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蘇萌:每個人都有機會進入太空的時代正在到來|巡天報告

 老王abcd 2021-08-03
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- 編者按 -

7月,維珍航空創(chuàng)始人布蘭森和亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯分別乘坐自家研制的火箭飛上太空。有人視之為商業(yè)太空旅行的開山,也有人認為富豪們不過是在 “作秀”。這趟太空旅游的科學意義究竟幾何?我們距離普通人乘坐太空飛船啟航的那天,又還有多遠?
撰文 | 蘇萌
責編 | 王一葦

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蘇萌,本科畢業(yè)于北京大學物理系,2012年獲哈佛大學天體物理學博士,2016年起任香港大學物理系副教授兼空間研究實驗室執(zhí)行主任。曾任麻省理工學院Pappalardo Fellow/Einstein Fellow,高能天體物理學最高獎Bruno Rossi Prize 最年輕得主,研究工作入選美國物理學會評選的“世界十大物理學進展”、《天文學》雜志評選的年度十大天文學進展等。主要研究方向有宇宙起源與早期演化,暗物質與暗能量探測,行星科學與深空探測,高能天體物理與引力波探測等。參與國內外多個空間科學探測項目,包括南極宇宙微波背景輻射望遠鏡,我國首顆空間天文衛(wèi)星“暗物質粒子探測衛(wèi)星”,在我國西藏阿里地區(qū)建設世界上海拔最高的天文望遠鏡,尋找宇宙大爆炸時期產生的“原初引力波”等。他同時積極開拓全球商業(yè)航天領域的“中國機會”,推動太空資源的開發(fā)與利用。


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此時距離亞馬遜創(chuàng)始人,57歲的杰夫·貝索斯(Jeff Bezos)與他的同伴一起乘坐藍色起源(Blue Origin)公司研發(fā)的火箭搭載的飛船進入太空的倒計時還有一個小時?,F在的我手里拿著一杯 “月球冷萃咖啡” ——其實無非就是在美式咖啡上多了一個冰激凌球漂浮著。

不知何時,太空的各種主題已經深入我們生活的細枝末節(jié)而成為常態(tài),變成一種時尚和精神的代表。“世界首富坐自家的火箭上太空”,今天的世界,好像每一天都要發(fā)生一點不平凡的事情,不斷降低人們對 “載入史冊” 這種描述的心理敏感度,但是我依然很謹慎地想在今天使用這個詞。

在這個全球還籠罩在新冠疫情的陰霾下、世界上人們對未來充滿著不確定和憂慮的年份,太空——人類最后的那個遙不可及的疆界,似乎在普通的公眾眼中變得模糊起來,而這一次向太空發(fā)力的不是一個國家的政府,而是全世界最富有的幾個人,他們的愿景是讓每一個人都有機會進入太空。

人類第一次把自己送上太空已經是一個甲子前的事情了。60年前的1961年4月12日,27歲的前蘇聯(lián)宇航員尤里·阿列克謝耶維奇·加加林乘坐 “東方1號” 宇宙飛船發(fā)射升空,在太空飛行108分鐘后返回地面,完成了人類首次遨游太空的壯舉。

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首個進入太空的人:前蘇聯(lián)宇航員尤里·阿列克謝耶維奇·加加林 | 圖源wikipedia.org

冷戰(zhàn)時代,美蘇兩國的競爭不斷的把人類航天能力推上新的高度,最具代表性的成就阿波羅登月計劃,是人類首次踏足地球以外的星球。而藍色起源研發(fā)的 “新謝潑德(New Shepard)火箭” 的名稱來自于第二位進入太空的太空人、美國航天員艾倫·謝潑德。1961年5月5日,美國宇航員艾倫·謝潑德搭乘 “自由7號水星” 宇宙飛船進行了15分鐘的繞地球軌道飛行。他也曾執(zhí)行阿波羅14號任務,是第五位踏上月球的地球人。

