波音成功发射星航飞船,进行第二次不载人入轨测试

Dots机构投资者社区
2022-05-24

本文转自微信公众号“SpaceX和太空探索”,作者:星爸爸。

图:OFT-2任务徽章

北京时间5月20日清晨6时54分,当地时间5月19日晚上18时54分,波音(Boeing)从位于佛罗里达州卡纳维尔纳角美国太空军基地的发射台SLC-41成功进行OFT-2任务的发射:第二次波音星航飞船不载人轨道飞行测试。

执行此次发射的是一枚联合发射联盟(United Launch Alliance, ULA)的一枚宇宙神5 N22火箭。

图:OFT-2发射

如果一切顺利的话,波音星航飞船将在约24小时后到达并与国际空间站和谐舱(Harmony Module)前向接口对接。星航飞船将在国际空间站停泊5天,然后驶离国际空间站返航,并降落在新墨西哥州的白沙太空港(White Sands Space Harbor),整个任务预计持续六天。

图:整装待发的星航

本次是不载人飞行测试,只在座位上安装了一个布满传感器的假人,用于收集数据,另外为国际空间送去超200公斤的货物。

图:假人Rosie the Reveter

  • 失败的OFT-1
  • 命运多舛的OFT-2
  • 星航飞船
  • NASA商业载人航天项目
  • 宇宙神5火箭

~~失败的OFT-1~~

波音星航飞船首次不载人轨道飞行测试在2019年12月进行,测试结果:失败。在宇宙神5火箭成功发射星航飞船之后31分钟,由于飞船上时间出了11个小时的误差,导致中止前往国际空间站并进入了一个错误的轨道,NASA与波音在地面控制中心的人员努力尝试纠正飞船的飞行轨道,但在这个不断点火修正轨道的过程中,几乎耗尽了飞船的燃料,等到完全重新控制住飞船的时候,已经没有足够的燃料前往国际空间站,只好放弃这个目标。

图:宇宙神5发射OFT-1

星航飞船在发射三天之后,重入大气层,成功在新墨西哥州的白沙太空港降落,成功演示了飞船的返航能力。

图:OFT-1星航飞船降落

~~命运多舛的OFT-2~~

OFT-1失败之后,NASA与波音决定重新进行这个测试,即OFT-2。NASA将不再为这个额外增加的测试提供费用,也就是说,额外增加的这个测试导致的约4亿美元左右的费用将由波音自己承担。

OFT-2由于技术和各种原因从最初计划的2020年12月,分别推迟至2021年3月29日、6月,最后确定在2021年7月30。

2021年7月21日,停泊在国际空间站上的龙飞船奋进号(C206-2)进行了“移库”操作:驶离和谐舱(Harmony Module)前向接口,与面向太空的那一面接口对接。

奋进号龙飞船此举是为了腾出和谐舱前向接口给波音星航飞船,减少星航飞船的对接难度。

然而已经在发射塔准备就绪的星航飞船在一次发射前例行检查的时候发现不止一个阀门存在泄漏的问题。在经过分析,认为这些问题不可能在发射塔上迅速解决之后,星航飞船被从发射塔上吊装下来,返回组装工厂进行检修。

八个月过去了,波音星航飞船又重新回到发射塔上,准备重复不载人轨道飞行测试。

目前来看,一切还比较正常。

~~星航飞船~~

波音的星航飞船(Starliner)是在波音与NASA在商业载人航天项目合作框架下的产物。

星航设计使用次数是10次,由两部分组成,乘员模块与服务模块。乘员模块直径4.56米,可搭乘最多7名乘客,但在与NASA的协议里,每次将乘坐最多四名乘客。

服务模块里主要包含发射中止逃生系统、推进剂存储箱以及轨道机动及姿态调推进器。另外在服务模块的底部,在太空垃圾防护罩上还安装有太阳能电池板,可提供2.9千瓦的电力。

