【文/观察者网专栏作者 陈蓝】
北京时间5月30日上午9点31分,载有神舟16号载人飞船和三名航天员的长征2F遥16火箭将在酒泉卫星发射中心按时焚烧。
2003年10月15日,简直同一个时间,神舟5号飞船在同一个发射台焚烧升空,将我国第一位航天员杨利伟送入太空。那次发射全球注目,数亿我国人几分钟后在电视上看到了飞船升空的录像。转瞬二十年曩昔,我国自己的大型空间站现已建成。这是我国空间站使用开展阶段的初次飞翔,但关于广阔国人来说,载人航天飞翔真的现已成为平常事了。
其实,神舟16号此次飞翔并非乏善可陈。除了这是空间站使用开展阶段第一次飞翔,以及一年中最早的一次载人发射,第三批航天员朱杨柱和桂海潮以“飞翔工程师”和“载荷专家”身份初次露脸,也是这次飞翔中最值得重视的亮点。
神舟16号机组合影,自左到右为桂海潮、景海鹏、朱杨柱(图源:新华社)
飞翔工程师的主要职责是飞船和空间站的办理和保护。载荷专家则担任空间科学试验载荷的在轨运转和试验操作。他们一般从工程技能人员和科学家中选拔,不再需求超强身体素质和丰厚战斗机飞翔阅历。载荷专家更能够认为是飞船的乘客,他们没有编入从属军方的航天员大队,上空间站便是为了完结试验作业。朱杨柱和桂海潮当选航天员前都是大学教师,他们便是一般人。
朱杨柱在国防科技大学度过了本科、硕士、博士十年大学岁月,随后在原解放军理工大学爆破冲击防灾减灾国家重点试验室攻读博士后。桂海潮是北京航空航天大学宇航学院教授,博士生导师。他在北航获得了学士和博士学位,在加拿大约克大学完结博士后研讨。神舟16号让我国诞生了第一位航天飞翔工程师、第一位载荷专家、第一位非武士的布衣航天员。
其实,前苏联从上世纪六十年代末就初步从工程技能人员中选拔飞翔工程师。而世界上最早的布衣载荷专家在40年前(1983年)就随航天飞机上天飞翔了。那时的我国每年只能进行1-2次卫星发射。太空是美苏两个超级大国的竞技场,咱们仅仅看客。载人航天和空间站对那时的我国人而言是极端悠远的愿望。而今日,咱们简直在太空中每个方面都赶上了美国,逾越了俄罗斯。我国第一位布衣航天员的升空是瓜熟蒂落的作业。
不过,布衣进入太空的进程困难而弯曲,NASA的载荷专家早已成为前史。咱们有必要回忆一下这段前史,或许能给咱们供给一些启示。
1961年,加加林完结人类初次太空飞翔。尔后20年里,进入太空的宇航员大部分都是喷气战斗机飞翔员身世。他们身体和心理素质绝佳、实践飞翔阅历丰厚、又阅历长时间艰苦的航天飞翔练习。对绝大部分一般人来说,太空飞翔的门槛高不可攀,是终身都无法完成的愿望。
太空飞翔高门槛的最主要要素是飞船起飞和再入大气层时的大过载。前期飞船如苏联东方号和美国水星号都选用无操控的弹道式再入,发生的过载高达10G以上。浅显地说,便是人体要接受十倍以上本身体重的受力,这远超一般人的生理极限。
半弹道式升力再入技能的呈现下降了过载值,其代表作为苏联联盟号和美国阿波罗号飞船,它们的过载值只要前期飞船的一半左右。苏联从联盟5号初步,便有工程技能布景、非飞翔员身世的飞翔工程师参与飞翔。但飞翔工程师仍然是作业航天员,因为贵重的发射本钱和飞船有限的座位,真实的一般人仍旧只能望天兴叹。
航天飞机的呈现为一般人进入太空打开了大门。因为选用升力滑翔再入方法,它的起飞和再入过载低至2-3G,乃至低于过山车。它还被设想成一种频频发射的大型载人航天运输工具,终究能完成每周一次发射,每次载10人。在其时看来,人类大规模进入太空的簇新年代好像已呼之欲出。
表1:前史上载人航天运输工具最大过载值
