載人飛船最大限度的重復(fù)利用。

維珍銀河和藍(lán)色起源的飛船都是先飛到高度100公里左右的軌道上，這是商業(yè)化太空游的初級(jí)方案，目的是最大限度地降低成本。這個(gè)高度被視為“進(jìn)入太空的門檻”，以此為基礎(chǔ)建立商業(yè)生態(tài)是明智的。載人太空游產(chǎn)業(yè)將由簡(jiǎn)入繁，一步一個(gè)腳印地發(fā)展起來。

在SpaceX公司的星艦飛船完成多次載人繞月飛行并證明其安全性后，游客有望接踵而至。該公司預(yù)計(jì)，到2031年左右，繞月游服務(wù)將供不應(yīng)求。按照星艦飛船的設(shè)計(jì)，其一次飛行最多可以搭載100名游客。

SpaceX公司還制定了獨(dú)特的節(jié)省成本方案：星艦飛船在月球軌道附近加注在月球上生產(chǎn)出來的燃料，這比返回地球補(bǔ)充燃料的成本要低得多。實(shí)施這一方案的前提是，從月壤中提取燃料的技術(shù)和在太空軌道上為飛行器加注燃料的技術(shù)獲得突破。目前這兩項(xiàng)技術(shù)是世界各國(guó)新型航天企業(yè)努力的方向。

工作人員的健康保障難題

研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期暴露在宇宙輻射和微重力環(huán)境中，對(duì)人體造成的傷害遠(yuǎn)超人們的想象。宇航員斯科特·凱利在太空生活一年后，科學(xué)家對(duì)他進(jìn)行了一系列研究。研究結(jié)果表明，一旦離開地球的大氣層和引力場(chǎng)，人類的身體機(jī)能就開始衰退。認(rèn)知障礙、肌肉和骨骼退化以及心臟萎縮等，都是太空生活給人體帶來的負(fù)面影響。

對(duì)于太空游客來說，由于旅行時(shí)間相對(duì)較短，且次數(shù)不會(huì)很多，所以其身體受到的損害可以忽略不計(jì)。作為一項(xiàng)旅游服務(wù)，太空游需要服務(wù)人員——機(jī)組人員和工作人員，他們的健康如何得到保障？讓每一名太空游從業(yè)人員都像宇航員那樣接受系統(tǒng)訓(xùn)練和昂貴的高端醫(yī)療保障，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

對(duì)于這個(gè)問題，維珍銀河、藍(lán)色起源和SpaceX三家公司都傾向于借助人工智能來解決，即主要依靠機(jī)器人提供服務(wù)。維珍銀河公司的研究表明，在太空中做任何事情，包括提供各種服務(wù)，如果安排人員，其成本是采用自動(dòng)化系統(tǒng)的10倍。

藍(lán)色起源公司的發(fā)言人表示，現(xiàn)在該公司計(jì)劃實(shí)施的項(xiàng)目，與20世紀(jì)60年代的美國(guó)登月項(xiàng)目已經(jīng)截然不同了。半個(gè)多世紀(jì)以來，微電子技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，使得自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)可以在太空中做許多事，而且相對(duì)于人類，它們能以更低的風(fēng)險(xiǎn)和成本把工作做得更好。如果太空游項(xiàng)目中安排較多的人類服務(wù)員，那么就需要較多的生命支持系統(tǒng)和應(yīng)急救援系統(tǒng)——這些系統(tǒng)應(yīng)該主要供游客使用。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com