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        亞軌道飛行開啟商業太空旅游新時代
        2023-06-14

        近日,維珍銀河公司成功開展了太空船2號亞軌道飛行器第五次載人飛行,將2名飛行員和4名乘客成功送到太空邊緣,并安全返回地面。同時,該公司宣布,將在6月開啟商業航天亞軌道客戶體驗飛行。什么是亞軌道飛行?這類飛行活動需要克服哪些困難?未來它的發展前景又如何呢?

        更低成本 不同路線

        亞軌道一般指距地面20~100公里高度的空域,尤其是不超過100公里高度的馮·卡門線,后者是國際航空聯合會定義的大氣層與太空分界線。所謂亞軌道旅游,就是由亞軌道飛行器把乘客送到約100公里高度的太空邊緣后,在數分鐘內,乘客既可以體驗到地面上難以模擬的失重感,享受失重帶來的別樣樂趣,又可以從高空俯瞰地球長達數千公里的弧線表面,欣賞舷窗外的壯麗景色。

        在商業宣傳中,亞軌道飛行、軌道飛行、失重飛機和高空氣球都可以帶來太空旅游體驗,但是后兩者并不是真正意義上的太空旅游。當然,軌道飛行是令人神往的太空壯舉,但目前動輒上千萬美元的花銷也使得大眾望而卻步。

        相比之下,亞軌道飛行不但能使客戶體驗到太空失重感,而且體驗費用遠遠低于軌道飛行所需,技術也相對容易實現,運營維護相對便捷,因此成為近年來商業航天旅游的熱門發展方向。正是看中了亞軌道旅游潛在的巨大經濟價值,眾多商業航天公司積極投入競爭。

        談到商業航天旅游,就不得不提及3家國外民營航天公司:藍色起源公司、維珍銀河公司和SpaceX公司。其中,SpaceX公司主營軌道飛行業務,另兩家公司目前主營亞軌道飛行業務,存在一定的競爭關系,但采用了不同的技術途徑和乘客體驗方式。

        藍色起源公司成立于2000年,業務范圍包括大型火箭和飛船的可回收復用技術、月球著陸器等,亞軌道飛行旅游則是重要盈利項目。2021年7月20日,該公司成功完成了首次亞軌道載人飛行。截至2022年8月4日,該公司已成功實施6次商業載人飛行,累計將數十名乘客送入太空。

        維珍銀河公司成立于2004年,主要業務是通過白騎士系列大型飛機攜帶并釋放太空船系列火箭動力飛行器。其中,白騎士系列飛機長期是全球最大的全碳纖維材料有人駕駛飛機,翼展超過40米,不僅能掛載太空船系列飛行器升空,還可以作為太空游客訓練機,獲取更好的經濟效益。

        雙體運輸機“白騎士二號”

        太空船1號飛行器可搭載3名乘客,而更完善的太空船2號飛行器將商業載員增加到6人。2021年5月23日,太空船2號飛行器搭載2名飛行員,達到89公里高度并安全返回地面,亞軌道飛行試驗取得成功。時隔兩年后,維珍銀河公司近日成功開展太空船2號飛行器載人飛行任務,表明該公司的亞軌道載人技術已經發展成熟,初步具備了運送6名游客的技術基礎。該公司還計劃2025年投入太空船3號飛行器,擴大商業亞軌道載人飛行業務。

        嚴格測試 降低風險

        與其他載人航天飛行一樣,亞軌道商業載人飛行仍然存在安全風險。只不過由于技術相對成熟,風險成真的概率較小。

        據公開報道稱,無論是藍色起源公司還是維珍銀河公司,都在亞軌道試飛過程中發生過安全事故。維珍銀河公司的太空船2號飛行器甚至在2014年10月31日遭遇墜毀,飛行員1死1傷,直到2016年9月8日同型飛行器才得以復飛。此外,這款飛行器曾因偏離限制空域,遭到美國聯邦航空管理局禁飛。不難看出,即便是技術難度相對較低的亞軌道載人飛行,需要掌握的工程技術仍不簡單。

        不過,大眾也沒必要過于擔心亞軌道飛行的安全性。從技術驗證途徑來看,載人航天飛行對公眾開放前,必須經過嚴格的無人和有人飛行測試。藍色起源公司和維珍銀河公司對于商業載人飛行都相對謹慎,開展了必要的無人飛行驗證。

        例如,2022年9月12日,藍色起源公司開展了一次無人飛行任務。雖然試驗由于新謝潑德火箭發動機故障而失敗,但飛船的逃生系統及時生效,從側面證明了飛船的可靠性和安全性。

        再比如,太空船2號飛行器在2020年底出現發動機點火故障,之前的同型飛行器墜毀事故更是有慘痛教訓。此后,該公司對故障原因進行徹查,解決了飛行控制時序和程序存在的安全問題,完成整改,提升了系統的可靠性。

        放眼未來 潛力巨大

        從當前的趨勢來看,亞軌道飛行旅游的發展潛力巨大,是一個很有經濟前景的商業航天發展方向。依托比較成熟的動力、材料、結構設計、地面系統技術基礎,隨著飛行測試逐漸排除故障隱患,進而在收費標準和客流量上取得良性循環,相信開展這項業務的商業航天公司有望“更上一層樓”。

        不過,太空旅游畢竟是一種技術門檻相對較高的航天新興產業,需要整合先進而可靠的航空、航天應用技術。眾多航空航天技術欠發達的國家對此往往只能“望洋興嘆”,甚至在市場被瓜分后,后來者憑借技術競爭也面臨一些困難。

        我國正從航天大國邁向航天強國,在亞軌道飛行方面,無論是技術積累還是技術水平都具備了一定的實力。據公開報道,我國已初步具備了開展亞軌道太空旅游的技術基礎。

        2021年8月,中科宇航對外公布了亞軌道旅行服務規劃,飛船每次可搭載7人進入100公里高度空域,體驗3~5分鐘失重感,其方案采用了與藍色起源公司相同的火箭+飛船模式。我國民營航天公司凌空天行也在2021年提出了“技術驗證平臺——亞軌道太空旅游飛行器——全球高超聲速飛行器”的技術路線發展規劃,有望實現在1小時內從紐約飛往北京,據悉已取得多項關鍵技術突破。

        相信在不久遠的未來,我國的亞軌道太空旅游飛行器也將面世,助力我國航天事業不斷發展。(作者:松麻)


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