度商业航天器

由于发射航天器进入太空具有高难度和风险，并需要高成本投入，所以，一直以来国有化生产成为航天器发展的主要途径。随着航天技术的不断进步和深化，世界航天事业呈现一幅欣欣向荣的景象，再加上航天飞机的退役。美国以各种优惠政策鼓励和支持商业公司进入航天领域，越来越多的企业家看到了其中的商机和前景。在这样的大好环境下商业航天应运而生，一系列新型商业航天器也如雨后春笋竞相进发，已经从研发阶段走向测试飞行阶段，甚至实战阶段。在这里，我们将一一为您介绍最近几种备受关注的商业航天器。

“猎鹰”火箭

2008年8月一个周六的夜晚，一枚黑白相间的火箭从太平洋中部的海岛上升空，点火的过程看起来非常完美，然而仅仅在2.5分钟后，糟糕的事情发生了。火箭的一、二级没有顺利分离，这导致了整个发射任务的失败。失败了的火箭叫做“猎鹰”1号，至此，它一共发射了3次，失败了3次。但研制该火箭的太空探索技术公司(SpaceX)并没有放弃，他们立即把精力投入到下次发射的准备工作当中。功夫不负有心人，一个多月后，“猎鹰”1号的第4次发射成功了，它将165千克的有效载荷送入了地球轨道，这是历史上第一枚完全由商业公司设计研制并成功进入地球轨道的液体燃料火箭。

2010年6月4日，前身为“猎鹰”1号的“猎鹰”9号火箭从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，并成功把“龙”飞船送入300千米高度的近地轨道，环绕地球运行将近两圈，完成了预定的各项测试任务。下午1时15分，“龙”飞船的4个返航推进器在近轨道点火，将航天器送回大气层，穿越高温热障后，打开降落伞准确地着落在距离美国南加州海岸800千米的太平洋上，太空探索技术公司和NASA的船队在着落现场回收了“龙”飞船。2010年12月8日，“猎鹰”9号第2次发射。成功将“龙”飞船送入预定轨道。“龙”飞船绕地球飞行了两圈后，在同一天成功着陆。太空探索技术公司因此成为历史上第一家能够让飞船进入低地球轨道并返回的商业公司，而在此之前全世界只有6个国家或政府机构完成过相同的壮举。

通过这两次发射，我们已看到“猎鹰”9号火箭的能耐，然而太空探索技术公司仍在计划对其进行更深入的改进，致力于打造强有力的可重复利用火箭，此计划被称为“蚱蜢”计划。

之前，NASA的航天飞机虽是可重复利用运载航天器，但却远未达到其发射频率和成本的最初目标――NASA本指望它每年执行50次飞行任务，每次使用成本1050万美元，可实际上每年飞行不足5次，而且使用成本高达预计的20倍之多。因此。很多专家认为可重复利用技术根本不能降低成本。

太空探索技术公司却“明知山有虎，偏向虎山行”，它把“猎鹰”9号火箭的两级都设计成能够返航着陆到发射场的独立装置。在与ll级分离后，l级将启动其引擎并引导自身返回发射场，通过从底部伸出的一组支撑足垂直降落。11级在把载荷送入太空后重新进入大气层。它也将利用其引擎使用减速动力装置着陆。为了验证这一技术，太空探索技术公司一直在秘密地策划一个名为“蚱蜢”(Grasshopper)的试验性样机以测试垂直降落技术。

为什么叫“蚱蜢”呢，因为它可重复利用的方式与航天飞机的固体助推器大不相同。航天飞机的助推器是通过降落伞落人海上，再用船打捞回来。而“猎鹰”9号的第一级，则装有一部引擎和着陆支撑足使其能够垂直起降，充分利用了仿生学的原理，就像蚱蜢一样，用纤细的弯曲的足部支撑起相对庞大的身躯。因此，以第一级为基础的演示验证计划也被命名为“蚱蜢”计划。