可以說,阿波羅時代也是如今幾乎所有熱衷航天的富豪們太空夢的起點。

冷戰(zhàn)時代過去后,人類和平利用太空的步伐放慢了,但是我國航天領域不斷傳來令人振奮的進展。僅僅一個月前,神舟十二號實現了空間站階段首次載人飛行任務。

而現在,地球的另一邊在正發(fā)生著一些新的故事。

就在我啜飲著咖啡時,4位宇航員將已經進入太空艙。艙門關閉后大約20分鐘,控制中心準備就緒,然后,火箭發(fā)動機啟動。新謝潑德穩(wěn)步加速至三倍音速以上,太空艙達到約107千米的高度。

先前的15次試飛,只有一次部分出現了失敗,但乘客艙都能安全著陸,由此估計火箭出現故障的幾率 “在1/100到1/500之間”。由于新謝潑德的乘員艙遠離發(fā)動機,而且在發(fā)生災難時有機會分離和逃生,進一步提高乘員安全生還的概率。因此貝索斯和他的其他乘客未能幸存下來的幾率應該僅為千分之一左右。

最終,四位乘客安全著陸。

 
世界首富帶誰 “一起飛”?
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 “從我五歲起,我就夢想著去太空旅行。7月20日,我將和我的兄弟一起踏上那段旅程。最偉大的冒險,和我最好的朋友一起?!?貝索斯在社交媒體上寫道。他創(chuàng)立的亞馬遜不僅助他在2019年登上全球富豪榜榜首,也為他的夢想提供了充足的資金支持。

貝索斯的太空之旅有三個空余席位,其中兩個給了弟弟馬克·貝索斯(Mark Bezos)和82歲的退役女飛行員沃利·芬克(Wally Funk),芬克也成為了最年長的飛向太空的人。在貝索斯出生的三年前,芬克加入 “女性太空計劃” 的一部分,她是第一位女性聯(lián)邦航空管理局檢查員,也是1960年代女性太空計劃的最年輕畢業(yè)生。曾經和其他12名女性一起接受嚴格的宇航員測試的她,由于性別原因最終沒有進入太空,藍色起源在其晚年終于幫助她圓了 “太空夢”。

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2021年7月20日,貝索斯兄弟二人和其余兩位“乘客”在新謝潑德號船艙內  | 圖源

而藍色起源不久前公布了首批太空飛行乘組中最后一位乘員的身份——一位年僅18歲的少年奧利弗·戴門(Oliver Daemen)。他不僅是太空飛行史上最年輕的旅行者,也是藍色起源公司的首位付費乘客。

這里還有一個神秘的插曲,上個月以2800萬美元的價格拍下了此次唯一一張對外售賣 “船票” 的神秘 “拍客”,在贏得拍賣后,又因未公開原因的 “日程安排沖突” 而放棄首飛艙位,而其身份至今都未公開。


 維珍 “搶跑” 
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在今年5月的亞馬遜股東大會上,貝索斯宣布從7月5日起正式卸任公司CEO,并全身心投入藍色起源,計劃于7月20日搭乘新謝潑德火箭,開啟自己的太空旅行。他選擇這個日子也是為了紀念52年前人類首次登上月球。

然而在7月2日,英國維珍銀河公司突然宣布將于7月11日啟動下一次飛行測試,而此次測試中,71歲的公司創(chuàng)始人理查·布蘭森(Richard Branson)將親自完成太空飛行。美國聯(lián)邦航空管理局在僅僅一周前才授予維珍銀河商業(yè)太空飛行許可證。

杰夫·貝索斯和理查德·布蘭森幾乎同時在20年前創(chuàng)辦了自己的商業(yè)太空公司??梢哉f維珍銀河以迅雷不及掩耳之勢,“搶跑” 了貝索斯的藍色起源半個身位,開啟了太空旅游的商業(yè)化之旅。