为了习惯大规模太空飞翔的需求,NASA为航天飞机规划了使命专家和载荷专家两种岗位。他们都不需求飞翔员阅历,对身体要求也不高。但他们有必要是飞翔使命相关范畴的专家,一般是科学家或工程师。使命专家仍然由NASA选拔,归于作业宇航员。他们需求对航天飞机和带着的试验设备有深化的了解,能在屡次飞翔使命中全面担任试验作业。
载荷专家门槛要低得多。他们不是NASA雇员,也不以宇航员为作业,是真实的一般人。载荷专家一般来自试验项目或飞翔使命的建议组织。他们只需求把握和本次使命相关的技能,一般通过几个月的简易练习就能参与飞翔。使命完结后,他们便回来本来的作业岗位。有个破例要阐明一下,NASA把参与国际合作使命的外国人都当作载荷专家,但其实他们很多是本国的作业宇航员。
1983年11月28日,哥伦比亚号航天飞机带着“空间试验室一号”升空,来自德国的物理学家伍尔夫·梅尔伯特和来自麻省理工学院-加拿大合作项目的研讨员拜伦·利希滕贝格成为第一批载荷专家。
次年,麦道公司的查尔斯·沃克成为第一位来自企业的载荷专家。1985年,美国参议员杰克·加恩以载荷专家身份参与了发现号航天飞机的飞翔。同年,来自加州理工学院喷气推进试验室的王赣俊博士成为第十位载荷专家以及第一位进入太空的华裔。参与太空飞翔的布衣宇航员在不断添加。
王赣俊博士(图源:NASA)
1986年,首位“太空教师方案”载荷专家、女教师、布衣宇航员麦考利夫在挑战者事端中罹难。这是个转折点,NASA对布衣参与航天飞翔忽然变得慎重起来。载荷专家每年的飞翔人次从10次以上降为不到4次。2001年,在哥伦比亚号事端中,终究一位载荷专家、来自以色列的依兰·拉蒙不幸罹难。因为这次事端,加上国际空间站试验数量陡增等原因,NASA停止了载荷专家方案,相关作业悉数改由使命专家来担任。2011年航天飞机退役今后,NASA更强调作业宇航员的“全才”要求,使命专家和其他宇航员的边界也变得含糊了。
NASA载荷专家方案开一般民众进入太空之先河,影响深远。但航天飞机两次失事使NASA回归保存,布衣进入太空的进程嘎但是止。不过,挑战者号事端正值戈尔巴乔夫大力推进苏联革新之际。苏联航天初步向西方敞开,为布衣进入太空打开了另一扇门。
苏联飞翔工程师的当选门槛高于美国的使命专家,更高于载荷专家。但按照数十年来联盟号飞船堆集的很多阅历所得到的定论是,一般人参与太空飞翔已无技能妨碍。1990年,和平号空间站迎来了第一位付费的布衣宇航员——来自日本东京广播公司的记者秋山丰宽。第二年,参与英国BBC广播公司节目遴选出来的布衣女人海伦·沙曼乘坐苏联飞船到和平号进行了一次“公费旅行”。
不过,公费出差和公费旅行的需求可遇不可求。尔后十年联盟号再也没有吸引到商业付费乘客。布衣太空飞翔堕入低落,直到世纪末,在互联网巨大成功鼓励下第一次商业航天热潮鼓起。2001年,阅历了NASA从激烈对立到终究牵强赞同的困难商洽,亿万富翁丹尼斯·蒂托乘坐联盟飞船在国际空间站上度过了7天假日,成为第一位太空游客。布衣太空飞翔的时机好像又来了。
丹尼斯·蒂托在国际空间站(图源:互联网)
但是,至2009年,联盟号飞船一共才搭载发射了8人次的太空游客。而同期联盟号座位价格猛涨,从初步的2000万美元涨到现在的8000万美元。在高本钱和金融危机两层冲击后,布衣太空飞翔又一次堕入阻滞状况。2010至2021年的十年间再没呈现一位太空游客。
