文/ 江山

9月16日-19日，美国太空探索技术公司的载人龙飞船进行了人类首次以纯粹商业化太空旅游为目的轨道飞行。这次太空游的客户是在线支付处理公司Shift4 支付（Shift4 Payments）的创始人和首席执行官贾里德·艾萨克曼，以及他邀请的3 名美国公民，被称为“鼓舞四人组”。

此次纯商业化飞行距载人龙飞船的首次载人试飞不过一年多的时间。2020年5月，太空探索技术公司在佛罗里达肯尼迪航天中心用猎鹰9 火箭成功地将载人龙飞船发射入轨，开展载人飞行试验任务。之后载人龙飞船与国际空间站成功对接。这次飞行是航天飞机退役近9年后美国再次在美国本土自主将本国航天员送入国际空间站，也是史上首次由以商业方式研制的火箭和飞船送人上天进行轨道飞行。

沉舟侧畔千帆过

众所周知，美国宇航局主要负责美国民用空间探索活动。在美苏太空竞赛中，美国宇航局投入超过30 万人、耗资255 亿美元，成功实施阿波罗登月计划，终于完成了“世界第一”的使命。

冷战结束后，太空竞赛告一段落。美国宇航局把载人航天的重点放在可重复使用的航天飞机上。在每次发射和降落万众欢呼的同时，航天飞机计划本身面临着很多隐忧，其投入实际运营的航天飞机并没有完全达到初衷，相反由于技术复杂、投资巨大、维修周期长、可靠性不断降低而引发诟病。

2003年美国哥伦比亚号航天飞机事故可以说是压死骆驼的最后一根稻草。“哥伦比亚号”在再入大气层时解体，7 名航天员殒命，这是美国宇航局损失的第二架航天飞机和第二个7 人乘组。时任美国总统的小布什于2004年宣布，2010年底美国宇航局航天飞机将全部退役。2011年7月，曾在近地轨道驰骋了30年的航天飞机退出历史舞台。

受航天飞机退役影响最大的当属美国对国际空间站上的货物补给和乘员轮换。俄制联盟号飞船成为唯一能够往返运送航天员的摆渡船。也正是从那时起，美国宇航局开始把商业航天当作一个重要的体系来发展。2005年，商业乘员与货物项目办公室成立，作为该局的直接分支机构，其宗旨是扶持商业航天企业、刺激航天经济发展。这为美国宇航局带来了运营管理模式上的巨大转变，该局开始尝试从“探索”太空转变成为“投资”太空。

10年前，美国载人航天进入到过渡期。当时美国宇航局让航天飞机退役，同时开始实施商业乘组计划（CCP），而新型飞船什么样、何时飞行等都不得而知。10年以后，该局商业载人合作伙伴之一太空探索技术公司研制出了载人龙飞船。2020年“载人龙”在2 次飞行中把航天员送上国际空间站，包括当年11月份进行了名为机组1 号的首次运营飞行并于2021年4月28日成功返回。为了不把所有鸡蛋放在一个篮子里，美国选择了两家公司研发商业载人飞船。目前只有太空探索技术公司的飞船投入使用，波音公司的星际线飞船还处于研发阶段。该飞船在不载人试飞中出现了诸多问题，现在正在等待第二次飞行机会。

在过渡期美国宇航局的载人航天活动一直依赖俄罗斯的联盟号载人飞船，花钱购买船上的座位，“联盟号”成为航天员往返国际空间站的唯一摆渡船。联盟号飞船每个座位对美国宇航局的收费近来已涨到8000 万美元以上，而据报道，自2006年以来，该局已为70 张“联盟号”“船票”花掉了39 亿美元。

“星际线”载人飞行的单座费用为9000 万美元，高于太空探索技术公司“载人龙”飞船5500 万美元的估计费用，也高于美国宇航局购买“联盟号”每个座位8600万美元的价格。对“波音”和太空探索技术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。

▲ 2011年阿特兰蒂斯号航天飞机的谢幕飞行

太空探索技术公司的载人龙飞船和波音公司的星际线飞船可以说是航天飞机的接班人，二者都是在美国宇航局载人乘组计划中获得资金从2010年开始研制的。美国宇航局当时计划到2015年至少有一种美国私营载人飞船可以飞天。按照这个计划，航天飞机退役后美国依赖俄罗斯联盟号飞船的时间只有4年。然而计划赶不上变化，鉴于此前从未以公私合营的方式研制过轨道载人飞船，进度推迟也就不足为奇了。