美國東部時間7月11日上午10時30分許,布蘭森乘坐公司研發(fā)的航天飛機 “太空船二號”(VSS Unity),成為第一位開啟商業(yè)化太空旅行的航天公司的創(chuàng)造者,前往8萬米外的 “太空邊緣”。體驗幾分鐘的失重狀態(tài)后,飛船以滑翔方式返回地球,實實在在地為公司明年開始的商業(yè)載人航天飛行提供了經驗和巨大的宣傳廣告效應。

布蘭森和貝索斯爭相前往太空,除了實現自己的夢想之外,還有著更多商業(yè)考量——他們都想瓜分數十億元的太空市場。維珍銀河和藍色起源是全球亞軌道商業(yè)旅行的兩大競爭對手,二者都力圖搶占先機,在這一商業(yè)領域贏得先發(fā)優(yōu)勢。

這次試飛成功對布蘭森的商業(yè)計劃至關重要,即便亞軌道飛行還屬于富人圈層的冒險游戲,在2022年初正式推出商業(yè)飛行之前,也需要經過公司創(chuàng)始人、核心管理層親身嘗試和驗證,很多人對其可行性和安全性的擔心才能被打消。

在維珍銀河成立之初,布蘭森甚至一度預測,到2020年左右,可能會向太空邊緣發(fā)射多達5萬名乘客,這個充滿雄心的日程表跟幾乎每一家航天公司一樣,經歷了不斷的修改。此外,雖然維珍銀河的太空港于2011年10月正式開放,但其水平發(fā)射系統(tǒng)的開發(fā)卻進展緩慢。

不過,維珍和藍色起源帶來的太空旅游體驗不甚相同。維珍銀河乘客搭乘的是一艘太空船,由母艦帶到距離地球約15000米的高空,然后脫離并利用火箭發(fā)動機進入太空。在太空邊緣停留幾分鐘后,太空船會在沒有動力的情況下滑翔回地球,除了升空和失重的短暫幾分鐘的體驗,回程的體驗很可能類似于坐飛機。

藍色起源的乘客身處火箭頂部的太空艙內,起飛時將承受更大的加速度,非常類似于傳統(tǒng)宇航員的火箭發(fā)射,隨后太空艙會打開降落傘返回地球,著陸時跟宇航員的返回艙類似,觸底瞬間可能會有更大的顛簸。

維珍銀河和貝索斯的藍色起源都是將游客送入亞軌道太空,只是短暫在太空邊緣停留;相比之下,另一商業(yè)航天領域巨頭馬斯克的SpaceX則是將乘客送入軌道,進入更長時間的旅行。

如果給你一個機會,你會選擇哪一家公司的太空旅行服務呢?

 
普通人為什么要進入太空呢?
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宇航員是一個小眾而專門的職業(yè)。那普通人為什么要進入太空成為 “宇航員” 呢?一個顯而易見的市場正是來自于滿足人類與生俱來的欲望之一:好奇心。幾乎每一個人都有欲望想要從太空看一眼地球(如果免費的話),一部分人甚至會沉迷于對失重的體驗,地球上沒有可能長時間的模擬出來失重的感覺,坐任何過山車也達不到同樣的效果。

以娛樂為目的的人類太空旅行并不是什么新鮮的主意,最初,人們只是希望為宇航事業(yè)籌集一些資金。2001年至2009年期間,共有7名太空游客乘坐俄羅斯聯(lián)盟號宇宙飛船進行了8次太空飛行,飛往國際空間站,公布的價格在每次旅行2000-2500萬美元之間。隨后被美國以 “太空飛行太危險,不能向普通人開放” 最終叫停。

而如今隨著技術進步和美國商業(yè)航天快速發(fā)展等多方面因素,低成本太空旅游的商業(yè)機會促進了一批商業(yè)航天公司的發(fā)展。對服務提供商和普通消費者來講,娛樂性質的太空旅游本質上都是成本收益的問題。

