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羽状减速系统启动,太空船2号进行“刹车”

文/赵洋

19051935年间,数以百计的航空竞赛极大刺激了各式各样飞行器的出现。它们使快速、安全并且廉价的空中旅行成为可能。秉承这一传统,现在一些有志于实现太空旅游的民间组织正致力于发明新一代运载工具,进而开展载人航天商业化的尝试。

新飞船设计出炉

2008123,位于纽约中央公园西侧79街的美国自然历史博物馆内再次上演了一出“博物馆奇妙夜”。不过,这次登场的主角不是复活的恐龙和木乃伊,而是准备批量生产的亚轨道飞行器“太空船2号”(SpaceShip Two)。曾设计多架创纪录飞行器的太空极客伯特·鲁坦介绍自己这艘新太空船时说,它不但比“太空船1号”飞得更高,起飞地点与着陆场的距离也更远。这架太空船的设计轨道高度为160-320千米,几乎可以达到载人飞船的轨道高度。但出于安全考虑,初期只打算飞到100多千米。在这个高度俯瞰大地,已经能看出它是球体的一部分了。

此次发布的“太空船2号”外形与它的前辈、曾在2004年赢得1000万美元“X大奖”(X大奖”基金会允诺向第一个在两周内把三个人两次送入太空并使其安全返回的民间组织颁发1000美元奖金)的“太空船1号”并无太大不同。但与早先《大众机械师》杂志披露的草图略有差异的是,目前版本的机翼位置从机身中间挪到了机腹部。也许更能使普通人感兴趣的变化还是它的座舱设计。比起“太空船1号”只能容纳3人的狭小座舱,现在的设计更为宽敞,6位乘客与2位飞行员可以舒服地分坐于过道两侧,宽度几达半米的舷窗提供了更好的观察视野。对此,维珍银河公司(Virgin Galactic)的CEO威尔·怀特霍恩解释说:“显然,如果你打算上太空一游,看不到太空美景岂不白跑一趟?”

期待以这种太空船开辟太空游市场的维珍银河公司总裁理查德·布兰森爵士在发布会上宣布,“2008年将是太空船之年。我们对这套新系统及其功能兴奋不已。”按照计划,“太空船2号”的飞行模拟器将在今年3月前完成,整机将于今夏开始首次试飞,其间要对这种新型亚轨道太空飞行系统进行全面评估。预计需经过50100次试飞来发现并解决各类技术问题。待“太空船2号”和“白骑士2号”(WhiteKnight Two)取得美国联邦航空管理局(FAA)颁发的适航证后,第一批付费乘客有望在2009年晚些时候登机上天。

此次推出的太空船载机“白骑士2号”更是一个多面手。它不但可以投放“太空船2号”,还可以作为空射火箭发射平台,把小卫星送入近地轨道。这架双体喷气式飞机的每个机舱都与“太空船2号”内部相仿,可以用来对太空游客进行适应性训练。

心跳之旅

“白骑士2号”翼下有四个发动机,翼展达42,如此宽阔的翼展可与二战期间的战略轰炸机B-29“超级堡垒”相媲美了。载机投放太空船的方式也类似于轰炸机投弹。在现场演示的电脑动画中,“白色骑士2号”首先载着“太空船2号”爬升至18千米高空,然后“太空船2号”像重磅炸弹一样被抛下,火箭助推装置点火,急剧跃升,此时乘客们会被安全带牢牢固定在座椅上,穿着类似战斗机飞行员的增压服来抵抗陡增的重力加速度(可能达到5G)。在他们背后几米处,是急剧膨胀燃烧的十吨高能火箭燃料。飞行速度达到音速的3.3倍时,火箭发动机关闭,太空船在惯性作用下继续爬升至110千米,然后开始自由落体。

