小型航天器太空舱将可能取代航天飞机(组图)

文章来源：《科技新时代》 /MICHAEL BELFIORE

这是一个让人会不由自主地回想起美国航空航天局曾经的辉煌岁月、回想起那个成功登上月球的年代的场景。一个太空舱吊在3个黄蓝相间的降落伞的下面，在风中摇摆着缓缓地下落，然后以大约24千米/小时的速度溅落在太平洋中。降落伞逐渐隐没在水里，一艘打捞船轰鸣着驶到了溅落点，潜水员们迅速地跳入了水中。

然而，潜水员并不是急着要营救航天员，而是为了回收降落伞。除了压舱物，太空舱里什么也没有，这只是一个用于溅落试验的模型而已。可是千万别小看它，这个看上去平淡无奇的太空舱是一种全新设计的航天器。降落伞会在沉没前被潜水员捞起，以便能在以后的测试中再次使用，而太空舱在被货运直升机吊起、回收后也将再次使用—它将使太空旅行的成本大大降低。

这次试验是今年8月3日、由转型太空公司(t/Space公司)在美国加利福尼州的沿岸进行的。这家小公司也许将为美国航空航天局的太空计划指明一个新的方向，为他们找到一个比最初的方案更快、更经济地将航天员送入太空轨道的方法。尽管“发现号”航天飞机成功地发射并安全返回，但成功的光环也无法掩饰低效、拖沓的美国航空航天局无法解决航天飞机设计时就留下的众多缺陷和安全隐患这一事实，“发现号”由于燃料箱外隔热材料脱落的隐患而一再推迟发射时间就很好地说明了这一点。

尽管航天飞机什么时候进行下次发射还是个未知数，但是毫无疑问这种老迈的航天器将会被淘汰。美国航空航天局正斥巨资开发一种名为“太空探索飞船(CEV)”的全新载人航天器，这种航天器将能完成从低轨道飞行到飞往月球等各种任务。不过，CEV最早也要在2011年才都投入使用，在这之前，美国航空航天局不得不继续依靠老迈的航天飞机，并为之投入大量的资金，所以美国航空航天局很可能会面临资金不足的窘境。很多人都认为，美国航空航天局现在需要一种从未拥有过的新式航天器：一种没有机翼、能在航天飞机或者CEV出现问题时能将航天员迅速送往国际太空站或执行其他低轨道任务的“备用”载人航天器。

“发现号”航天飞机接连不断的问题使美国航空航天局认识到，不能再像以往那样“把所有的鸡蛋都放在一个篮子里”。就在这样一个背景下，t/Space公司进行了这次试验，它所设计的太空舱成为航天飞机替代方案中一匹极有潜力的黑马。

在去年春天，t/Space公司还仅有两个人和对低成本太空飞行的一些见解，公司的创始人大卫·甘普和加里·哈德森对于公司应该如何运行也有着不同的想法。甘普提出了一个听起来不可思议的计划：只进行纯技术的研究，而不建造真实、可用的航天器。由美国航空航天局为每一步的技术进展提供后续的研究经费，以保证研究工作可以持续地进行下去。“你简直是疯了，”哈德森第一次听到甘普的想法后说，“美国航空航天局不可能给我们这个机会，而且和他们合作肯定会非常艰难。”

甘普并不这么想。今天，美国的太空政策正在逐渐发生转变。以往，美国航空航天局选择合作伙伴和资金投向仅限于一些大型航空航天公司，合约一旦签订，即使中间的研究方向偏离了美国航空航天局的预期也很难撤回资金。而现在，这种状况正在改变。甘普意识到，他和哈德森的机会来了。

甘普和哈德森在航天领域都有着丰富的经验：哈德森过去一直在AirLaunch公司工作，这家公司与美国国防部签订了一份价值1130万美元的火箭研制合同；而甘普曾经领导过LunaCorp公司，并促成了全美最大的电子消费零售商Radio Shack在国际太空站上的首次商业宣传。他们都知道如何就一个良好的创意与他人携手合作，但是哈德森不相信他们能够获得与美国航空航天局合作的机会。实际上，在开始的时候，他因为嫌麻烦都没有把t/Space注册成一个公司。他认为自己只是与甘普达成了一个协议，而且仅此而已。