“龙”飞船大显身手

2012年对于太空探索技术公司来说是至关重要的一年。它精心打造的“龙”飞船已进入“实战”阶段――即将与国际空间站进行首次对接，它也将成为第一艘与空间站对接的商业飞船。“龙”飞船本定于今年2月7日发射，但由于在1月份的一次模拟测试中，飞船的运行软件被发现存在问题，可能推迟至4月份发射。太空探索技术公司创始人兼首席执行官埃龙・马斯克2月3日表示，他们针对“龙”飞船的控制软件进行了大量的数据测试，验证其容错能力，确保足以应对系统故障以保证航天员的安全。马斯克说，当前关键任务是校验系统故障，“龙”飞船的容错设计是可容忍任意两个系统错误，必须确保故障恢复系统在任何情况下都能正确运行。NASA空间站计划主任迈克・苏弗雷迪尼表示。后续测试与模拟的工作量较大，使得“龙”飞船难以在2月发射。为满足测试需求，研制人员对软件进行了适当修改。飞船从现在到发射前，计划还要进行5个模拟实验来测试软件的稳定性。

“龙”飞船与其他载人航天器相比有着十分鲜明的特点，它不仅拥有独特的太阳能供电系统，而且太空探索技术公司为其特制的逃逸系统有望使它成为“最安全”的飞船。

“龙”飞船即将进行的太空飞行，将用功率达5000瓦的太阳能电池作为主要能源。

美国以往的载人飞行器，无论是“水星”号、“双子星”号、“阿波罗”号还是航天飞机，都使用的是燃料电池或蓄电池。燃料电池的缺点是其能量受内部反应物(例如氢或氧)量的限制，要多带燃料就要增加重量。太阳能独一无二的好处就是适宜长时间供电。太阳能电池板与蓄电池的组合，为“龙”飞船提供了可靠且可补充的能源。在有阳光的时候，太阳能电池板为蓄电池充电。而当“龙”飞船飞到地球背面时，则依靠蓄电池供电。有了太阳能电池板，“龙”飞船就具备了长时间飞行的电能，这不仅为飞船去空间站，甚至为以后去火星都打下了良好的基础。不过使用太阳能电池并非易事，为适应太空的严酷环境，需要用几百盏大灯泡进行长时间的测试。测试结束后，太阳能电池板被运往发射场进行组装。它们折叠在特制的整流罩中，起飞时将在与ll级分离后几分钟打开。

一般而言。逃逸塔并非总能帮助航天员逃离险境，它只能在起飞后几分钟内使用，火箭穿过大气层后，逃逸塔就会被抛掉。尽管起飞后几分钟是火箭最危险的时候，但太空飞行的过程中仍然无处不存在危险。太空探索技术公司的设计师竟打破了俗套，让“龙”飞船的故障逃逸系统在发射后整个飞行过程中都能使用。

今年年初。太空探索技术公司已成功对“超级天龙座”(SuperDraco)发动机进行点火试验，这为飞船逃逸系统奠定了基础。因此该发动机对于太空探索技术公司未来载人航天飞行至关重要。马斯克称：SuperDraco发动机代表最前沿的技术。这些发动机将为革新的发射逃逸系统提供动力。可使‘龙’飞船安全地、精确地着陆地球或其他行星。”“超级天龙座”发动机是目前“龙”飞船调姿用的“天龙座”发动机的升级版。在未来，8台该发动机

将用船的故障逃逸系统。提供超过12万磅的轴向推力，可以使飞船准确地降落在任何地方，以备发生紧急情况时，可确保航天员的安全。

“龙”飞船逃逸系统的研发速度可谓惊人，去年4月才刚刚得到NASA的750万美元研发经费，仅仅9个月后就已经完成了设计、制造和测试。在近期进行的一系列试验中，“超级天龙座”经历了全时间、最大推力点火以及一系列的“深度节流”能力演示。太空探索技术公司的发射逃逸系统比以往其他系统更具优势，由于没有采用抛掉方式，因此比其他系统更为安全。8台发动机提供了充足保障，如有1台出现故障，其余发动机仍可继续成功完成任务。而且如果需要。“超级天龙座”发动机还能多次重启，具有“深度节流”能力，为航天员提供了精确控制和强大的动力。此外，作为返回式“龙”飞船的一部分，发动机可进行重复使用，有利于实现太空探索技术公司的长期目标。

“龙”飞船是未来商业航天器访问国际空间站的探路者，必须满足空间站的对接标准。按计划，“龙”飞船发射3天后，与空间站对接。如果一切顺利，飞船将自主靠近空间站的下方，当距离空间站足够近时，由空间站上的机械臂抓取飞船将其与“和谐”号节点舱进行对接，然后由空间站的航天员打开舱口卸载货物。数周后，