跟着商业航天的起步和SpaceX的兴起,布衣太空飞翔最近几年呈现了复苏痕迹。2021年中至今不到两年,龙飞船现已进行了三次共12人次的“私家太空飞翔”,联盟号飞船也进行了两次共4人次的空间站搭载商业飞翔。参与飞翔的有亿万富翁、企业高管、科学家、电影导演和明星,还有残疾人。这些飞翔到底是旅行飞翔、公益飞翔,仍是私家企业科学试验,边界很含糊。但有一点很清楚,那便是除了担任飞船驾驭的专职宇航员,参与飞翔的都是未受严格练习的一般人。
在最近几回成功飞翔的鼓动下,很多人又初步遥想未来。正义航天不只规划了更多的“私家太空飞翔”,还方案向国际空间站发射商业舱。它们未来能独立出来构成商业空间站,俗称太空酒店。乃至,还有草创航天公司规划了能发生人工重力的轮状空间站。马斯克的超重-星舰发射体系创纪录的载荷才干和巨大的内部空间,也给人无限的幻想空间。
正义商业空间站效果图(图源:Axiom)
布衣进入太空是真实迎来了黄金年代,仍是又一次的稍纵即逝?现在下定论还为时过早。咱们无妨让子弹再飞一会。
其实,从几十年来布衣宇航员的起起落落,咱们现已能得出一些开端定论。
首要,布衣进入太空的技能妨碍早已战胜,但一厢情愿地以自上而下的方法去推进必定得不偿失,乃至无法继续,例如NASA的载荷专家方案。
其次,遍及太空飞翔的实质性进程应该由商场驱动,自下而上的需求才是继续开展的根底。但巨额飞翔本钱是挡在前面的一座大山,没有低本钱的航天运输体系,大规模进入太空不或许完成。而唯有开展商业航天才干完成这个方针。
神舟16号是一个好的初步。明显,咱们吸取了苏联/俄罗斯和美国的名贵阅历,然后依据我国载人航天自己的特色,设立了飞翔工程师和载荷专家这两个岗位。咱们的载荷专家不归于军方航天员大队,好像对NASA载荷专家体系有所学习,有利于更多布衣百姓进入太空。
当然,对遍及太空飞翔,咱们不需求设置过高的方针。在低本钱发射体系投入使用之前,勉为其难地开展太空旅行并不适宜。但假如真有富豪乐意挥金如土上我国空间站,咱们应该热烈欢迎。这不只能扩展我国航天的影响力,对未来研发商业空间站或太空酒店也有推进效果。
未来几年,咱们一定会看到越来越多咱们自己的布衣航天员。咱们希望第四批航天员中有更多的载荷专家,有来自港澳地区和台湾省的载荷专家,还有女人、少数民族和友好国家的载荷专家。咱们也不应该扫除少数的商业付费乘客和非专职载荷专家,比方真实的教师和和公益作业者。从微观视点看,让各行各业人士完成太空愿望,也是鼓励青少年和全民科学教育的绝佳方法。
真实让一般人都能进入太空需求发射本钱的大幅下降。令人欣慰的是,咱们不只在研发对标星舰的超重可复用火箭,咱们还有马斯克们没有的空天飞机和以有翼亚轨迹飞翔器为根底的部分复用二级发射体系。达观估量,它们或许会在十年之内投入使用。我国的商业航天也在渐渐老练,未来开展或许会超出咱们幻想。
腾云空天飞机(图源:本文作者)
终究提一件有意思的事。继一年半前神舟12号及美、俄机组一起发明14人的太空人口新记载后,神舟16号此次发射再次打破了这个记载。此时此刻,数百公里上空的地球轨迹上,生活着17位地球人。其间我国空间站上有神舟15、16机组共6人,国际空间站上有联盟MS-22、Crew-6龙飞船、正义2号龙飞船三个机组共11人。这是史无前例的,而其间“布衣航天员”所占的份额也史无前例。
太空人口从1995年的13人添加到今日的17人花了整整28年。信任再过28年,必定不会只添加4人,大概率会超越40人,乃至到达400人。那时,布衣进入太空应该已司空见责。而今日,便是一段重要前史的初步。
恭贺两位教师愿望成真!预祝飞翔顺畅、满载而回!