实际情况并不是这样。他忽略了一个人，那就是美国航空航天局探索系统任务委员会需求部的主任迈克尔·莱拜克。这个部门的任务是开发可用于国际太空站建设和重返月球计划的系统，而且莱拜克和他的同事正在寻找有创意的小公司进行合作，而不是像以往那样将合作范围仅仅限于大型公司，而T/Space公司是一个相当理想的合作对象。莱拜克和探索系统的首席工程师加里·莱尔斯把哈德森和甘普的意向书送到了委员会的主席克雷格·斯坦德的手里，并说服他与T/Space公司签订了一份300万美元的研究合同，随后又追加了300万美元。“我们一直在鼓励新鲜、有创意的想法，”莱拜克说，“我们让t/Space公司从纯理论研究中走出来，将他们的理论用于解决一些实际问题。”

今年春天在华盛顿举行的国际空间开发年会是一次航天届的盛会，吸引了众多的科学家、工程师和企业家参加。t/Space公司用获得的600万美元资助中的首批资金建造的“载员运载工具(CXV)”的全尺寸模型引人注目地耸立在展厅中，它的存在让那些书商、太空艺术家和其他展品都黯然失色。参观者可以在美国航空航天局前航天员吉姆·沃斯的指导下从后部的舱门爬进舱内体验一下。吉姆·沃斯现在是t/Space公司的工程主管，拥有航空航天工程双学位的他曾经5次乘坐航天飞机飞上太空，并在国际太空站上生活了5个半月的时间。对航天飞机、“联盟号”飞船(“哥伦比亚号”灾难后，美国航空航天局的很多太空任务都依靠俄罗斯的“联盟号”飞船进行)和国际太空站的了解使得他非常适合总揽全局地监管CXV的建造过程。

CXV系统由3个部分组成：乘员舱、丙烷和液氧驱动的两级运载火箭和一架波音747大小的载机(VLA)。按照t/Space公司的设想，VLA会把乘员舱和运载火箭带到1.5万米的发射高度。乘员舱和VLA由伯特·鲁坦著名的比例复合公司负责设计建造，而运载火箭则会采用哈德森的AirLaunch公司为美国国防部设计的产品的放大版。火箭的任何一级都不能重复使用，但是依靠降落伞减速后入水的乘员舱在回收修整之后还可以再次投入使用。

CXV由一名航天员控制，还可以搭载3名其他乘员，此外还可以携带各种设备、给养以及一个零重力状态下使用的马桶。尤其值得一提的是，CXV还装备了由沃斯和奥本大学的一个工程设计小组设计的全新结构的座椅。这种座椅不仅像吊床一样舒服，还可以帮助航天员承受8个G的过载，在到达轨道后还能方便地折叠起来，以腾出更多的乘员活动空间。为了适应乘员舱返回大气层时头部(带有新型陶瓷/硅树脂隔热瓦)向下的状况，这种座椅能进行180度的旋转。可以旋转的座椅使得航天员在发射和返回的过程中能够用最佳的方式—依靠他们的胸部—承受过载。

在此次展会上，甘普也在积极展示他们的新技术并向人们解释他们与众不同的发展策略。“我们并没有提出建造美国下一代航天飞机这样的宏大设想。我们提出的设想是渐进式的，是对CEV的一种平衡和补充。”甘普说，“每隔半年到一年，我们都会取得一些切实的成绩。这样，美国航空航天局每隔一段时间就可以检查我们的工作进展。对他们来说，这样就避免了一次压上全部赌注的风险。”而对于洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁门公司、波音公司等承担建造CEV的大型航空公司，美国航空航天局就没有这样的机会。不过，t/Space公司并不打算和这些准备为美国航空航天局建造下一代载人航天器的大型公司竞争，它只需要安静而快速地用有限的资金建造一个备用的航天器。“我们根本没有打算制造下一代航天飞机。”甘普说，“我们只想建造一种简单的、可用于运送人员和物资的小型航天器，而不是像航天飞机那样可以自由起降的大型飞船。”

今年6月，t/Space公司在加利福尼亚的莫哈韦沙漠进行了3次试验，对CXV发射过程中的关键技术进行了验证。比例复合公司的试飞员查克·卡尔曼驾驶着鲁坦设计的Proteus试验机起飞了，机腹下面悬挂着23%大小的乘员舱和火箭的模型。在释放后，模型的尾部展开了一个减速伞，减速伞的阻力使得模型的速度降低并保持稳定，同时在下降过程中模型自然旋转到火箭尾部与地面垂直的姿态。如果是真实的CXV，在进入这个状态后第一级火箭会立即点火，带着乘员舱从载机的后面直飞太空。而这个模型只能像大家预计的那样，快速地坠下，直到一头扎入沙漠中，溅起一股烟尘。不过，这依然证明了这种由t/Space公司的工程师、前美国海军试飞员马蒂·萨里基提出的方案是可行的。