“龙”飞船从空间站脱离返回地球，与其他离开空间站后便在大气层内焚毁的货运飞船不同的是，它将降落在太平洋上，因而也能从空间站运送货物到地球。如果首次对接顺利的话，太空探索技术公司将在2020年前执行国际空间站载人航天任务。

“天鹅座”试飞

作为NASA商业轨道运输系统的两家公司之一。轨道科学公司历时4年研制的“安塔瑞斯”火箭(原“金牛座”2号)将在2012年从美国弗吉尼亚州的沃勒普斯岛首次发射，并且携带4颗纳米卫星。该公司还计划于今年5月用另一枚“金牛座”2号火箭发射首艘圆柱形“天鹅座”飞船进行测试飞行。

“天鹅座”飞船由服务舱和加压货运舱组成。服务舱重约1.8吨，使用肼类和四氧化二氮推进剂，并通过两块砷化镓太阳能电池提供4000瓦的电能，而“天鹅座”的货运舱有两种，一种是基于意大利泰勒斯阿莱尼亚航天公司(Thales Alema SpaceCompany)研制的多用货运组件。该公司在空间站运输器研制方面颇有经验，曾为欧空局建造过ATV飞行器。第二种则是基于NASA原来的货运平台。两种货运舱均重约3500千克，可携带2000千克的载荷，最大体积约18.1立方米。当它依靠在空间站旁时，空间站的加拿大机械臂将用与对日本HTV飞船类似的方式抓住它。“天鹅座”没有返回地球的能力，但是可以装载废弃物资进入大气层烧毁。目前，正在论证的“天鹅座”飞船还有一种带机械臂的方案。如果方案论证可行，它将不只服务于空间站，甚至可服务于NASA前段时间提出的太空加油站。

发射“天鹅座”飞船的“金牛座”2号火箭高约40米，与“猎鹰”9号一样，也是两级助推火箭。根据NASA和轨道科学公司签订价值1g亿美元的“商业轨道运输服务协议”，在2011至2015年，“天鹅座”飞船需负责完成8次货物运输。将20吨的货物送往国际空间站。“天鹅座”飞船首航的目标也是国际空间站。如果5月份的测试飞行成功，它将从今年8月开始正式向国际空间站提供货运服务。不过，与“龙”飞船不同的是，“天鹅座”飞船还未设计载人版。

“太空船”2号

亚轨道太空旅游业在商业航天领域具有勃勃生机。而其中的领头羊就是大名鼎鼎的英国亿万富翁理查德・布兰森领导的维珍银河公司。该公司计划搭载旅客在近太空边缘进行往返游，每位乘客起价20万美元，公司宣称目前已有400多人全额付款。维珍银河公司的“太空游”交通工具是“太空船”2号及其母船“白骑士”2号，迄今为止它们都已完成滑行测试。“白骑士”2号负责将搭载2名飞行员和6名乘客的“太空船”2号送入距地球约16千米的高空。达到此高度后，“太空船”2号将点燃火箭发动机，脱离“白骑士”2号独立飞行。“太空船”2号最高可进入距地球约110千米的太空，最高速度达4200千米／小时，火箭工作70秒后，发动机工作结束，飞船以滑行向轨道最高点。“太空船”2号的再入系统比较简单。主要是由于它的速度较慢，航天飞机再入时速度高达25000千米／小时，所以必须精心防热。

“太空船”2号首次动力飞行时间虽还未明确宣布，但业内专家表示，今年将有望看到“太空船”2号点火试飞。“太空船”2号使用的基本技术与“太空船”1号类似，但2号几乎是1号的两倍大，能承载6名乘客和2名飞行员。与任何常规飞行器一样，“太空船”2号需要气动力来提供稳定可控的升力。在太空中则形成弹道轨迹，但飞行员可以利用产生很小推力的反作用控制系统来使“太空船”起动，以便为乘员提供更好的观赏角度。