再次进入大气层阶段,“太空船2号”仍沿用了“太空船1号”使用的羽状减速系统——机翼的后缘及整个垂尾和水平尾翼都会升起,用以产生阻力,飞行员此时可以完全撒手不管。在自动控制系统和气动外形的双重作用下,太空船的“气动刹车”会被恰到好处地控制,不会令乘客产生过于不适的超重感。而且,在降落阶段所有座椅都会自动放倒,使乘客背朝降落方向,以进一步减少减速带来的不适。

从火箭发动机关闭到太空船再入大气层,乘客会经历为时4分半钟的失重,届时他们可以松开安全带,在座舱内自由飘浮。“太空船1号”的试飞员布莱恩·本尼将这个过程称为为“身体上的美妙体验”。接下来,太空船在返回阶段还能目睹大地扑面而来的刺激,最后它像普通飞机一样降落在位于美国新墨西哥州的发射场。整个超级无轨过山车之旅历时约两个半小时,呕吐袋管够,只是中途没法退出不玩。

从本质上看,只能短暂在太空停留、无法进入绕地轨道飞行的“太空船2号”还只是一架飞机,并非严格意义上的载人飞船。它的原理和技术指标与NASA1959年首飞的高超音速技术验证机X-15有些类似。只不过当年X-15的试飞员都是万一挑一——后来大名鼎鼎的登月第一人阿姆斯特朗也在其列。现在有了“太空船2号”,只要经过简单训练,任何能支付20万美元的人(身残志坚的英国物理学家霍金已经签约预定了座位)都可以亲身验证这种高科技玩具了。何况X-15最高只能飞到108千米,这个自1963年创造的亚轨道飞机飞行高度纪录至今未被打破。如果一切顺利,乘坐“太空船2号”的第一批乘客连同两位飞行员着陆后都将被授予吉尼斯世界纪录证书。

太空游:不能承受的事故之重

20069月,布兰森曾对《连线》杂志记者宣称“太空船2号”的样机可以在一年内推出。现在16个月过去了,展出的仍然只是1/16的模型。看来,对于这位善于做秀的企业家的豪言,我们需要选择性过滤。毕竟载人航天是极其复杂的系统工程,有太多的突发因素会拖延以商业太空船的发射进度表。

去年7月,在位于加利福尼亚州莫哈韦沙漠的缩尺复合材料公司火箭研究中心发生了爆炸事故,造成现场工人三死三伤。“太空船2号”及“白色骑士2号”的开发和测试工作被迫放慢。今年1月,加州的安全监督官员认定事故原因在于该公司未能向工人提供适当的培训,并对该公司处以2.5万美元的罚款。

鲁坦表示,他的公司一直在与州安监官员和其他部门官员积极合作,确保工人的安全。但在火箭氧化剂流动测试中发生的爆炸事故的真正原因依旧是一个谜。他说,只有在找到爆炸的真正原因之后,他们才会敲定“太空船2号”的火箭发动机设计方案。

无论无何,慢工出细活,安全性是第一位的。私人太空船延期投入商业运行最多只是让迫不及待的乘客们多等上一阵,并不会因此失去大量客源。新兴的太空游产业最无法承受的还是人员伤亡。毕竟乘坐这架飞船的是普通游客而不是训练有素的航天员。任何伤亡事故都会令潜在乘客对飞天之路望而却步。

历史上,高技术产业因恶性事件而造成致命打击的例子不在少数。19375月,满载社会上流人士的“兴登堡”号飞艇在顺利飞越大西洋后却于众目睽睽之下坠毁在美国新泽西州,造成36人罹难。现场的22架电影摄影机把飞艇爆炸燃烧、人群哄散的场面忠实记录下来,以致于这段视频成为日后纪录片用来解说技术灾难的标准案例。这场事故也宣告了大型载人飞艇时代的结束。20007月,“协和”号客机坠毁在巴黎郊外,百名富家子弟命殒蓝天。整个飞机失事过程都被家用摄像机拍摄下来,经过广泛传播,对大众心理产生了严重震撼。尽管此前“协和”拥有极佳的安全记录,而且后来制造商重新改造了机体设计,修补了诸多缺失。但改进后的“协和”的上座率一直都严重不足,无法承受亏损的航空公司最终让它在2003年退役。从此天空中再无超音速客机的身影。