在传统的空中发射中，火箭与载机分离后在水平位置就开始点火，然后开足马力倾斜着进行爬升。采用这种方法在发射时火箭会承受比较大的过载，因此需要火箭的结构比较坚固，而且附加的机翼也会增加火箭的重量。而t/Space公司采用的方法(他们称其为“悬吊延迟发射法”。这个方法说起来很简单：在释放火箭的过程中，通过一个悬吊机构略微延迟释放火箭的头部，让火箭旋转到竖直向上的位置)则没有这种问题。“我简直不敢相信，这么简单就能让火箭自然旋转到垂直的姿态。”卡尔曼在试飞结束后说。“我的意思是，这个东西就这么直直地掉下去了，既不滚转也不摇晃，嗯，什么也没有。它就像是被人提着一样掉下去了。我对整个系统的可靠性和稳定性感到非常吃惊。”

美国航空航天局航天器设计顾问、麻省理工学院航空航天系空间系统试验室的副主任雷蒙德·塞德维克认为t/Space公司干得相当不错。“我认为他们的设计方向是非常正确的，在充分参考了传统设计方案的基础上采用了一切从简的方法。”塞德维克说。“一种设计合理、从上世纪60年代就开始使用的航天器肯定是非常可靠的(CXV成员舱的设计原型是上世纪60年代美国使用的、用于将间谍卫星拍摄的胶片送回地球的Corona返回式太空舱)。”塞德维克同样也很欣赏t/Space关于空中发射的设想，他认为这种发射方法可以使美国航空航天局彻底摆脱恶劣天气的限制，并可以选择更理想的发射轨道，而航天员也将得到更多从火箭发射失败事故中逃生的机会—他们只需要将乘员舱和运载火箭分离并使用降落伞降落就可以了。“总之，我认为他们找到了所有正确的方向。他们最终能否成功就要看他们按照自己的想法做出的东西是否符合美国航空航天局的口味了。”塞德维克说。

t/Space公司能否取得成功，很大程度上并不取决于技术上的挑战，而是能否争取到美国航空航天局持续的资金投入。今年夏天，美国航空航天局在没有任何预兆的情况下，在探索系统方面设立了一系列的、名为“革新技术获取”的项目，这使得t/Space公司的前景一片光明。项目的负责人斯庞伯格解释说，按照美国航空航天局主席迈克尔·格里芬“寻求更广泛的合作伙伴”的指示，美国航空航天局将向企业家们开放自己的载人航天项目，并为他们开发出的可用设备支付费用。不过，美国航空航天局的这种方式在给t/Space公司带来了机会的同时，也带来了困难—他们原本希望利用美国航空航天局提供的资金来完成开发。“然而，各个公司必须自己进行这样那样的论证和测试，他们都需要自己花钱来进行这一切。一旦取得成功，他们就能得到丰厚的回报。而是否成功的标志是他们的产品成功进入了太空轨道或是通过了最终验证。”斯庞伯格说。

根据估算，t/Space还需要5亿美元才能在2009年以前完成CXV的开发。这个费用大约只相当于建造一枚普通火箭的费用，与美国航空航天局为他们遥遥无期的大型航天器向大型公司投入的数以十亿计的资金相比，这笔钱并不是什么大数目。这个小公司已经用他们最初获得的600万美元干了不少事情，他们组建了出色的工程团队和合作伙伴(包括比例复合公司)，建造了他们设想中的太空舱的全尺寸模型，进行了一系列的、关于他们创新的空中发射方法的验证试验，并使用另一个全尺寸模型进行了溅落测试。

首批的600万美元的资金在今年秋天就会用完。为了进行下一步的开发，t/Space公司将不得不想办法从美国航空航天局那里争取后续的资金—这是一场很有希望的赌注，不仅是美国航空航天局，也许他们还能吸引一些私人投资者，尤其是那些迫切希望得到可用于商业太空飞行的航天器的人，比如罗伯特·比奇洛。他希望他的比奇洛航空公司能在2010年前发射首个商用太空站。比奇洛表示，他准备购买一种轨道航天器，并已经和几家公司进行了谈判，尽管他并没有提及这里面是否包括t/Space公司。

甘普表示，商业太空飞行始终是他们追求的目标，t/Space公司在以为美国航空航天局制造飞行器的同样热情对待商业太空旅游飞行。但是，由于美国航空航天局要按照小布什总统的命令让航天飞机继续飞行到2010年，以便完成建造了一半的国际太空站，也许同时还要为重返月球和登陆火星进行准备—所有的这些都很可能不会从美国国会那里得到额外的资金—因此，美国航空航天局面对的将是一条艰难的道路，而T/Space所作的一切，也许都只是为其面临的诸多问题中的一个找到的解决方案而已。

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