維珍銀河號稱已經以20萬-25萬美元的價格出售了600多張 “旅游門票”,并計劃2022年初開始將付費乘客送入太空邊緣。馬斯克則表示已經預訂了維珍銀河的一張 “太空旅游門票”。

而藍色起源的票價起拍價為25萬美元,“這個座位將改變你看待世界的方式。” 這是藍色起源在官網的宣傳語。而通過拍賣售出的 “首飛票” 價格更是被炒到了2800萬美元(但是這位神秘拍客并沒有乘坐此次首發(fā)火箭)。 

人類的 “飛天夢” 今天剛剛向富人們打開,進入太空的先行者成為了一種時尚和財力的證明。但是就像飛機剛開始向公眾開放的時候富人會盛裝出席乘坐儀式一樣,未來越來越多的企業(yè)將不斷探索 “太空旅行” 的商機,不斷下降的成本和票價將為每一個地球人打開進入太空的大門。

有些故事性的是,自從馬斯克和貝索斯兩位全球首富開始涉足太空事業(yè)開始,兩人間的口角不斷。同樣放眼太空,貝索斯藍色起源和和馬斯克的SpaceX可以說是踏踏實實的坐實了 “相愛相殺”。貝索斯認為探索太空的目的是 “通過開發(fā)太空無限的資源和能源,從而保護地球”,馬斯克的夢想是 “殖民火星,使人類成為多行星物種”。

二人對太空探索完全不同的看法,也注定了SpaceX和藍色起源不同的發(fā)展思路。過去二十年,馬斯克采取的是 “高歌猛進” 的發(fā)展節(jié)奏,而貝索斯的藍色起源項目,剛開始只是將開支保持在最低水平,希望有一個精干的團隊帶來創(chuàng)新,從2016年開始他才明確每年售賣10億美金的亞馬遜股票用于支持藍色起源的發(fā)展。

從貝索斯,布蘭森再到馬斯克,這些懷揣著 “太空夢” 的億萬富翁們,在圓夢的同時,也不忘了整合現有的資源,為未來的生意鋪好道路。相信在這些太空旅游公司的競爭之下,航空航天技術將更好地發(fā)展。短期看來,高企的太空遨游 “票價”,只適用于那些有著 “仰望星空” 夢想的富人,仍然需要很長的時間的技術演進,才能 “腳踏實地” 走向平民化,但是這一天相信已經不再遙遠。

 
飛到多高就算太空了呢?
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商業(yè)化太空旅游的核心是成本收益,進入太空的標準自然成了一個討論的焦點:每家都有從自己利益出發(fā)(或者說發(fā)展思路)捍衛(wèi)的觀點。

不同條約對太空邊界的規(guī)定不同。美國聯(lián)邦航空局定義約80千米為太空邊界;國際航空航天聯(lián)合會(FAI)則認為太空的邊界位于100千米,即著名的 “卡門線”;國際空間安全促進協(xié)會(IAASS)則主張考慮三個區(qū)域,除了傳統(tǒng)的航空空域和外太空,還有一個兩者中間的區(qū)域,被稱為臨近空間(Near space),距離海平面大約16公里到160公里。聯(lián)合國1967年的《外層空間條約》是目前世界各國開展太空活動的基本規(guī)則,條約規(guī)定,所有國家都可以自由探索外太空,但對于航天器到底可以飛多高并沒有明確規(guī)定。

維珍銀河飛行器達到的最高點僅為86千米,貝索斯在社交網站上發(fā)布了幾幅圖表,將藍色起源的主要飛行器與維珍銀河使用的飛行器進行了比較:“我們宇航員的名字旁邊都沒有星號?!?他指的是維珍銀河的飛行高度僅依據某些定義才算得上 “太空”,同時還強調了藍色起源的飛行器有 “太空中最大的舷窗” 以及對臭氧層的 “最小” 影響(使用液氫液氧發(fā)動機),一本正經地對兩家公司使用的航天器進行了對比,試圖從布蘭森的搶先升空中挽回面子。

