波音“星际客机”载假人升空试航,全球发射次数再上百

火箭起飞画面

据航小宇处报道:波音公司的CST-100“星际客机”载人飞船12月20日在卡纳维拉尔角空军站由联合发射联盟公司的宇宙神5-N22型运载火箭发射升空,执行其首次不载人试飞任务,代号“星际客机”F1或“星际客机轨道试飞(OFT)”。火箭于美国东部时间6时36分(北京时间19时36分)点火起飞,约15分钟后船箭分离。飞船定于一天后飞抵国际空间站并实施自动对接,拟在12月28日离站返航,借助降落伞和气囊在新墨西哥州白沙导弹靶场着陆。发射曾因火箭方面问题推迟了两天,后又因受太空探索公司“龙”货船发射推迟影响推后了一天。

值得一提的是,算上伊朗一次射前爆炸,这是全球今年第100次发射。虽已无望赶超上年的114次,但这却是全球航天发射次数连续第二年上百。在这100次发射中,中国占了33次,俄罗斯为23次(含联盟号在库鲁的3次发射),美国是21次,欧洲6次(不含联盟号在库鲁的3次发射),印度6次,新西兰6次,伊朗3次,日本2次。含伊朗那次射前爆炸,全球今年迄今共出现6次发射失败(伊朗3次,中国2次,欧洲1次)和1次部分失败(俄罗斯)。在2018年的114次发射中,中国占了39次,美国为31次,俄罗斯20次(含联盟号在库鲁的3次发射),欧洲8次(不含联盟号在库鲁的3次发射),印度7次,日本6次,新西兰3次。需要说明的是,新西兰的发射采用的是火箭实验室公司的“电子”火箭,而该公司具有新西兰和美国双重国籍。

航天飞机2011年退役后,美国宇航员上天一直要依靠俄罗斯的联盟号飞船。波音和太空探索公司2014年9月拿到NASA的“商业载人运输能力”(CCtCap)合同,以期恢复美国从本土送人上天的能力。两家公司还将由此成为首批向空间站送人的私营公司。合同涵盖两次试飞和6次正式的机组轮换飞行,价值分别为42亿美元和26亿美元。由于拨款和技术等方面原因,该项目已推迟了几年时间。事实上,自2010年以来,NASA同波音签署的旨在支持“星机客机”飞船研制的各项协议总价值高达近50亿美元。

供宇航员登船用的“乘员进入臂”伸向飞船

联盟号飞船每个座位对NASA的收费近来已涨到8000万美元以上,而据报道,自2006年以来,NASA已为70张联盟号“船票”花掉了39亿美元。NASA总检察长办公室11月份发布的一篇报告称,“星际客机”载人飞行的单座费用为9000万美元,高于太空探索公司“载人龙”飞船5500万美元的估计费用,也高于NASA购买联盟号每个座位8600万美元的价格。报告指出,对波音和太空探索公司的费用估计是用两家各自合同总价减去飞船研制成本,并假定合同所含6次正式飞行任务中的每次都乘坐4人。

本次试飞曾定于去年8月底进行,但先是因一次发射中止发动机试验出事故而被推到今年4月,后又因技术和发射场安排等原因而几度推迟。若此次试飞能顺利完成,波音将在几个月后进行一次载人试飞,把两名NASA宇航员和波音一位试飞员送上空间站,具体时间仍未确定。波音此前已在11月4日对飞船进行了一次发射台中止试验。太空探索公司的“载人龙”飞船已在3月2日升空进行了不载人试飞,但那次试飞所用飞船4月份在卡角做静态试车准备时发生爆炸,导致接下来一次高空逃逸试验和一次载人试飞推迟。NASA将在两家完成不载人和载人试飞后对其飞船正式承担空间站人员轮换任务进行资质认证。

