以马斯克SpaceX为代表的民营航天发展迅猛,普通人参与航天的步伐在加速,在国家进一步地支持与开放下,中国商业航天也在蓬勃发展、奋力追赶,诞生蓝箭航天、中科宇航等民营火箭公司,如今,民营飞船公司呼之欲出,也许在我们的有生之年真的有机会去到太空,太空旅游,离我们并不遥远……
中国第一张太空船票已售出
“上个月,我签下了第一张飞向太空的船票,中国首位商业航天员、穿越者001号太空游客诞生。穿越者代表中国商业载人飞船,签下了历史性的第一张船票!”北京穿越者载人航天科技有限公司创始人兼CEO雷诗情分享道。
太空旅游,距离普通人还有多远?——“5年”,这是中国首家商业载人航天企业 “穿越者”给出的答案。
其实普通人进入太空,已经不是那么遥不可及。随着SpaceX、维珍银河、蓝色起源等企业的崛起,太空旅游已迈向常态化运营。经统计,到目前为止,全球已有62人通过商业的方式进入太空,而在2021年之前的20年,这个数字还只有7。
国际上,维珍银河通过预售制已卖出了800张太空船票,其票价也水涨船高,从一开始的20万美金上升至45万美金。
中国市场方面,雷诗情表示,“基于国家队的技术实力,穿越者整个团队是综合性的,国家航天和商业航天经验强强融合,硬实力和软实力相结合,年轻活力和厚重沉稳综合并存,中国普通人上太空在五年内可以实现。”
雷诗情的敢想敢做,是基于中国商业航天如火如荼的迅猛发展,卫星生产的批量化、产业化使得商业航天的供应链愈加完善,成本越来越低;商业火箭迎来井喷式发展,可重复使用火箭有望在未来3~4年正式投入使用,与穿越者的可重复使用飞船研制节奏刚好匹配,到那时,船箭一体,让普通人穿越太空的梦想成为可能,因此,当下发展商业飞船正当其时。
无论是国家还是民间的太空探索任务、私人的太空旅游,或是科学实验的搭载、公益的宣传,甚至是未来的定点洲际运输以及地月经济大开发,面对未来大规模、低成本、短周期的发射需求,可重复使用的商业载人飞船亟待研制。
中国载人航天30年来达100%的成功率与2020年用于未来载人登月的中国新一代载人飞船可重复使用试验成功都成为了商业载人飞船重要的研制基础。
挑战与机遇并存:亚轨道可重复使用商业载人飞船
穿越者制定了一个“三步走”的技术发展路线,第一步,第3-4年实现亚轨道可重复使用载人飞船的研制;第二步,第6-7年实现入轨级可重复使用载人飞船的研制;第三步,第9-10年实现目标飞行器交会对接。“穿越者壹号(CYZ1)”亚轨道载人飞船作为公司首个飞行器型号,承担了打开商业太空旅游市场的重要历史使命,因此其设计方案应力求在安全可靠的基础上,将舒适智能度升到最高,将成本降到最低,且以最快的速度实现。
“飞行器总体设计,气动先行”,气动构型是飞船至关重要的设计参数,它决定了飞船在大气层内飞行的气动特点和技术路线,也决定了游客在返回过程中的超重水平,影响安全和舒适度。
国际上,载人飞船的气动外形主要分为两种,一种是升力体(lifting body),应用代表有航天飞机和维珍银河的太空船,但由于这种构型技术难度大,且无法配置逃逸系统,存在先天固有缺陷,研发成本及飞行后的维护费用都很高,因此航天飞机在2010年就退役了,维珍银河的座舱中每次都需要配备2名专业的驾驶员,飞行高度也只能到达80公里,安全性、结构效率、容积率、技术的可延展性等都不如钝头体;钝头体(blunt body)是目前国际主流的载人飞船构型,技术纯熟,安全性能高,维护费用可控,基于国内的研制基础,选择钝头体构型研制周期更短,更适合商业落地。
但由于与近地或深空返回地球不同,亚轨道飞行的速度较低,返回过程中受到的气动力约为近地飞行的1/4,如何设计具有更大升力的钝头体飞船有效实现着陆点的控制是需要突破的难题。