布蘭森和貝索斯的公司,飛行高度差了20多千米。區(qū)別在于是否到達卡門線。但他們都屬于亞軌道飛行,指距地面20千米至100千米的空域,處于現有飛機的最高飛行高度和衛(wèi)星的最低軌道高度之間。這一區(qū)域既不屬于航空范疇,也不屬于航天范疇。

亞軌道飛行與軌道飛行的最大區(qū)別在于,亞軌道不能環(huán)繞地球一周。從速度上來說,也就是發(fā)射初速度達不到環(huán)繞地球所必須的第一宇宙速度,所以拋射體在到達最高點之后高度就會一直下降,并且在繞回發(fā)出點之前就會落地。所以,亞軌道飛行可以看做一個近地點附近軌道在地面以下的橢圓軌道,也可以看做是一種非理想狀態(tài)下、特殊的拋體運動。在這個高度上,人們所能看到的地球景象并沒有太大不同,無論是維珍銀河或者藍色起源,乘客都沒有高到能把地球看成一個球體,但他們仍然能看到漆黑的太空和地球的曲率。

因此,無論以美國NASA的標準、還是國際航空航天聯(lián)合會(FAI)標準,這些在大氣層和外層空間 “瘋狂試探” 的亞空間飛行能否稱之為真正 “太空旅行”,在國際上可能并不能達成一致。

藍色起源的主要競爭對手SpaceX,馬斯克近日也在社交媒體調侃稱,貝索斯 “上不了(軌道)LOL(大笑)”。

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馬斯克為SpaceX規(guī)劃了更加雄心壯志的旅程。SpaceX載人龍飛船 “堅韌號” 在去年實現宇航員入軌后,又于今年2月1日公布了其首個商業(yè)太空飛行任務 “Inspiration 4”,計劃在今年9月15日將四名普通乘客送入太空,包括一名大學教授和一名航天數據分析師,他們將乘坐 “Crew Dragon” 飛船進行為期三天的地球軌道飛行。

另外,SpaceX還將在2022年幫助初創(chuàng)公司 Axiom Space 向國際空間站開啟首個私人飛行任務,每人的船票高達5500萬美元。此前SpaceX還宣布過,計劃于2023年用即將推出的“星艦”幫助日本知名企業(yè)家和收藏家前澤友作及其他候選人完成繞月飛行的夢想。

看起來很熱鬧的太空旅行只是第一步。在太空之旅背后,這些熱衷于冒險的私人航天巨頭正在布局更大的太空開發(fā)計劃。一場新的太空資源爭奪大戰(zhàn)正在全球加速上演,而這不僅僅是富豪們的游戲,正有越來越多的夢想家和極富遠見的人躬身入局。

 
太空,人類最后的邊疆 
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貝索斯在阿波羅登月的大環(huán)境下長大,在普林斯頓大學學習期間深受物理學家杰拉德·奧尼爾(Gerard O'Neill)的啟蒙影響。就在即將乘坐“新謝潑德號”飛船飛往太空邊緣的前一天,貝索斯在一檔電視節(jié)目中接受采訪的時候強調,他和其他億萬富翁爭相前往太空 “并非只是一群有錢人的游戲”。貝索斯說,他不過是第570幾位進入太空的人,他去太空是為了幫助為子孫后代建造 “基礎設施”。

“今天的年輕人,下一代,他們將如何利用太空?今天,進入太空的費用是如此昂貴,以至于你不能在太空中做很多有趣的事情——你能做的事情很少。而他們將發(fā)明新的東西去做。建設這樣的基礎設施是我們這一代人的任務?!?/p>

