美國 NASA 次世代載人太空船 Crew Dragon、Starliner 的瑜亮之爭

作者 | 發布日期 2019 年 04 月 22 日 9:15 | 分類 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly

上個月,SpaceX 開發的載人版太空船飛龍 2 號(Crew Dragon)成功升空了,一時振奮人心。這樣的太空船到底有什麼意義呢?可能很多人霧裡看花不清楚背後的脈絡緣由,這次筆者就來為大家解說吧。



故事要先說回 20 世紀的美國,經營太空事業是國營的太空總署(NASA )獨占,也就是說發射衛星或載人太空梭上太空的任務都是國營;然而 2011 年美國結束了 30 年的太空梭計畫,不會再有新的太空梭,因為太空梭費用太高、又一直無法確保安全性,5 台太空梭裡就有兩台分別在起飛與重返大氣層時爆炸造成人員殉職,於是現在所有太空梭都除役,長眠於博物館展示。

好吧,那就開發下一代更好的太空飛行器吧?但在歐巴馬總統時期,太空總署新一代太空飛行器──開發獵戶座太空船(Orion spacecraft )的「星座計畫」,也被終止開發,結果好一段時間美國沒有自己的載人太空飛行器可以把太空人載到國際太空站,但衛星的維護、維修工作仍要進行,就只能搭俄羅斯的太空船上太空了。隨後,2015 年歐巴馬簽署了《美國商業太空發射競爭法案》,取消民營企業在太空探索的諸多限制,並允許私人太空採礦,這開展了民營商轉航太公司的新時代。

話說山也 BOT 海也 BOT ,現在太空也想 BOT ? 太空總署後來啟動了下一代載人太空船計畫──Commercial Crew Development(CCDev),簡單說 NASA 不再自己開發太空飛行器,也不再自己進行發射任務,而是委外給商業航太公司。CCDev 計畫一開始有 3 位競爭者,分別是:

  • 星輪(Starliner):波音公司的產品,類似原來的 NASA 獵戶座太空船。
  • 載人版飛龍 2 號:新興公司 SpaceX 的產品,是第一代的純載貨飛龍的衍生品。
  • 逐夢者(Dream Chaser):三者中最像太空梭後繼者的太空飛機,由另一間新興公司──內華達山脈(Sierra Nevada Corporation)提出。

CCDev 的目標是要把人載到月球且還安全返航,也就是說太空總署企圖再度登月,就像當年的阿波羅計畫。大概在 5 年前,太空總署做了一個艱難的決定,投注總共 15 億美元給 3 家公司設計各自的太空飛行器後,NASA 最後選擇波音與 SpaceX,補助共 70 億美元,請兩間公司把太空船研發工作完成:要各自開發完成太空船、準備好火箭系統,進行 6 次太空試飛任務。

▲ SpaceX 飛龍 2 號。(Source:SpaceX

▲ 波音星輪。(Source:波音

價格、安全性

究竟 NASA 最終會採用兩間公司的太空船,或者只其中一個呢?波音是老牌太空載具承製商,跟 NASA 合作也很久,從 1961 年的農神 5 號運載火箭計畫就開始了;SpaceX 雖是新興公司,卻不是省油的燈,2008 年達成第一個由私人投資 、設計、製造並發射軌道級液體燃料火箭成功的紀錄,開發出嶄新的可回收重複使用的火箭系統,其獵鷹 1 號、獵鷹 9 號還有飛龍號太空船的設計都秉持可重複使用的理念,這對 NASA 很有吸引力。

NASA 跟波音、SpaceX 兩間公司實際簽約的價格分別是 42 億、 26 億美元,飛行成本方面,星輪一席搭乘費據分析約為 7,160 萬美元,飛龍 2 號的話則一席 4,440 萬美元,之前搭俄羅斯太空船的費用是一席 8,180 萬美元。目前看來飛龍 2 號的價格真的很有魅力。

最新的試飛進度,SpaceX 雖然獲得資金較少且航太經驗也比較低,但測試飛行進度的完成度卻最高,只剩下最終測試,可能 10 月以後就要進行,且強調可回收重複使用的設計讓總成本便宜許多。波音呢?很遺憾的,最晚要到 8 月前才要進行第一次不載人飛行任務,而且還可能再度延後,最糟糕的是,相當重要的發射台中止測試還沒有進行,這項測試是要實測:如果發射過程發生意外,可從地面發射台啟動緊急逃生系統,讓載人艙快速脫離火箭,這也是 NASA 要求次世代太空飛行器必須達成的另一個重點──安全。以前的太空梭,當太空人坐進去等發射,就像坐進「太空棺材」,只能祈禱任何失誤都不會有,否則發生意外是完全無路可逃,只能等死。次世代的載人太空船一定要讓太空人有逃生機會,飛龍 2 號已通過這項測試,但星輪還沒有。

其實波音去年 6 月時引擎地面點火測試(hot-fire test)也有發生事故,那次失敗後隔了十個月的最近一個月,波音才發表報告,然後才準備「重新起步」。很顯然地,SpaceX 的飛龍 2 號太空船將領先星輪搶先載人上太空。

看來美國把太空飛行民營化是很正確的選擇,雖然太空科技是很尖端的領域,但老資格的公司不一定就會比較好,商業合約帶來供應商之間的良性競爭,最終就可達成更低廉的價格與擁有更安全的太空船。

(首圖來源:shutterstock)

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