求知欲與創(chuàng)新精神
從左到右依次是波音CST-100，SpaceX龍2號飛船，NASA獵戶座飛船
人類擁有無限的求知探索能力，面對宇宙，面對太陽系，未知總是驅(qū)使著我們不斷前進。現(xiàn)在我們有各種源動力的火箭，這些火箭可以幫助科學家們將不同的科學載荷運載至目標天體。比如專門探測木星及其衛(wèi)星的朱諾號，還有專門探測火星的2020毅力號火星探測器等等。這些探測器載荷為我們帶來了其他星球的一手資料，讓我們可以更多的了解不同形式星球的不同性質(zhì)。
但是，面對無垠宇宙，廣袤的太陽系，有的時候我們也想要親自前往這些星球，我相信宇航員第一眼在軌道看到的火星就像第一眼看到地球一樣興奮。雖然火星無限荒涼，但是這才是宇宙真正的面貌?？v觀整個太空探索歷史，載人航天方面的進步是很小的，載人航天也是最難攻克的一項技術(shù)之一。距離越遠，危險就越大，雖然現(xiàn)在我們可以在地球軌道自由活動，但是前往月球和火星都非常費力……北京賽車
未來的載人飛船需要完全的進化！
就好像汪洋大海中漂泊的一葉小舟，小舟就是船員的全部，這其實和在太空中是一樣的，載人飛船就是宇航員的全部，不同的是大海上不會無重力，也不會有致命的太陽輻射……這么多年來，各國也沒有停止對載人飛船的開發(fā)與研究，但是現(xiàn)在的飛船都不具備現(xiàn)代化標準，集成化標準。雖然我們現(xiàn)在還不能載人去木星或者土星，但是未來前往火星或者前往月球的飛船一定不能是現(xiàn)在這個樣子。
宇航員Christina Koch，Alexander Skvortsov和Luca Parmitano坐在聯(lián)盟號MS-13航天器內(nèi)，他們正在進行著陸前檢查
目前全世界也有現(xiàn)代化的載人飛船，除去概念飛船，分別是波音公司的CST-100和SpaceX的載人版龍2號。本文我們將重點看看SpaceX的龍2號，如何擔得起未來飛船縮影之名。高度集成化的內(nèi)部設(shè)計，全新的飛船操作系統(tǒng)，更便宜更經(jīng)濟的座位價格，全新的飛船動力系統(tǒng)，新式太陽能系統(tǒng)布置，更好的空間站兼容性系統(tǒng)，可部分重復使用等等，無一不體現(xiàn)著新一代太空飛船的科學魅力。
SpaceX龍2號飛船和波音CST-100飛船?？吭趪H空間站的渲染圖
載人飛船的安全是重中之重
過去有很多慘痛教訓，因為火箭或者飛船故障而造成了很多重大事故。其實多年來科學家們都知道飛船的很多特殊技術(shù)都存在問題，比如內(nèi)部主要的推進系統(tǒng)或熱保護系統(tǒng)等等。所以SpaceX通過高度集成化解決了可能發(fā)生的局部故障，高度集成化可以最大程度地減少故障發(fā)生的幾率，帶來更高的安全性。
我想這就是SpaceX科學家們的想法，先用高度集成化解決大多數(shù)可能出現(xiàn)的飛船部件問題，然后再利用熱保護重入大氣層系統(tǒng)，逃逸火箭系統(tǒng)和飛船的宇航員生命保護系統(tǒng)為宇航員提供多重保護。越遠距離的太空任務(wù)，就越容易出現(xiàn)問題。前往火星需要至少4個月，僅僅前往軌道空間站就有這樣那樣的問題，那未來載人飛船如何運載宇航員前往更遠的目的地呢？安全是載人飛船的最高考量，而高度集成化的飛船可以幫助規(guī)避這些零碎問題。
這是載人版本龍?zhí)柕囊粋€測試版本，是在飛船首次進行軌道演示任務(wù)前在一個機庫中拍攝的
判斷一艘載人飛船的性能，首先要看它能否擁有足夠級別的保護系統(tǒng)，也就是足夠的安全，接下來我們還需要了解這個飛船的一些普通功能。SpaceX的龍2號飛船最多可以容納7位宇航員，雖然龍2號飛船可以容納7位宇航員，但是內(nèi)部空間不會擁擠，天花板也很高，宇航員在長途旅行中可以站起來活動，很寬敞。更有趣的是，這個飛船居然還有一個帶簾子的衛(wèi)生間，讓我想到了一些科幻概念中的小型化飛越性空間站。
宇航員們在出發(fā)前都會接受一定程度的灌腸，而且阿波羅計劃的宇航員前往月球時也沒有使用過衛(wèi)生間，前往任何地球軌道空間站更不需要去衛(wèi)生間，所以從這里我們也可以看的出來，未來的龍飛船經(jīng)過迭代是可以執(zhí)行深空任務(wù)的，具有一定的前瞻性。比如未來的龍3號飛船，再大一點，新一代發(fā)動機，更集成化的設(shè)計等等，就可以執(zhí)行遠距離任務(wù)了。
SpaceX龍2號飛船具有環(huán)境控制和生命支持系統(tǒng)ECLSS，可為宇航員提供舒適安全的環(huán)境。在旅途中，宇航員可以將飛船的內(nèi)部溫度設(shè)定在18至26攝氏度之間
飛船在進行任務(wù)時有諸多需要考慮的重要因素，在執(zhí)行近距離任務(wù)，比如與空間站等太空結(jié)構(gòu)對接時，飛船需要不斷調(diào)整自己的姿態(tài)并進行軌道機動以完成對接操作。所以SpaceX在其龍2號上安裝了Draco發(fā)動機，這四個Draco發(fā)動機是負責軌道機動的。除了這四個姿態(tài)調(diào)整發(fā)動機，SpaceX的龍2號還有4對，也就是8個SuperDraco發(fā)動機，它們可以讓飛船與火箭緊急脫離。
