为什么说载人龙首次发射，SpaceX公司艺高人胆大

　　作者 | 空天松鼠
　　3月2日下午15时49分，SpaceX公司的载人龙飞船进行了首次飞行，这虽然是一次无人的载人飞船任务，但编号DM-1的任务在美国载人航天史上仍然可圈可点，这是2011年航天飞机退役后美国重建载人航天能力的里程碑。此次任务成功后，编号为DM-2的任务就将在今年7月，搭载两名美国宇航员前往空间站。
　　艺高人胆大：一次试飞就载人
　　美国以前也有过无法送人上天的情况，1975年的阿波罗-联盟联合测试任务（ASTP）是阿波罗飞船的绝唱，此后直到1981年航天飞机升空，才再次恢复载人航天能力。按照原定计划，2011年航天飞机退役，2017年商业载人飞船升空，新的空白期也就是6年，但商业载人飞船的研制要比想象的更难，无论是老手波音公司还是新手SpaceX公司，面对NASA的苛刻要求，研制和发射进度都一拖再拖，让NASA不得不向俄罗斯购买联盟飞船的船票。随着载人龙飞船的发射，这样的尴尬局面终于要走到尽头了。
　　老牌劲旅波音公司是航天巨头，当年选中它的星际线（Starliner）飞船就是看中波音的可靠性，没想到反而是SpaceX公司的载人龙飞船在研制进度上走到前面，马斯克还真是能说更能干。载人龙第一次演示任务（DM-1）的飞船去年7月通过热真空测试并运抵卡角发射场，原定8月发射升空，但由于种种原因推迟到11月，后来又因为国际空间站对接窗口的限制，进一步推迟到12月。这还没完，由于美国政府创纪录的35天关门，发射又要推迟，屋漏偏逢连夜雨，今年1月25日发射载人龙飞船的猎鹰九号火箭进行了静态点火，但据说静态点火中似乎有些问题，反正最后拖延到3月2日才能进行发射。
　　发射任务代号：DM1
　　虽然进度一推再推，但若认为美国载人航天日薄西山，或是SpaceX公司的技术差，就大错特错了。按照NASA的计划，波音和SpaceX公司的飞船都将进行两次试验飞行，然后就投入天地往返业务飞行，而现在NASA决定第二次试验飞行比照实际业务飞行，也进行180天的停靠，只不过仍挂着试验飞行的名字。即使没有这个决定，波音和SpaceX公司的飞船也都将在第二次试验飞行中上人！换句话说，美国载人飞船只进行一次无人飞行就载人，这比我们神舟飞船到第五次发射才载人，激进得多。其实这不算什么大新闻，要知道NASA的猎户座飞船也将只进行一次无人飞行，更不要说1981年，航天飞机首次发射就带了两名宇航员上天，相较之下，今天美国实际上已经保守了不少。
　　话说回来，随着载人航天技术和经验的积累，试验飞行次数减少也是必然的规律。在阿波罗时代，美国人在重要航天任务上同样很谨慎。阿波罗计划先是使用阿波罗模拟飞船进行了五次飞行，然后阿波罗Block I型飞船又进行了四次不载人飞行（AS-201、AS-202、阿波罗4和阿波罗6），随后才开始阿波罗7号（Block II型飞船）载人飞行任务。有了阿波罗计划的经验积累，艺高人胆大的NASA才敢在航天飞机首次发射就载人。
　　那么为何三十多年之后的今天，反而又需要先进行一次无人飞行呢？大概是因为官方的猎户座飞船和商业载人任务的两艘飞船都不断延期，NASA有些底气不足吧。随着航天技术日趋成熟，其他国家新飞船也在减少试验次数，比如印度的轨道飞行器（OV）两次无人飞行后就载人，我国的新一代多用途飞船多半也是两次甚至一次无人飞行后就进行载人飞行试验。厉害的SpaceX公司：火箭和飞船都亮点十足