“太空船”2号使用的是一种混合火箭发动机。这种类型的火箭系统虽不是新技术，但相比在载人航天器上的纯粹是液体或者固体燃料发动机而言，它能提供很重要的安全保障和环境优势。尤其这意味着飞行员可以随时关闭正在运行的发动机，从而安全滑翔回跑道。“太空船”2号在返回阶段能享受大地扑面而来的刺激，最后它像普通飞机一样降落在位于美国新墨西哥州的发射场。“太空船”2号整个飞行过程就像是超级无轨过山车之旅，历时约两个半小时。

然而从本质上看，只能短暂在太空停留、无法进入绕地轨道飞行的“太空船”2号其实只是一架飞机，并非严格意义上的载人飞船。它的原理和技术指标与NASA于1959年首飞的高超音速技术验证机X-15有些相似。只不过当年×-15的试飞员都是万里挑一的，包括登月第一人阿姆斯特朗也曾当过它的试飞员。而现在的“太空船”2号，只要经过简单训练，任何能支付2055美元的人(身残志坚的英国物理学家霍金已经签约预定了座位)都可以亲身体验这种高科技飞行器。何况X-15最高只能飞到108千米，这个自1963年创造的亚轨道飞机飞行高度纪录至今未被打破。如果一切顺利，乘坐“太空船”2号的第一批乘客和两位飞行员返回地面后都将被授予吉尼斯世界纪录证书。

“追梦者”

“追梦者”由内华达山脉公司筹划多年，它的外形类似于微缩型的航天飞机。“追梦者”一次能携带7名航天员进入轨道。“追梦者”将借助“阿特拉斯”5号火箭把航天员送入太空。据悉，2010年2月，该公司参加商业太空飞行器研制比赛中，获得NASA授予的2000万美元奖金。

“追梦者”并不是凭空设计出的，它源自NASA的HL-20飞行器。HL-20在NASA已经研制了多年，从这里也可以看出商业航天公司与美国

政府千丝万缕的联系。HL-20的设计目标是低成本、高安全性，可使用普通跑道。“追梦者”应用是运载人员和少量货物，如果说“天鹅座”飞船是大卡车的话，那么“追梦者”则相当于太空中的小轿车。虽然外形与航天飞机有些像，但安全性要比航天飞机高。它没有主推进器和货运舱，所以只是一个小型飞行器，也装备有逃逸系统。

“追梦者”继承了HL-20的升力体方案，它有几大好处：首先，大气的升力可以使它的着陆机会增加；其次，再入时的过载小，大约也就1.5至1.9个重力加速度，当航天员生病或受伤时这点特别重要；第三、在跑道着陆也使得着陆变得简单，着陆后可以快速维护，以备下次飞行。而且“追梦者”借助了“太空船”1号与2号的推进系统，无毒，有利于确保航天员安全。

2011年12月，内华达山脉公司宣布，2012年夏季，“追梦者”无人试验将从加利福及亚洲爱德华空军基地或佛罗里达州白沙导弹发射场起飞。“追梦者”太空飞机将由维珍银河公司的“白骑士”2号送入太空。此次无人试验飞行完成后，内达华山脉公司计划在2021年进行载人试验飞行，如果成功，“追梦者”未来将负责运送航天员到国际空间站。

2012年计划中的几次商业航天，无论对执行发射任务的商业公司，还是NASA乃至于世界航天格局而言都意义重大：如果试验成功，几家商业公司在技术上将是重大突破。此外，它们也将能证明自己造访国际空间站的能力，在规定时间内完成向空间站运送重20吨货物的合同，进而有可能赢得NASA运送航天员的“订单”，这将进一步刺激这些商业公司的良性发展。

对NASA来说，无论是“猎鹰”9号火箭和“龙”飞船的组合，还是“金牛座”火箭和“天鹅座”飞船的搭配，都将为国际空间站的后勤支持提供另外一层来自美国本土的保障，对俄罗斯、欧洲和日本的空间站货运飞行器也形成有效补充。NASA局长博尔登表示，通过推动商业乘员计划，由商业公司负责低地轨道运送任务，NASA能够节约资金，也意味着NASA能够集中精力进一步发展深空探测事业。这些商业航天器的“百花齐放”，不仅保证了国际空间站的正常货物运转，也能保证在关键时候立即起降接送航天员。

璀璨而浩渺的宇宙，永远是梦想家和探索者的天堂。2012年商业航天器大战即将拉开序幕，可以说，它们将不只是天地运输的补充，或许将成为未来航天飞行的主角。