▲ 美国宇航局早期商业乘组计划海报

天工人巧日争新

传统上，美国宇航局负责项目整体管理和运行，研制工作向承研商层层分包。在商业货物运输和商业乘员运输计划中，入选的商业公司负责项目的整套运营，包括总体设计、研制、试验、发射和运营管理等，美国宇航局仅采购运输服务，并负责进度、安全监管及技术支持，提升商业公司在项目研制中的自主性、灵活性。2006年美国宇航局开始实施商业货运计划，为商业乘组计划探路。在商业货运计划的支持下，孕育了出了两种实用型不载人国际空间站货运飞船：太空探索技术公司的龙货运飞船和“诺·格”的天鹅座货运飞船。前者2012年5月与国际空间站成功对接，成为造访该站的商业航天器；当年10月，执行首次商业货运合同任务，正式开始为美国宇航局运营的国际空间站运送货物补给。“天鹅座”紧随其后于2013年登站。目前这两种飞船仍在服役。凭借龙货运飞船，太空探索技术公司先后获得了美国宇航局的“商业轨道运输服务”（COTS）合同，认证其货运能力；“商业补给服务”（CRS）合同，执行货运任务。

商业货运飞船为商业乘组计划开创了一种新模式。2010年商业乘组计划签署的首批价值5000 万美元合同被“蓝色起源”、“波音”、典范空间发展公司、“内华达山脉”和“联合发射联盟”瓜分。这批合同后来被称为商业载人发展（CCDEV）-1，其目标是支持研发一系列载人航天技术，例如典范空间发展公司得到的资金用于研制生保系统的关键技术，“联合发射联盟”则用这笔钱改进其可用于载人飞行的宇宙神5 火箭。

2011年4月，美国宇航局签发第二轮合同CCDEV-2。这些合同金额比第一轮要大，共计2.7 亿美元。“蓝色起源”“波音”“内华达山脉”和太空探索技术公司各分得一杯羹，其中“波音”拿到9200 万美元用来研制“星际线”，太空探索技术公司拿到7500 万美元研制载人龙飞船。

▲ 载人龙和货运龙飞船（左）比较

在2012年8月宣布的商业载人综合能力（CCICAP）合同中，该局的手笔更大。“内华达山脉”拿到2.12 亿美元继续开展追梦者航天飞机的研制，“波音”和太空探索技术公司分别获得4.6 亿和4.4 亿美元。

▲ 星际线飞船

2014年9月，美国宇航局最终宣布“波音”和太空探索技术公司赢得了CCTCAP 合同，主要任务包括两家公司载人飞行系统的最后研制工作以及6 次前往国际空间站的运营性载人飞行。这两家公司分别拿到42 亿和26 亿美元。据报道，美国宇航局在商业载人运输计划下投给“波音”和太空探索技术公司的经费总额分别超过50 亿美元和31.4 亿美元。

道阻且长行则将至

美国宇航局宣布商业载人运输能力（CCTCAP）合同时，希望至少有一种私营载人飞船可以在2017年底投入使用， 但该局的希望落空了。资金缺乏是导致推迟的原因之一。多年来，美国国会批给商业载人项目的资金总比白宫申请的预算少。技术挑战是导致推迟的另一个原因。

▲ “载人龙”在厂房

▲ 中标的两家飞船模拟对比图

▲ “机组”1 任务作为美国宇航局，也是太空探索技术公司的第一次商业航天正式载人飞行

航天飞行难，载人航天飞行更难。2019年3月，太空探索技术公司的载人龙飞船首次访问国际空间站，进行了代号为验证1号的为期8天的不载人飞行。该公司计划在同年发射验证2号飞船，但在验证1号任务一个月后，验证2号飞船在发射中止系统地面试验中爆炸。之后太空探索技术公司对爆炸原因进行调查，改进设计，验证2号的飞行因此不得不推迟。

波音公司CST-100 星际线飞船的研制也不顺利。星际线飞船在2019年12月进行不载人试飞时暴露出软件问题，致使其未能如期同国际空间站对接，并提早返航。美国宇航局和“波音”组织开展了一项独立评审，给出了80 项整改建议，涉及测试、软件开发、通信和其他问题。

星际线飞船外形同阿波罗登月飞船类似，但电子设备要先进得多。它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”。同阿波罗飞船不同，“星际线”要在陆地上降落，而这让气囊变得格外重要。飞船的乘员舱部分按设计要能重复使用多达10 次。

2021年7月美国宇航局批准了波音CST-100 星际线飞船升空执行第二次不载人试飞任务的方案。OFT-2 任务若获成功，该局和“波音”就将能继续推进实施“星际线”代号为“载人试飞”（CFT）的首次载人飞行任务。美国宇航局十分渴望让“星际线”投入使用，从而为空间站人员往返运输带来冗余，该局认为在商业载人运输计划中同时有两种航天运输系统可用是非常重要的。

雏凤清于老凤声

2020年5月30日，太空探索技术公司载人龙飞船由猎鹰9-1.2 型火箭发射，在“验证”2 载人试飞任务中把两位美国宇航局航天员送上国际空间站，同年8月2日顺利返航。此次任务对“载人龙”发射、交会、自主对接、停泊、再入、溅落、回收的整个飞行程序进行全流程测试和认证。这次飞行结束了航天飞机2011年退役后美国自主轨道载人航天能力断档的局面，也是史上首次由以商业方式研制的火箭和飞船送人上天做轨道飞行。

