有關(guān)北極星計(jì)劃的幾個(gè)疑問(wèn)

文/松堂

北極星黎明計(jì)劃目前公布的細(xì)節(jié)有限，所以，從航天技術(shù)的角度來(lái)分析，有這么幾個(gè)地方讓人有點(diǎn)看不懂。

螺螄殼里做道場(chǎng)？

億萬(wàn)富翁艾薩克曼的商業(yè)載人航天三部曲當(dāng)中，有一個(gè)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(méi)有考慮和任何類型的空間站對(duì)接。無(wú)論是正在實(shí)施商業(yè)化的國(guó)際空間站，還是美國(guó)宇航局正在招標(biāo)的“低軌道載人目的地”空間站。

▲載人龍飛船的成員艙內(nèi)部絕不寬敞

▲載人龍飛船沒(méi)有氣閘艙，開(kāi)艙就完全失壓

載人龍飛船雖然理論上可以坐7個(gè)人，但是內(nèi)部空間還是比較狹小的。進(jìn)行幾天的在軌飛行或許還能夠忍受，假如說(shuō)開(kāi)展某些類型的科學(xué)研究，那么內(nèi)部空間實(shí)在是太局促了。雖然“星艦”內(nèi)部擁有更大的空間，但是它距離投入使用還有一段時(shí)間。那么為什么不考慮和國(guó)際空間站相對(duì)接呢？不管怎么說(shuō)，國(guó)際空間站商業(yè)化以后，投入業(yè)務(wù)運(yùn)行的前景要現(xiàn)實(shí)得多。這很可能是因?yàn)閲?guó)際空間站上沒(méi)有計(jì)劃安排，無(wú)法容納多出來(lái)的4 個(gè)人。當(dāng)然，第二次和第三次任務(wù)的細(xì)節(jié)并沒(méi)有公開(kāi)，后面會(huì)不會(huì)有空間站對(duì)接活動(dòng)，尚未可知。

“星鏈”能夠通火星？

▲星鏈衛(wèi)星上的激光通信組件及通信示意圖

第一次飛行任務(wù)，也就是所謂的“北極星黎明”，有一項(xiàng)重要工作是和星鏈衛(wèi)星進(jìn)行激光通信。據(jù)說(shuō)這是給后續(xù)前往月球和火星的星際探索鋪平道路。“星鏈”為了實(shí)現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)、不落地組網(wǎng)，配備了星間激光通信鏈路。但是因?yàn)樾l(wèi)星尺寸有限，激光器顯然功率不會(huì)太大。而且激光器的指向是相對(duì)固定的，一般是指向同圈層的衛(wèi)星，不可能有太大的調(diào)整范圍。這可能就是北極星黎明任務(wù)一定要飛到580 千米高度的一個(gè)重要原因。星鏈衛(wèi)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(jìn)入星載激光器的照射范圍。當(dāng)然，也不可能再接近，否則飛船就要冒著和衛(wèi)星碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

那么，星際航行和這件事有啥關(guān)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(yáng)電池板尺寸不大，無(wú)法驅(qū)動(dòng)大功率的激光波束，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)萬(wàn)千米、數(shù)十萬(wàn)千米甚至更遠(yuǎn)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(guān)系，也處在技術(shù)驗(yàn)證的極早期而已。

衣服一層套一層？

北極星黎明任務(wù)的成員還要執(zhí)行艙外行走任務(wù)，這就為航天服的選擇帶來(lái)了懸念。

已經(jīng)有不少分析家指出，龍飛船沒(méi)有氣閘艙，一旦開(kāi)艙門，整個(gè)加壓艙內(nèi)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(gè)問(wèn)題怎么破？

▲北極星黎明團(tuán)隊(duì)參觀馬斯克“星艦”發(fā)射場(chǎng)

▲“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(jù)說(shuō)是仿造《星際迷航》的航天員制服。根據(jù)伊薩克曼的說(shuō)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(fā)生飛船漏氣之類的意外情況，可以短時(shí)間保護(hù)航天員，讓他們能經(jīng)受住應(yīng)急返回過(guò)程，回到地面。但艙外航天服就是完全不同的東西，需要保護(hù)航天員在艙外工作幾個(gè)小時(shí)，提供氧氣、保溫、排汗、輻射防護(hù)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(lái)看，艙外航天服就要比起降航天服厚重得多。如果要簡(jiǎn)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(wù)。但是這種想法能不能實(shí)現(xiàn)，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(zhǎng)期訓(xùn)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(wù)中的4 個(gè)航天員都要穿艙外航天服。就帶來(lái)了3 個(gè)問(wèn)題。

▲首飛機(jī)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(nèi)部絕不寬敞，很難想象有地方收納這么多東西。其次，4個(gè)人一起穿艙外航天服，最后一個(gè)人怎么穿呢？其他3 個(gè)人穿好航天服之后，有沒(méi)有足夠的行動(dòng)靈活度來(lái)幫助他/她？最后一個(gè)問(wèn)題就是，人穿好了艙外航天服，馬上就變得臃腫笨重起來(lái)，狹小的飛船艙內(nèi)，是不是能容得下4 個(gè)人？

如今，為這次任務(wù)研制氣閘艙，恐怕也來(lái)不及了。目前還不知道太空探索技術(shù)公司打算怎么解決上面這些問(wèn)題。

“星艦”飛行幾時(shí)成？

在艾薩克曼的整個(gè)計(jì)劃當(dāng)中，第一階段和第二階段看起來(lái)都沒(méi)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(jìn)行太空飛行。按照常見(jiàn)的載人航天科研進(jìn)度，“星艦”雖然已經(jīng)取得了幾次起飛和降落成功，但是要想能夠?qū)嵤┸壍里w行，還有一定的距離；想要實(shí)現(xiàn)載人航天飛行，那離得就更遠(yuǎn)了。馬斯克雖然被公認(rèn)為一個(gè)非常激進(jìn)的航天創(chuàng)業(yè)者，但是回顧他創(chuàng)業(yè)20 年來(lái)的歷史，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，馬斯克同樣也是遵守科研規(guī)律的。無(wú)論哪一個(gè)型號(hào)，從系統(tǒng)研制到投入運(yùn)行是要經(jīng)過(guò)一定周期的，就算比其他人快一些，也不可能今天說(shuō)出口，明天就能做到。

按照馬斯克的計(jì)劃，打算2022年進(jìn)行不銹鋼火箭的首次軌道飛行。應(yīng)該說(shuō)這次飛行的風(fēng)險(xiǎn)還是很大的，不僅僅是因?yàn)檠邪l(fā)難度大，而且也因?yàn)轳R斯克比較喜歡冒險(xiǎn)。他不愿意等到型號(hào)可以四平八穩(wěn)、所有技術(shù)問(wèn)題都徹底歸零之后才發(fā)射，而是喜歡采用軟件工程當(dāng)中的迭代方式，在不斷的飛行實(shí)驗(yàn)當(dāng)中摸索前進(jìn)。我們按照最理想的進(jìn)展來(lái)推測(cè)，那就是今年的這次發(fā)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(tǒng)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(shù)跨度更大、創(chuàng)新點(diǎn)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(jìn)入太空。那么，北極星計(jì)劃的第三階段何時(shí)才能成行？