SpaceX龍2號飛船中止系統(tǒng)由8臺SuperDraco發(fā)動機提供動力，這是在德克薩斯州麥格雷戈的火箭開發(fā)設(shè)施拍攝的，SpaceX龍2號飛船中止系統(tǒng)正在進行推進懸停試驗
我們知道載人飛船都需要太陽能電池板提供電力，一般來說飛船上的太陽能電池板都是可以收縮或者展開的翼狀結(jié)構(gòu)，但是SpaceX的龍2號針對太陽能電池板結(jié)構(gòu)進行了環(huán)繞處理，這確實是一種很不錯的設(shè)計，可以大幅度減少飛船的故障幾率，不過相對的能量轉(zhuǎn)換效率會降低。關(guān)于環(huán)繞式太陽能電池板，SpaceX不是單獨這樣做的，日本的HTV飛船也采用了相同的環(huán)繞式設(shè)計。
SpaceX龍2號飛船中止系統(tǒng)SuperDraco發(fā)動機噴射圖
載人飛船誕生的坎坷之路
任何作品的出現(xiàn)都需要反復打磨測試，宇宙飛船更是如此。在一開始，SpaceX著手的是SuperDraco發(fā)動機的懸停測試，也就是飛船三大保護系統(tǒng)之一的中止測試。開發(fā)中止系統(tǒng)的目的是在飛行中發(fā)生故障時迅速讓飛船和宇航員離開火箭。這其實類似于戰(zhàn)斗機飛行員的彈射座椅，不同的是中止實驗是整個飛行器都彈射出來。在中止測試實驗過程中，SpaceX在龍2號飛船內(nèi)部放置了和人質(zhì)量一樣的假人，假人身上放置了各種傳感器。因為工程師們需要了解龍2飛船濺落，懸停過程中發(fā)動機的各項參數(shù)。
中止測試完成之后，SpaceX的龍2號飛船還需要完成增強型Mark 3降落傘的26項測試，這是飛船從空間站返回地球的著陸方式。這些測試包括13項成功的單降落傘測試和13項多降落傘測試。飛船的回收工作是至關(guān)重要的一環(huán)，和大多數(shù)飛船一樣，SpaceX的龍2號采用的也是降落傘回收的方式。北京PK10
今年1月19日，SpaceX龍2號飛船再次進行了中止系統(tǒng)測試，之后SpaceX龍2號飛船還打開降落傘系統(tǒng)，最后落在了大西洋
經(jīng)過三大保護系統(tǒng)和各種太空輻射環(huán)境測試之后，在去年3月2日，SpaceX龍2號飛船第一次進行了無人軌道對接測試，本次測試非常成功。正當所有太空迷覺得下一次進行載人任務(wù)毫無問題的時候，SpaceX龍2號飛船在測試SuperDraco發(fā)動機的時候突然爆炸了，下一次的載人任務(wù)被迫停止。爆炸之后，SpaceX飛船團隊不僅需要分析故障原因，所有的測試還需要重來，這導致龍2飛船的載人任務(wù)延遲了一年多。
SpaceX龍2號飛船正在美國俄亥俄州宇航局的Plum Brook設(shè)施內(nèi)進行極端溫差測試，在這里能夠驗證龍2號飛船承受極端溫度和太空的能力
來到2020年，SpaceX對SuperDraco發(fā)動機的保護結(jié)構(gòu)和防水性能進行了改進，并且通過了所有的實驗，準備進行最后的中止實驗。這次中止實驗與上一次普通的濺落不同，上次中止實驗是在模擬桁架結(jié)構(gòu)上測試的，而沒有在火箭上進行測試。為了讓測試更具說服力，也為了各項參數(shù)更完整，SpaceX甚至直接炸掉了獵鷹九號火箭來完成測試。本次中止測試成功，龍2飛船成功降落。
萬事俱備，只欠東風，看到這里我想大家都明白了，欣賞極其先進的飛船制造技術(shù)的同時，我們還要關(guān)注SpaceX龍2號的實用性前景。在5月27日，SpaceX龍2號飛船將負責運載兩位美國宇航局宇航員與國際空間站對接。
2020年3月19日至20日，Hurley和Behnke參與了SpaceX龍2號飛船的發(fā)射和對接過程的完整模擬
載人飛船的前瞻性與創(chuàng)新精神
SpaceX的龍2號飛船是一次新的嘗試，整個飛船制造技術(shù)的進步。集成化的設(shè)計為飛船或者宇航員本身帶來了更為安全的設(shè)計，也為未來的客戶降低了預算負擔。聯(lián)盟號飛船一個座位需要9000萬美元，而龍2飛船則只需要2000萬至3000萬美元。和火箭回收一樣，將頂級技術(shù)大眾化，讓軌道載人技術(shù)成為大眾可以負擔的科學，這就是龍2飛船未來的使命。
隨著太空探索科學的進步，未來我們將看到更多載人飛船，他們將更安全，高效，宇航員不需要擠在一個地方，也不需要面對航天飛機似的復雜的按鈕，就像在操作平板電腦一樣。飛船計算機系統(tǒng)的進步，可回收飛船技術(shù)，高度集成化設(shè)計等等，這些將幫助SpaceX龍2飛船成為未來太空載人飛船的縮影。我非常期待未來的太空探索技術(shù)，無論是火箭的突破，能源的突破，太空飛船的突破，還是太空結(jié)構(gòu)制造科學的突破，我們都值得深入探索，更重要的是享受創(chuàng)新帶來的失敗。
一起期待吧，宇宙中的一葉小舟，你未來將如何進化呢？
