文 | 经纬创投

9月10日,SpaceX的猎鹰9号(Falcon 9)飞船搭载着“龙”飞船,从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射成功,执行“北极星黎明”任务:由4名私人宇航员组成的机组人员将搭乘飞船,在为期5天的行程中,进入地球辐射带,并计划进行首次商业太空行走。

发射后不久,火箭一二级成功分离。火箭第一级成功降落在大西洋上的无人回收船上。发射12分钟后,飞船与火箭顺利分离,飞船进入轨道,北极星黎明任务发射成功。

未来几天,机组成员们将前往距离地球约1400公里的飞行轨道完成首次太空行走任务,届时宇航员还将穿上SpaceX全新设计的EVA太空服出舱。

这次航天任务,是继NASA阿波罗计划之后,半个多世纪以来,人类距离地球最远的一次太空旅行。机组将穿过范艾伦辐射带——被困在地球磁场中的高能粒子环,还将进行40余项实验和首次商业太空行走。任务的逐步进行,将证明商业航天公司的能力。

如同马斯克发文所说:“这将是史诗般的壮举。”实际上,早在2022年2月,“北极星黎明”隶属的“北极星计划”就被提出,但出于种种技术原因,飞行拖延至今。雄伟的目标和超长准备时间让这场太空新冒险备受期待。

那么,“北极星黎明号”承载了哪些「创造历史」级别的任务?按照设想,“北极星计划”接下来会如何发展?太空行走又为何意义重大?以下,Enjoy:

万众瞩目的北极星黎明号,承载了哪些「创造历史」的使命?

SpaceX出技术、Isaacaman出钱,又是熟悉的配方

北极星黎明号,是继NASA阿波罗计划后,人类在50多年以来抵达的距离地球的最远距离——大约1400公里的飞行轨道。

马斯克亲自下场认证这一次任务的突破性:“这将是商业公司首次进行的太空行走,也是半个多世纪以来,人类距离地球最为遥远的太空行走!”

北极星黎明号任务预计飞行5天时间,机组团队实力雄厚。指挥官为亿万富翁Jared Isaacman;飞行员为他的长期合作伙伴——退役空军飞行员Scott Poteet;医疗官和任务专家分别是SpaceX员工Anna Menon和Sarah Gilli。

作为私人航天飞行的常客,这并不是指挥官Jared Isaacman第一次出钱出力出人进行的太空飞行。他曾作为灵感4号任务指令长兼发起人,以雄厚的财力支付全部费用,成为“全员平民”出征太空中的重要成员。

同时,Jared Isaacman还合伙开办了公司,拥有世界上最大规模的私人喷气战斗机编队,并且参加过编队飞行表演,创下轻型喷气机环游地球的最快世界纪录。他共参加了一百多场飞行表演,并将每场表演都献给慈善事业。 飞行员

Scott Poteet则已经服役20年,飞行时长超过3200小时,是一名不折不扣的示范飞行员。结束空军生涯后,他还曾担任各类职务,如“灵感4号”项目的任务主任,即Isaacaman投资参与的那次“平民太空旅行”。 任务专员Sarah Gillis是SpaceX的首席太空运营工程师,负责监督宇航员培训项目,包括帮NASA及商业飞行员制定课程和培训。在龙飞船载人航天任务当中,她就已经提供过实时操作支持,也是当时的通信员。

任务专员及医务人员Anna Menon同样是SpaceX的首席太空运营工程师,管理宇航员操作的开发,曾服役于多个龙飞船执行任务,包括Demo-2、Crew-1、CRS-22、和CRS-23。值得注意的是,在SpaceX之前,她曾在NASA工作了7年,帮助整合国际合作伙伴工程师和医疗护理。

全精英团队的组合,让北极星黎明号的顺利推进更具保障。

五天行程,任务满满

据Isaacman透露,此次任务还会有精彩的直播环节。

Day 1 :

