抢跑贝索斯,71岁富翁首次乘坐自家太空船触达太空
2021-07-12 08:27

抢跑贝索斯,71岁富翁首次乘坐自家太空船触达太空

本文来自微信公众号:腾讯太空(ID:qqtaikong),作者:乔辉,题图来自维珍集团创始人理查德·布兰森触达太空时的情景


北京时间7月11日22点40分,传奇企业家,维珍集团创始人理查德·布兰森(Richard Branson)首次乘坐自家公司(维珍银河)的太空船飞到太空边缘,71岁的他终于实现了儿时的太空梦想。这次伴随布兰森一同前往的还有另外5名人员,其中包括2名驾驶员和3名乘客。北京时间23点44分左右,布兰森成功返回地面。


图注:在抵触达太空后,布兰森成功返回地面。


维珍银河成立于2004年,是一家太空旅游公司,致力于提供“亚轨道”太空旅游服务,本次飞行是团结号太空船第四次挑战太空高度,并非正式的商业飞行。


图注:本次搭乘太空船二号的成员。除了布兰森外,都是维珍银河公司的员工。


维珍银河曾经遭受过重创。2014年,在一次试飞过程中,先前有个名叫企业号的太空船发生了解体,两名飞行员一死一伤。在那之后,太空旅游项目遭到来自各界的批评,认为这种项目是对生命的不负责任,但布兰森打起精神,重返了赛道。


图注:2014年,企业号太空船发生了解体,两名飞行员一死一伤。


非常有意思的是,另一家太空公司“蓝色起源”计划于今年7月20日开启亚轨道太空旅游服务,其创始人贝索斯将首次搭乘自家火箭升空。值得注意的是,布兰森是在贝索斯官宣7月20日进行太空旅游之后,才官宣自己太空旅游日期的,有抢戏的嫌疑。


太空旅游有哪些方式?


在大家通常的印象中,所谓太空旅游就像神舟飞船的航天员一样,搭乘高耸如云的火箭在烈焰和浓烟中腾空而起,飞往环绕地球运行的轨道。没错,这是以往太空旅游的唯一方式。早在20年前,美国富翁丹尼斯·蒂托花费2000万美元搭乘俄罗斯的联盟飞船,在国际空间站上游玩了8天,成为人类第一位太空游客。


图注:2001年,美国富翁丹尼斯·蒂托(左)在国际空间站上游玩了8天,成为人类第一位太空游客。


此后,又有7位富翁搭乘俄罗斯联盟飞船进行了太空旅游。今年9月17日,SpaceX计划进行一次专门的太空旅游发射,届时将有4名游客搭乘载人龙飞船进入绕地球的轨道,在那里逗留3天。


其实,除了这种传统的太空旅游方式,还有维珍银河和蓝色起源搞的这种亚轨道太空旅游方式,但缺点是体验时间短,优点是价格便宜,灵活性高。由于这是一种全新的太空旅游方式,大部分人都不熟悉,因此必须要正确理解“亚轨道”和“太空”这两个概念。


什么是亚轨道?什么是太空?


所谓的亚轨道是指飞行器虽然触达到了“太空”,但是无法维持在太空高度做环球飞行,随后会被地球引力重新拉回地面的一种飞行模式。


在解释亚轨道定义的时候,又引出一个新的定义:到底什么是太空?我们知道,大气密度从地面往上是一个连续变小的过程,也就是说,大气并没有一个明确的边界。著名航空航天工程师冯·卡门(钱学森的导师)曾根据空气动力学计算,给出一个高度数值:100公里,也就是说,超过这个高度就可认为是太空了,这就是所谓的“卡门线”。


图注:国际上规定,超过100公里高的卡门线可算作太空。


计算的原理是,在这个高度以上,空气是如此稀薄,飞行器即便以轨道速度飞行,也无法获得支撑自身重力的空气动力学升力。通俗讲就是,有翅膀和无翅膀已经开始没有区别了。这里要提一句,冯·卡门当时实际得到的计算结果是83.6公里,但为了方便记忆,他建议把数值设为100公里,目前国际航空联合会采用的就是这个标准。但美国空军和美国宇航局则定义80公里以上就可看作太空。


有意思的是,维珍银河公司的太空船二号,在以往的历次飞行中,都未达到100公里的高度,但有数次超过了80公里的高度,该公司认为,他们确实触达太空了,乘客可授予“宇航员”这个称呼。这一点其实是有争议的,贝索斯就嘲笑布兰森搞的是火箭飞机,不是太空船。其实,在太空旅游领域内是有鄙视链的,马斯克也看不起贝索斯搞的亚轨道太空旅游,觉得自己搞的才是真正的太空旅游。


为什么贝索斯嘲笑布兰森?