商业的太空旅游需要高安全、高可靠的逃逸与应急救生系统,这是载人航天器与无人航天器最大的区别之一,要在火箭发生故障的情况下,让飞船迅速自主与火箭分离并返回地面,确保游客的安全。这是一项与火箭弹道、爆炸冲压、空气动力学、着陆区域等都密切相关的复杂问题,也是一直以来载人航天的核心难题。神舟飞船、美国猎户座载人飞船、俄罗斯联盟号载人飞船等都采用逃逸塔脱拽式逃逸,这一方案技术相对成熟,不足之处是逃逸塔无法重复使用,单次发射成本高昂。穿越者采用目前国际最先进的逃逸方式-飞船底部推式自逃逸,发动机可随返回舱回收后重复使用,系统方案较优,成本低,是目前钝头体载人飞船的最佳方案,SpaceX的龙飞船和蓝色起源的谢波德号飞船都采用这种形式。
对于商业飞船而言,不但要实现逃逸发动机的可重复使用,还要将结构、电子设备、降落伞等都进行可重复使用设计,并且攻克无损快速检测技术,最终实现航班化运营。这要求设计的飞船在飞行和着陆的过程当中,受到的高温、大气摩擦、气动压力、再入过载、分离和着陆冲击等环境都要想尽办法让其更加平稳、受控,是一项非常大的挑战。
在雷诗情看来,飞船内部通过环控生保系统研制及复杂人因工程技术实现以人为本、以太空体验为中心的全方位布局是与传统飞船相比,面向商业飞行最为重要的特点,也是穿越者飞船的特色。另外,穿越者基于人工智能的人机交互与综合电子一体化自主控制技术让飞船拥有高效的人机交互管理系统,提升乘客飞行过程中的安全性、便利性、舒适性、艺术性,比起传统飞船内部大量的物理按键,智能化、自动化的人机交互界面将大大降低乘员的使用门槛和学习成本。新型航天服的设计也将利用柔性电子智能化的感应技术与飞船相耦合,实现乘客健康状况智能监测与评价,既解决了航天服臃肿、行动不便的问题,也达到精准感应并收集到乘客的多种数据,包括情绪状态,若监测到乘客任何不适现象,都可进行自动精准干预,保障乘客安全和情绪稳定。
基于以上核心关键技术的突破,“穿越者壹号(CYZ1)”与蓝色起源“谢泼德号”飞船相比有更加亮眼的设计和突破。飞船设计载客7人,最大直径4.3米,相较于谢波德号15立方米的空间,穿越者25立方米的空间更加宽敞和舒适,为了能够给乘客提供更好的视觉体验,穿越者的舷窗也将赶超目前蓝色起源1.07米X0.7米的最大舷窗尺寸,同时在落地精度也从蓝源10-20公里级精确到百米级,可重复使用率更高,且将带来更舒适、更丰富、更长时间的飞行体验,飞行时间将从蓝色起源的11分钟增加至近30分钟。
载人航天商业化
穿越者将通过建立太空游客俱乐部打造一个高净值人群交流互动的平台,以此带动三大类人群的参与。
第一类,预定船票的游客,签订了预售合同之后就自动成为了该俱乐部会员,穿越者将对乘客进行上天前必要的训练、专业的医监医保、模拟舱的专业训练以及全方位的航天特因体检。第二类,增值服务购买人群,穿越者将提供定制化的航天康养和训练增值服务,包括航天级医生的健康管理、健康训练和健康评级,推动航天医学大健康的优秀科技成果向大众转化,同时还会提供全球独家宇航活动的增值服务。第三类年轻极客,穿越者计划将部分航天员训练项目提取出来进行商业化推广,如野外生存,应急逃逸、失重飞机、离心机等,通过此类活动促活拉新。因此,穿越者的商业收入模式中包含船票收入、飞船售卖收入、俱乐部会员收入、定制化的航天康养和训练增值服务收入、商业广告及实验等的搭载收入等。
作为商业载人航天领域开拓者,穿越者已经率先签下了第一位商业太空游客,收到了预定金。
“您所预定的太空飞行全程约30分钟,飞船将穿越100km高度的卡门线,这时,您将体验到不少于3分钟的悬浮失重。同时以全新的视角俯瞰美丽的地球家园,欣赏到壮阔的地球弧线,沉浸在广袤的宇宙空间,享受极致的太空飞行体验。”(文章选自36氪)