机组人员将寻找微陨石轨道碎片风险最小的时间,以此确定北极星黎明号前往1400公里高度的具体发射时间。抵达190公里X1200公里的轨道后,机组人员将全面检查。

Isaacman提到,机组将选择在最低的高度进行穿越。这是基于整个任务会高空穿越南大西洋异常区两到三次,因此所承受的辐射水平很高,几乎是这次任务的全部辐射负荷。从数据上讲,相当于在国际空间站上待了三个月。

Day 2:

机组人员计划完成40多项实验,并且为即将到来的重头戏“太空行走”做足准备,提前测试舱外航天服。

Day 3:

万众瞩目的舱外活动日,指挥官Isaacman本人将执行最为关键的太空行走活动,任务专家Sarah Gillis配合进行。另外两位机组人员则在飞船内给予支持。

传统的载人航天器一般都配有气闸舱,这相当于正常气压和真空环境的过渡地带,但飞船没有配气闸,出舱前飞船内就要全舱减压至真空状态,两位留在舱内的机组成员都相当于置身外太空环境。

本次太空行走预计为两个小时,被称为“一个测试和开发的过程”,他们希望:「在有限时间内,尽最大可能了解宇航服和操作过程,并且研究太空辐射和太空飞行对人体健康的影响。」

据Isaacman说,四位机组人员都已经进行过大量训练,以进行太空行走。

并且,太空舱内外都安装了摄像机,将进行全程直播,一切敬请期待。

在太空行走过程中,SpaceX专门设计的EVA宇航服将派上用场。3D打印头盔能够应对太阳强光,搭配平视显示器和摄像头,能够实时获取宇航服的温度、压力和相对湿度等信息。

许多新型的热管理纺织品和阻燃材料也被借用到宇航服设计中。要知道,这些材料之前都是应用在猎鹰火箭和龙飞船的躯干上!

这次飞行还将进行龙飞船通过星链进行互联通信的首次载人运行测试。NASA也正在开展这一验证。倘若成功,将能够为未来的载人航天任务减少通信延迟问题,并且增加数据带宽!

“北极星黎明”只是“北极星计划”的三分之一

从提出到实施,鸽了足足两年半

此次任务名为:“北极星黎明”(Polaris Dawn)计划,实际上是Jared Isaacman载人航天计划“北极星计划”中的三分之一。

事实上,这一计划在2022年2月14日便被提出:SpaceX联合Isaacman宣布全面启动“北极星计划”,SpaceX出技术,Isaacman出钱,强强联手以突破私人太空飞行的极限。

原定于“不早于2022年第四季度”的发射计划,受制于EVA宇航服的设计(实际上今年5月才刚刚亮相)、SpaceX测试卫星间激光通信链路的技术问题,先是推迟到2023年3月,又是推迟到2023年年中,随后接连推迟到2024年4月、7月和8月。

2022年刚官宣时,航天任务和机组成员就已经确立下来。在一鸽再鸽中,“北极星计划”的亮相愈发增添了一层神秘色彩。

回顾一下,当时,“北极星计划”设置了3次载人航天任务,分别为:

北极星黎明号(Polaris Dawn)

北极星2号(Mission II)

北极星3号(Mission III)

此次进行任务的“北极星黎明号”,便是太空行走的第一趟。按照当时的任务计划,此次探索将为后续科研开展提供支撑。这次任务将证明商业航天公司的能力,同时也为未来的航天项目打下了坚实的基础。

北极星黎明号任务:

SpaceX 的猎鹰 9 号火箭,从佛罗里达州肯尼迪航天中心的 39A 发射场发射,支撑北极星黎明任务的顺利开展。

Dragon 和 Polaris Dawn 机组人员将在轨道上停留长达五天,飞行的高度比任何已有的 Dragon 任务都要高,并且将尝试达到有史以来飞行的最高地球轨道。

Polaris Dawn 的机组人员将进行太空行走,支持旨在促进地球上人类健康和未来长期太空飞行中对人类健康的理解的科学研究,并率先测试在太空中基于 Starlink 激光的通信。

北极星2号任务 :

以北极星黎明为基础,这项任务将继续扩大未来载人航天任务、太空通信和科学研究的延展度。

北极星3号任务:

星舰(S20)完成首次载人航天飞行!——成为世界上第一个完全可重复使用的运输系统,旨在将船员和货物运送到地球轨道、月球、火星和更远的地方。

太空行走,为何意义重大?