除了此次纯粹太空旅游性质的飞行，“载人龙”已经3 次把不同国家的10 名航天员送往国际空间站，代号分别为“验证”2、“机组”1 和“机组”2。

2020年11月发射的“机组”1任务是首次有飞船一次送4 人入轨，并于2021年5月返回，也成为了美国载人航天运输工具在天上飞行时间最长的一次。此前，美国载人航天运输工具的最长飞行时间纪录是由阿波罗飞船在上世纪70年代执行飞往天空实验室空间站的一次任务时创造的，时长为84 天。

2021年4月发射的“机组”2 任务是“载人龙”飞船第2 次正式商业乘员运输服务任务，也是该型飞船第3次执行载人飞行任务，实现了4 个首次：首次使用复用“载人龙”飞船和复用的猎鹰9 火箭组合执行载人发射任务，商业乘员任务首次携带2 名来自国际合作伙伴的航天员前往国际空间站，两次商业乘员任务的航天员首次实现在轨任务交接，两个机组的航天员同时在轨7 天，站上总人数超过11 人，国际空间站首次同时对接两艘商业载人飞船。

▲ 货运型二代“龙”飞船靠近国际空间站

载人龙飞船具备可重复使用、乘员运输能力强、内部空间大、操作界面友好等特点，能够执行低成本、业务化的近地轨道载人航天飞行任务。“载人龙”采用两舱段设计方案，包括乘员舱和非密封舱两部分，能够自主实现对接，需要时也可由驾驶员手控操纵实现停靠。“载人龙”是“龙”2型第二代飞船的载人型号。飞船高8.1米（含躯干段，亦称筒段），底部直径3.7 米，与空间站对接时重约12 吨，最多可乘7 人（执行美国宇航局任务时乘4 人，外加货物）。若与国际空间站对接，飞船至少可留轨210 天。它与第一代货运用“龙”飞船的一大不同是增设了8 台“超级天龙座”推力器，每台推力71 千牛，用于为发射中止系统提供动力，在发射出问题时把飞船带到安全距离以外。飞船还配备了生保系统和其他与乘客相关的重要设备，并开设了舷窗。飞船内部设计时尚，配备大型触屏式电脑显示屏。飞船返航时采用海上溅落方式。

“龙”2 型飞船按设计可至少使用5 次。该型飞船的电池片敷设在飞船的筒形躯干上，可避免帆板展开这一危险环节，而且发电效能更高，不必像传统帆板那样必须调整好光照角度。除人员运输外，太空探索技术公司从美国宇航局拿到的第二份“商业补给服务”合同（CRS）2 下的货运补给任务也要采用“龙”2 型飞船。CRS2 合同最初包括至少6次飞行，现已增加到9次。“龙”2型飞船的货运型号已在去年12月初升空首飞。

私营公司的“新宠”

除承担为美国宇航局运人的任务外，太空探索技术公司还打算用“载人龙”来“拉私活”。有心建设私营空间站的公理公司将在2022年用“载人龙”开展一次飞往国际空间站的商业任务，要把该公司一位专业航天员和3 位私人航天员送上空间站；最近又宣布将用载人龙飞船再开展3 次前往国际空间站的载人飞行任务。

太空探索技术公司2月1日宣布，在线支付处理公司Shift4 支付创始人和首席执行官贾里德·艾萨克曼购买了一次“载人龙”发射任务，代号“鼓舞四人组”，也就是本文开始时提到的这次飞行。飞船在低地轨道上飞行，不同国际空间站对接。自称“全球首项全平民飞天任务”的这项任务其他3 名机组人员包括曾参与多项地面“模拟航天员”任务的女科学家和教育工作者赛安· 普罗克特、洛· 马公司在西雅图地区的雇员克里斯·森布罗斯基和圣裘德医院医师助理海莉·阿塞诺。飞船留轨3 天，轨道倾角与国际空间站一样，都是51.6 度，但轨道高度将达540 千米，比该站高100 多千米。这是美国航天飞机2009年最后一次执行哈勃空间望远镜在轨维护任务以来人类到达的最高轨道高度。

“鼓舞四人组”任务采用曾在国际空间站上执行美国宇航局“机组”1任务的那艘名为“坚韧号”的飞船。“坚韧号”除进行整修外，还在船上增设了一个瞭望口。这个新窗口仿照国际空间站上的穹顶舱，取代了飞船鼻锥下原有的对接适配器。由于“鼓舞四人组”任务不去同该站对接，这个适配器也就用不着了。

“鼓舞四人组”是“载人龙”首次执行用户不是美国宇航局的任务，却不是其飞行清单上唯一的此类任务。太空历险公司在2020年2月曾宣布同太空探索技术公司签署协议，拟在2021年底到2022年年中利用“载人龙”飞船送4 位私人航天员上天。飞行的目的地也不是国际空间站，而是高度是该站两倍还多的一条轨道。

总之，在太空探索技术公司2020年利用猎鹰9 运载火箭和载人龙飞船成功实施国际空间站运输任务后，美国已恢复了近地轨道载人运输能力，为美国国际空间站商业化和其他商业载人航天活动创造了条件，商业载人航天成为美国航天活动中的一支重要力量。★