当代媒体的影响力愈发惊人,一旦太空船2号发生事故,加之乘客的特殊身份,一定是爆炸性新闻。由此造成的消费者信心失落必然对整个太空游产业的衰退产生推波助澜的作用。

最大的对手是安全

有鉴于此,怀特霍恩半开玩笑地说,“我们在这场竞争中没有对手,除了安全。”总设计师鲁坦也表示,“太空船2号”系统的设计目标是达到相当于20世纪20年代早期客机的安全系数,这些客机的安全性是当今航天大国使用的载人飞船安全性的100倍。根据航天专家潘厚任提供的数据,“神舟6号”飞船-火箭系统的可靠性为97%左右。如果“太空船2号”及载机“白色骑士2号”的系统可靠性能够提升100倍,达到99.97%的水平,也就是说理论上每执行10000次飞行任务,系统有出现3次故障可能性。这对载人航天来说已经相当安全了。但是鲁坦也不忘提醒媒体:“如果有人告诉你说新型太空船的安全水平可与现代客机相媲美,千万不要相信这些人的鬼话。”毕竟载人飞船是一次性使用的运载工具,还有逃逸塔和弹射跳伞装置作为备用保险措施。“太空船2号”则是作为太空观光机使用的,遇到紧急情况乘客无法跳伞自救。多次重复使用的要求也令设计师不得不花大力气考虑机体材料的抗疲劳性和各种元件耐久性的问题。何况,工业产品的可靠性与成本之间具有密切关联。无论是微波炉还是航天飞机,只要系统可靠性增加,成本都会以指数上升。可靠性从80%增长到90%,成本要翻一番。但从90%增长到95%,成本就要再翻四倍。以盈利为目的太空旅游公司不会无限制地提高太空船的可靠性。

从这个意义上看,那200多位准备为亚轨道太空游花费20万美元的富翁(当中也包括布兰森一家五口)其实比花费2000万美元乘“联盟TM”飞船上太空的几位富豪更加勇敢,其行为也更有意义。因为这些乘客不仅是在参与一个飞行试验,也在用自己作为试验品。他们的飞行经历及反馈对于提升太空技术和服务水平大有裨益。

市场的曙光

如正如怀特霍恩总结人们对太空游的热情时所说:“人们想去那里,人们想去看看行星地球的样子,人们想要体验失重的感觉,人们渴望拥有一段激情燃烧的回忆。”现在,已有8.5万人登陆维珍银河的网站,表达了希望乘坐“太空船2号”一圆太空梦的意愿。为回应这个需求,鲁坦乐观地估计,缩尺复合材料公司将在未来12年内建造至少40架“太空船2号”和15架“白骑士2号”。每架“太空船2号”每天能飞行两次,而“白骑士2号”每天最多能进行四次发射。如此算来,在未来12年,将有逾10万人搭乘“太空船二号”飞向亚轨道,实现自己的太空梦想。这还不算与之竞争的其它提供太空游设备与服务的企业吸纳的客源。

在可以预见的未来,太空游终将进入寻常百姓家。如同飞机发明半个世纪后航空客运便已普及,航空制造业也成为支柱产业一样。草创时期的种种付出,都是为日后太空产业的繁荣铺就道路。在视频网站Youtube上,已有11万人次看过维珍银河公司提供的宣传片,其中一个网友调侃道:“伯特·鲁坦这个坏家伙,他又在创造历史了。”从江湖进入庙堂,进而青史留名,也许这正是鲁坦选择“太空船2号”发布地点时所想的吧。

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4 Responses to “太空船2号的野心与梦想”

  1. 霍金也要上……

  2. Noodles说道:

    就是有经济头脑 太空都挣钱 有钱人就是会享受
    我还是多买点“窜天猴”玩吧

  3. lk_517说道:

    真是一帮不要命的人啊

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