虽然乐观地认为波音和太空探索公司至少有一家的飞船会在2020年正式投入使用,但NASA仍在同俄罗斯航天国家集团进行谈判,以订购更多的联盟号飞船座位,从而确保现有联盟号订座协议2020年秋到期后NASA仍能有人留在站上。

对接在空间站上的“星际客机”飞船映射在宇航员头盔面罩上(效果图)

CST-100飞船外形同“阿波罗”登月飞船类似,但电子设备要先进得多。该飞船由乘员舱和服务舱组成,最多可乘7人(初期配置最多5人),在人数减少的情况下可多装货物。飞船最大直径4.5米。飞船防热罩采用“波音轻质烧蚀材料”(BLA)。同“阿波罗”飞船不同,CST-100将在陆地上降落,而这让气囊变得格外重要。波音从2012年开始对飞船进行了一系列伞降和气囊试验,以掌握降落伞和气囊工作情况。飞船按设计将能重复使用多达10次。

本次发射的飞船上载有一个形体假人,绰号“宇航员罗茜”(借用20世纪女权运动偶像“铆工罗茜”的名字来命名,意在激励女性投身航空航天事业)。“她”将利用身上佩戴的仪器来测定宇航员将经受的环境条件。除假人外,船上还载有约270公斤货物,主要是食品,但也包括一些衣物和辐射监测设备。由于圣诞将至,船上还给站上机组人员带了些礼物。

火箭载着飞船离开垂直总装设施

CST-100被设计成能同宇宙神5-N22、德尔它4M+(4,2)和“猎鹰”9火箭兼容。作为宇宙神5的载人型号,宇宙神5-N22不设整流罩,并首次采用双发“半人马座”上面级(N22这一编号中的N代表不设整流罩,两个2则分别代表捆绑两台固体助推器和采用双发“半人马座”上面级)。它未来将被“火神”N22型火箭取代。由于没有整流罩,联合发射联盟公司还在“半人马座”上面级顶部加设了一个裙形结构,以减小火箭在大气层内上升飞行过程中因飞船特殊形状引起的气动载荷。宇宙神5此前已为美国军方、NASA和商业用户进行了80次发射,且全部成功。但载人发射要面临一些新的特殊要求,包括要新设“应急探测系统”计算机来监测火箭性能,并在必要时触发中止程序,以确保飞船能在紧急情况下带着宇航员逃离火箭。在载人飞行中,船上宇航员也可利用座舱内的一个手柄手动发出逃逸指令。

在本次不载人试飞和随后的载人任务中,火箭要把飞船送入一条亚轨道弹道(本次飞行瞄准的远地点为181.5公里,而近地点则只有72.8公里),速度尚不足以入轨。船箭分离后,飞船要利用自身的轨道机动与姿控发动机进入轨道。这有些类似于美退役航天飞机轨道器的入轨办法。航天飞机轨道器会在抛掉外贮箱后,在起飞后约半小时启用其空间机动发动机,以进入轨道。据介绍,宇宙神5发射CST-100飞船时弹道较平,而这主要是从利于随时中止飞行以及在需要中止飞行和再入时尽可能降低宇航员要承受的过载两方面考虑,同时也可避开北大西洋“黑障区”。弹道较平也是选用双发“半人马座”上面级的主要原因。

据波音副总裁兼商业载人飞船项目经理马尔霍兰在发射前介绍,本次试飞所用飞船与接下来载人试飞将使用的飞船“近乎相同”,主要区别是发射逃逸系统此飞将处于无源模式,而且船内也未配备应急供氧系统,因为船上没人去试用它。

CST-100这一名称中的“CST”是“载人航天运输”的缩写,“100”则意在体现2016年波音百年华诞和未来百年的航天技术发展。波音在后来选用“星际客机”这一名称时称,这意在体现对波音787“梦想客机”等以往项目的敬意。

波音还在2017年对外公布了船上宇航员将穿戴的宇航服。这套宇航服比以往宇航服设计有了几项改进,尺寸更小,重量更轻,并配备了便于使用触摸屏的特制手套。

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