美國東部時間7月19日清晨,“阿特蘭蒂斯”號太空梭脫離國際空間站。由於美國太空梭項目即將終結,此次脫離也意味著二者的永別。“阿特蘭蒂斯”號8日從肯尼迪航太中心升空,10日與空間站對接,執行美國太空梭項目第135次也是最後一次飛行。
預計“阿特蘭蒂斯”號將於美國東部時間21日5時返回地球並退役,美國為期30年的太空梭項目也宣告終結。後太空梭時代,會由哪些飛行器承擔將人類送入太空的任務?
太空梭退役是歷史必然
美國宇航局(NASA)早在去年初就公佈了太空梭退役計劃。“阿特蘭蒂斯”號的兩位同伴“發現”號與“奮進”號,已先後在今年2月和5月告別太空。作為世界上第一款可重復利用的太空飛行器,太空梭時代終於以榮耀與悲情並存的方式結束。
太空梭又稱太空穿梭機,是可重復使用、往返于太空和地面之間的航太器。1981年4月12日,美國太空梭“哥倫比亞”號首次飛上太空,被視為人類航太史上的一個重要里程碑。
然而,功績顯赫的太空梭為何終被NASA拋棄?這首先得歸咎於成本飆升。自1972年將太空梭項目列入開發計劃以來,美國政府共為該項目買單1960億美元,分攤到135次發射飛行,每次約15億美元。
除了成本因素,導致太空梭退出的因素還有其過大的風險。1986年1月28日,“挑戰者”號太空梭從肯尼迪航太中心升空70余秒後爆炸,化成碎片墜入大西洋。2003年2月1日,“哥倫比亞”號經過16天的飛行返回大氣層時,在得克薩斯州上空爆炸。兩次事故共造成14名優秀宇航員罹難,超過此前美國、前蘇聯遇難宇航員的總和。如按百萬公里死亡人數計算,太空梭的風險要比航班客機高138倍。前美國航太局局長邁克爾 格裏芬曾直言,太空梭和國際空間站項目,甚至過去30多年來美國所有載人航太項目都是“戰略失誤”。作為冷戰年代的産物,太空梭退役是航太史向前發展的必然。
美新一代載人航太器“獵戶座”
太空梭時代的終結,並不意味著美國載人航太事業的終止。早在2004年,時任美國總統布希即宣佈美國將研製另一種載人登月及最終登陸火星的航太器。奧巴馬上任後則宣佈放棄重返月球計劃,強調研發新一代載人航太器,飛向更遠的太空。美國宇航局也在其網站上描繪了完整的未來航太計劃:正在研究建造可探索太陽系的航太器,目標是登陸火星,將基於獵戶座航太艙建造多功能載人航太器。
作為被寄予厚望的新型載人航太器,“獵戶座”可容納4至6名宇航員。2006年8月,NASA將該飛船的合同授予洛克希德 馬丁公司,由其全權負責設計、開發及建造,並預計在2015年載人前往國際空間站。
據英國《每日郵報》報道,借助“獵戶座”飛船,宇航員可往返于地球與國際空間站之間。同時,該飛船還可充當空間站的對接艙或逃生艙。在設計方面,“獵戶座”飛船將採用“落地”的方式返回地球,中途利用降落傘減速,可顯著提升返回時的安全性;飛船升空時將處於運載火箭頂部,遠離運載火箭發動機,像太空梭那種在起飛階段因碎片撞擊導致事故的風險進一步減小;飛船可搭載“逃逸塔”系統,一旦遇到危險,可迅速將宇航員“甩”出去,借助降落傘安全著陸。
俄羅斯“聯盟號”將擔重任
按照“獵戶座”計劃,至少未來4年美國的載人航太器將處於空白期,美國宇航員往返國際空間站,將不得不租用俄羅斯“聯盟號”飛船。據報道,租用“聯盟號”費用並不低。自美國2004年宣佈結束太空梭計劃以來,俄羅斯已8次上漲運送宇航員的費用。目前,搭乘一趟“聯盟號”的租金約為4340萬美元。預計到2016年,“聯盟號”每個座位的費用將高達6300萬美元。