维珍银河采用的是空射发射太空船的方式。具体来讲,他们有架体积较大、形状怪异的飞机,名字叫白骑士二号(White Knight Two),还有架体积较小,靠火箭发动机驱动的飞机,名字叫太空船二号(Space Ship Two)


图注:正挂载太空船二号起飞的白色骑士二号。


太空船二号挂靠在母船白骑士二号下方,母船带着太空船二号在跑到上滑行并起飞,在大约13公里的高度,太空船二号的飞行员发出指令释放太空船,在经过几秒的惯性滑行之后,太空船二号的火箭引擎启动,最终能达到3倍音速左右,然后关闭火箭引擎,靠惯性冲到最高点。


图注:太空船二号点燃发动机,加力爬升时的样子。


在惯性飞行的过程中,乘客将会感受到大约4分钟的完全失重状态,体验一把做宇航员的感觉,随后在地球引力的作用下返回。太空船二号靠着巨大的尾翼,在空气动力学的作用下,会以正确的姿态穿越大气层,原理类似于羽毛球,然后在指定的跑道上滑行降落,全程大约需要2个多小时。


图注:太空船二号上的乘客能够看到这样的太空景象。


图注:太空船二号上的乘客能够看到这样的太空景象。


你看,亚马逊创始人贝索斯其实说的也没错,从本质上讲,这就是一架火箭动力的飞机嘛。但布兰森也说了,他们的这种太空旅游方式消耗的燃料更少,更节能,从跑到起飞,从跑到降落,对乘客体验更加友好。


正常运营之后,维珍银河的票价为25万美元,截至目前,据说已经有600多个订单了。


空射火箭飞机,其实古已有之


从历史上看,类似的飞行方式早就有了。上世纪五六十年代,美国空军和美国宇航局联合测试一种叫X-15的火箭动力飞机,X15挂在B52轰炸机下面,B52携带X15飞到高空后将其释放,X15点燃火箭发动机,不断提速和爬升,目的是用于验证超高速飞行器,获取科学数据。


图注:美国B52飞机释放X15火箭飞机的情景。


据统计,在199次飞行中,有13次飞到了80公里以上的高度,有2次甚至飞到了100公里以上的高度。执行这13次任务的飞行员有8人,按照美国空军和美国宇航局的规定,他们都是宇航员。


图注:X15火箭飞机。


蓝色起源采用什么方式?


蓝色起源成立于2000年,比SpaceX创立时间还早,迄今为止,蓝色起源最拿得出手的就是新谢泼德号(New Shepard)亚轨道火箭。谢泼德是美国历史上第一位宇航员,也是进行了亚轨道飞行,为了纪念这位航天英雄,贝索斯给自己的火箭起名新谢泼德。


图注:贝索斯和他的新谢泼德小火箭。


新谢泼德火箭高18米,仅能把太空舱送入到50公里的高度,然后太空舱靠惯性继续爬升至100公里的最高点,然后在地球重力作用下返回地面,在自由上升和自由下降的阶段乘客可以欣赏一下太空景观和体验一下失重的感觉。


新谢泼德火箭由液氢液氧为燃料的BE3发动机驱动,燃烧产物是水,这一点贝索斯也津津乐道,也成了鄙视布兰森的一个砝码。


7月20日的发射,陪同贝索斯一同前往的有他弟弟,还有一位花了2800万美元的土豪,还有一位82岁高龄,从年轻时就希望成为宇航员的老太太。有关蓝色起源太空旅游的细节,等新谢泼德火箭发射后咱们再详细介绍。


太空旅游市场有多大?


布兰森最近在接受采访时表示,太空旅游市场足以容纳20家公司。随着太空船的批量化生产,人们进入太空的价格会越来越低,他相信这在未来几年内就能成为现实。


布兰森此前曾预测,大约200万人可以亲身体验太空飞行,目前这种体验成本在25万美元到50万美元之间。在他眼里,真正的太空时代才刚刚开始。


本文来自微信公众号:腾讯太空(ID:qqtaikong),作者:乔辉

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