在談到他和其他億萬富翁為何不將更多資金用于解決地球上的問題時,貝索斯說:“人們說地球上有很多問題,他們是對的。我們需要兩者兼顧。我們總是兩者都做。我們需要專注于此時此刻,我們也需要展望未來。所以我們正在建造一條通往太空的道路,這樣奧利佛這一代人就可以創(chuàng)造更多讓我們震驚的東西,讓地球上的生活更美好?!?/p>

富翁們前赴后繼的奔向太空,應該不是一個偶然,人類已經來到了一個十字路口,重復人類發(fā)展史,不斷的突破疆界,人類才有希望。在宇宙中生存是勇敢者的游戲,人類血液中的好奇心和探索欲是我們立命之本,不應該也不可能被安逸而埋沒,時代的機遇只會留給有準備的人。

藍色起源的夢想不僅僅是太空旅游的商業(yè)市場,可重復使用重型運載火箭新格倫火箭(New Glenn)的研發(fā)正在緊鑼密鼓的進行,登月是貝索斯的下一步計劃。

早在2017年初,藍色起源公布了名為 “藍月亮” 的月球著陸器研制計劃?!八{月亮” 重量僅3噸,載荷艙高7米,能夠攜帶3.6噸的 “貨物” 登陸月球,能通過觀察太空中的恒星和月表地形特征實現自主導航。貝索斯希望 “藍月亮” 能在2024年開始載人登月任務。

而當今年4月,NASA聲稱因經費短缺而僅選擇SpaceX一家作為月球著陸器項目的供應商,藍色起源立刻抗議這一決定不公,并在近日發(fā)表公開信稱愿意支付2億美元補上NASA的資金缺口。

人類被萬有引力束縛在自己的宿主行星上,可能這個世界本來的設定就沒有打算讓人類離開這顆藍色的星球。然而貝索斯、布蘭森和SpaceX的埃隆·馬斯克在地球重力的牢牢控制下,正在不斷彰顯他們的才干和勇氣,向上擴張他們的商業(yè)帝國。

五年多前,國外的一位專業(yè)體育博彩分析專家給馬斯克和SpaceX開出了5:1的賠率,認為他們是第一個將人類送上火星的實體。而諷刺的是美國宇航局成為第一個登上火星的機構的賠率竟然是80:1。

開始有人覺得很搞笑,這并不合理,因為美國宇航局在半個世紀前已經將人送上月球,而SpaceX剛剛開始將貨物送入地球軌道。而實際上,這是因為所有人都意識到,偉大太空愿景的前提是大幅度降低成本。民用航天飛機每天可以飛行很多次,壽命內的飛行次數更是達到了上萬次。航天飛行器的可回收技術,能夠最大限度減少成本,重復利用使得乘客最終只需要為燃料和座位買單,而不再為單次飛行平攤高昂的飛行器成本,太空旅行的成本大幅下降,受眾規(guī)模才會大幅上升。

當人們在地球上有如此多的問題時,很多人會自然的抱怨億萬富翁在太空上浪費錢,人們應該關注的是,也許這些人和他們的公司的努力將為人類帶來深遠的利益。太空可能是解決人類大問題的關鍵途徑,它能激發(fā)靈感和動力,無論是通過基于空間的太陽能,小行星采礦,還是將火星變成一個備用星球。馬斯克在火星上居住的宏偉抱負,或貝索斯的太空棲息地計劃,都是史無前例的文明級別的努力,這是一個創(chuàng)造奇跡的時代。圖片

 
(此文寫于2021年7月20日)
圖片 參考資料:
https://twitter.com/blueorigin/status/1417484724965097473
https:///news/open-letter-to-administrator-nelson
https://www./celebrities-reserve-tickets-to-fly-space-richard-branson-virgin-galactic-2021-7
https://www./elon-musk-virgin-galactic-ticket-richard-branson-space-deposit-price-2021-7
https://m.k.sohu.com/d/543617741?channelId=1&page=6

制版編輯 | 盧卡斯


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