太空行走,发生在舱外活动(Extravehicular Activities, EVA)中,是指航天员离开航天器后,在地球大气层以外的空间进行活动。根据不同任务类型,太空行走持续的时间可达5-8小时。

太空行走能够支撑较为重要的舱外作业,包括但不限于:科学实验、线缆连结、调试设备、修理航天器等。

也许在今天看来,太空行走已然是一件稀松平常的事情,但先驱者们却曾冒着「流浪银河系」的危险去挑战和冒险。 太空行走第一人阿列克谢·列昂诺夫(Aleksei Leonov)在1965年成为上升2号的宇航员,尝试人类首次进行太空行走。

当时,人类的第一件舱外宇航服,受环境影响,膨胀了。

宇航服中的他,难以做出大幅度动作,体温也随之升高,面临着无法返回飞船的困境。甚至,地面人员选择了切断本在直播的信号。

列昂诺夫只能自行判断。为了让脚线顺利进入气密舱,再抬手关上舱门,他选择了冒着缺氧的风险,将宇航服放气,一头扎进气密舱,并且想尽办法关闭舱门。那一身膨胀、高温、湿透的宇航服中,一直备有一颗自尽用药。

幸运的是,他解除了上升2号的第一次危机,惊险之中完成了人类首次太空行走。在返回地球的过程中,他接连经历自动着陆系统故障、“方向盘”失控、着陆点偏移、轨道舱分离失败、落入冬天的森林进行荒野求生的挑战。

除了危机、还是危机。

救援人员,滑雪抵达现场

救援人员滑雪抵达,滞留1天后,带着他滑雪离开。死里逃生的他,完成了最艰险的首次太空漫步。甚至被称为“此人不能在太空中被带走”的代表。在这以后,获取了经验教训的人类,继续尝试太空行走,并且完成了多次舱外活动与实验。

当时,这项技术主要是为了登月,而现在,空间站建设、设备维修、采集样本、科学研究,都紧紧依赖着出舱活动。 目前,一般而言,宇航员需要针对太空行走进行长期的专业训练,部分训练模式还会利用到虚拟现实。

宇航员杨宇光曾提到:“太空行走是高风险行为。”失重或者微重力条件对人类体力考验极大。以神舟十二号为例,航天员准备出舱时,先穿上一个“通风液冷服”,用以通过水作为冷却液降温;随后,再针对屏蔽辐射等进行准备,最后穿上乳白色的舱外航天服。 在太空真空条件下,太阳辐射到一平方米大小的能量是1300多瓦,航天服必须反射掉如此大的能量。同时,空间碎片的未知轨迹可能会穿透航天服,造成失压和缺氧。因此,尽管太空行走的技术条件一直在进化,但出舱活动的风险,永远不可能等于0。

马斯克曾提到:“只有首先看到事情的可能性,才会有发生的机会。”每一次尝试,都有可能抵达。每一次抵达,都意味着新的出发。

银河面前,没有绝对的掌舵者。伟大,正是在于不甘渺小。从仰望到会面,宇宙的未知值得期待。现实的每一步脚印都在告诉我们:大胆拥抱未来!

References:

1.https://x.com/elonmusk/status/1825318147974373766

2.https://www.spacex.com/updates/

3.“全员平民”出征太空,一人还是中奖白送 by 果壳

4.“北极星计划” - 美国商业航天的下一个里程碑 by 全球航天事件

5.太空行走是怎么回事?by 全球航天事件

6.人类首次商业太空行走在即!SpaceX确认下周一凌晨发射,马斯克又要创造历史:史诗般壮举 by 量子位

7.人类首次太空行走,背后是险象环生和绝地求生 by 果壳

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