“聯盟號”雖然簡陋,卻是人類低成本探索太空的成功案例,相較于美國太空梭近2000億美元的天價,整個俄羅斯航太計劃目前每年花費僅有區區20億美元。更重要的是,“聯盟號”總體上比太空梭安全得多。
目前,俄羅斯“聯盟號”採用3艙式構型,擴大了航太員工作與生活空間,能更安全地與空間站對接,接送航太員和物資。2010年10月,俄羅斯發射第一艘改型的“聯盟TMA-M”。它堪稱俄羅斯第一艘數字化宇宙飛船,載有CC-101型電腦,並改進了制導、導航與控制單元以及船載測量系統,增加了有效運載能力。
但俄羅斯並不以“聯盟號”為滿足,從2009年起俄開始研製新一代載人飛船,暫定名“羅斯號”,計劃2018年投入使用。“羅斯號”可飛往空間站和月球,能重復使用多達10次,將極大降低天地往返的運輸成本。
日本太空船不甘示弱
如果説俄羅斯“聯盟號”主要承擔載人使命,那麼日本航太器則可能承擔向國際空間站運送物資的任務。
目前引起多方關注的日本太空貨運飛船——空間站轉運飛行器系列産品1號(HTV1),曾于2009年9月前往國際空間站。該飛船全長約10米,最大直徑約4.4米,能裝載約6噸貨物,飛船與運載火箭分離後能自主飛行至空間站。但比較遺憾的是HTV系列飛船目前還難以回收使用。當年HTV1在脫離國際空間站後,即在衝入地球大氣層時燃燒殆盡。如果該飛船成功解決返回控制技術,將意味著日本朝自行載人航太目標邁進了一大步。
除了日本HTV系列飛船,俄羅斯“進步”貨運飛船、歐洲自動貨運飛船也將承擔起向國際空間站運送物資的重任。但由於HTV飛船的加壓和非加壓貨艙的獨特設計,它將有望成為向國際空間站運送外部實驗裝置和電池的重要運輸工具,重要性十分突出。
民間資本加速進軍太空
美國停飛太空梭,看似是美國航太史上的一次重大休整甚至挫折。但如果從産業角度看,這幾乎是一次從“輸血”式發展到“造血”式發展的航太産業大跨越。
目前,美國正採取多種手段鼓勵美國民營企業開發製造火箭和宇宙飛船,用以和俄羅斯、日本甚至歐洲展開航太器研發競爭。預計不久的將來,美國將安排商業公司承擔將宇航員送入近地軌道的任務,其運作模式將和NASA租用俄羅斯飛船運送航太員往返國際空間站類似。這意味著,未來太空領域將有更多民間資本介入。
今年4月,美國航空航太局和幾家公司簽署了高達2.7億美元的合同,鼓勵它們建造商業宇宙飛船。如果這種飛船問世並投入使用,宇航員就能“打的”往返于地球和國際空間站以及其他低軌道目的地之間。其中,波音公司目前在建的CST-100太空艙;太空探索技術公司在研發有史以來最強大的火箭。
2010年底,太空探索技術公司建造的“獵鷹9號”火箭曾將“龍號”載人飛船的模型送入地球軌道。“龍號”載人飛船繞地球兩周後,從低軌道進入大氣層,最後墜入東太平洋。據此有人推測,太空探索技術公司可能最早于2014年使用改進的“龍號”宇宙飛船運送宇航員出入國際空間站。另據稱,如果一切順利,波音公司建造的CST-100有望在2015年開展商業旅行活動。該飛船共7個座位,其中4個預留給國際空間站機組人員,每次可另載3名遊客。
同時,美國航太項目的去政府化趨勢仍然有限,仍將受到政府嚴密監管,畢竟這類項目涉及一個國家的頂尖技術,與間諜衛星、導彈等軍事前沿科技緊密相聯。