星航飞船在降落的时候同时使用降落伞与底部气囊,降落时在9公里的高度与3.6公里的高度分别打开副降落伞与主降落伞,在1.5公里时弹开隔热罩并对底部气囊充气。气囊在陆地着陆时起缓冲作用,与此同时,在紧急情况需要在海面着陆例如发射中止时,可以提供水上浮力。

~~NASA商业载人航天项目~~

2011年7月,NASA执行了最后一次航天飞机发射任务,STS-135:亚特兰蒂斯号7月8日发射,21日返回,航天飞机的时代就此结束。

自那之后,NASA就没有自己的资源将航天员送往太空和国际空间站,只能从俄罗斯购买飞船座位,在2020年,前往国际空间站,一个Soyuz(俄罗斯联盟号飞船)的座位价格为9000万美金。这些年NASA通过购买俄罗斯联盟号飞船座位,共送了70个航天员去国际空间站,并为之支付了40亿美金。除了成本之外,美国航天员需要花钱乘坐俄罗斯的飞船并为之支付了数十亿美元,这在政治上(或者情感上?)也是无法接受的。

载人航天飞行,除了远大理想和人类星辰大海的征程之外,也是强大工业和经济力量的象征。俄罗斯、中国、美国,世界上只有这三个国家具备载人航天能力——并且谁都不想放弃,然而作为第一个将人类送往月球的国家,美国,在9年的时间里,连执行到近地轨道载人飞行的条件都没有。

实际上NASA并不想看到这种局面。

1990到2000之间NASA进行了几个新航天器的项目,都由于设计、成本或者政治原因失败了。NASA最终采用了一种全新的思路:NASA将作为一个客户/乘客从商业公司购买服务(客运、货运甚至太空基地建设),也许这样做的成本更低,并有可能催生一个全新的商业行业。

NASA商业航天载人项目(Commercial crew program ,简称CCP),应运而生。

2006年NASA与几家公司签定了合同去开发货运与载人航天器,与之前不同的是,这些合同是固定价格并按清晰的项目进程里程碑去付款,更大的不同在于,NASA不再决定设计制造的环节——这些由获得项目的公司自己决定,NASA将只提供经验与技术建议,并进行安全评估和项目验收。

将往返国际空间站与近地轨道的载人飞行任务交给私营企业,NASA可以更多的将精力放在深空探索特别是火星上。

2014年,经过数年的筹备工作,NASA与波音和SpaceX分别签订合同,开发载人航天工具,即SpaceX的载人龙飞船,与波音的星航飞船Starliner。

2019年3月2日至8日,SpaceX成功进行Demo-1演示任务的发射:载人龙飞船在不载人的情况下发射前往国际空间站并成功返航。

2020年5月30日至8月2日,SpaceX成功进行Demo-2演示任务的发射:两名NASA的航天员搭乘SpaceX龙飞船前往国际空间站,并成功返航。

通过此次任务,SpaceX龙飞船项目正式完成开发阶段的工作并通过验收,由此转入正式运营阶段。

迄今为止,SpaceX已经完成四次正式NASA载人航天运营任务,而在此期间,SpaceX还进行了两次创造历史的私人商业载人航天任务,即Inspiration4(灵感4)任务与Ax-1(公理一号)任务。

即,算上Demo-2,在不到两年时间内,SpaceX已经进行七次载人航天任务的发射活动,将26名宇航员或者私人游客送上地球轨道或者国际空间站。

而NASA的另一位合作伙伴,波音,就连一次成功的不载人轨道飞行测试都还没有完成。

~~宇宙神5火箭~~

Atlas V宇宙神5火箭是ULA 联合发射联盟的当家花旦,是世界上最可靠的中型运载火箭之一,目前记录是七十多次发射无重大事故。

本次发射使用的宇宙神5火箭型号是Atlas V N22。N22中“N”代表没有整流罩(如果是数字则是代表整流罩直径),第一个“2”代表一级捆绑两个固体侧推,第二个“2”半人马上级上安装的RL-10发动机的数量。

本文转自微信公众号“SpaceX和太空探索”,作者:星爸爸。

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