　　载人龙/二代龙飞船3月2日的DM-1飞行后，预计相隔4个月，也就是今年7月就要进行载人的DM-2飞行任务。上面已经提到，这是美国航天的平均水平，但细看二代龙飞船无人首飞的DM-1任务具体内容，仍然可圈可点。
　　首先是火箭，现在SpaceX公司只制造猎鹰九号Block 5火箭，本次发射使用的自然也是Block 5型，猎鹰九号Block 5火箭设计为可以重复使用100次，10次复用后才需要进行翻修，这水平甩其他公司好几条街。前一段SpaceX公司大裁员，除了星船和星链的研发耗资巨大，还有一个重要原因就是火箭复用基本成功，不再需要保持那么大的火箭产能了。不幸中的万幸，NASA还是很保守的，他们对＂经过飞行验证的火箭/二手火箭＂不太放心，特意要求SpaceX公司在发射载人飞船时必须使用一手火箭，让厉害的复用猎鹰火箭英雄无用武之地。
　　猎鹰九号火箭的运载能力一直是反对者攻击的焦点，SpaceX公司网站公布的参数显示，其地球低轨道（LEO）运载能力22.8吨，但反对者认为，猎鹰九号从来没发射过那么重的载荷，官网上的大运力和高运载系数肯定有水分！而这次DM-1任务给我们提供了一瞥真实运力的机会：DM-1任务发射的载人龙飞船，重量达到了26577磅（12055千克），是猎鹰火箭有史以来发射的最重的载荷。本次任务和以后的载人发射都只能选择海上降落回收，先不去考虑航天员逃逸需求导致弹道更平缓的问题，以马斯克曾提到的海上回收损失15%、陆上回收损失30%的运力损失推算。即然不得不海上回收，约12吨的运力超过最大运力的70%，那么猎鹰九号近地轨道运力不高于17.2吨，这的确和22.8吨相去甚远。不过考虑到国际空间站轨道高度400公里，而美国标准近地轨道是185公里圆轨道，还有卡纳维拉尔角发射场位于北纬28.5度，而国际空间站轨道倾角51.65度，这么一换算下来猎鹰九号火箭的运力还真没多大水分，这火箭真是厉害了！
　　更有看点的是龙飞船。虽然俗称＂载人龙＂，实际上它是载人载货均可的多用途飞船，叫二代龙飞船更为确切。二代龙飞船的环评文件批露了它的部分性能参数，飞船空重16976磅（7.7吨），最多装有4885磅（2.2吨）的推进剂，其中包括3004磅（1363千克）的四氧化二氮和1881磅/853千克）的一甲基肼，飞船发射的典型重量在19840到33070磅（9吨到15吨）之间，载人运货时发射重量差距不大。本次DM-1演示任务中，二代龙飞船发射重量约12吨，带模拟假人外加449.7磅（204千克）飞往国际空间站，返回时携带328.5磅（149千克）货物。人货分离是NASA当年从航天飞机上得出来的经验教训，而SpaceX公司居然＂顶风作案＂搞人货混运，而且看指标二代龙飞船性能相当不赖，这让NASA情何以堪。不过考虑到中国新一代飞船也是载人运货功能合一的多用途飞船，对NASA来说，先被本国商业航天公司打脸，总比被外国人打脸好一些。
　　DM-1任务推迟到3月2日，其实还有一个重要原因是俄罗斯的抗议。这倒不是因为美俄关系紧张，俄罗斯人处心积虑捣乱，而是他们从技术上严肃的指出，载人龙飞船使用全自动对接模式，万一失控就实在太危险啦！俄罗斯为什么这么担心呢，一代龙飞船交会对接之外还有手动控制模式，而且最后由空间站上的加拿大机械臂2抓取飞船，再和对接口接驳，而二代龙飞船是电脑全自动的。要知道载人龙对接的是国际空间站的PMA2口，意味着对接时，飞船是在国际空间站前进方向上靠近，万一飞船控制，将直接撞向空间站，后果不堪设想。世界上唯一一次飞船与空间站对撞事故，就是俄罗斯人身上发生的（1997年6月，俄罗斯的进步号货运飞船在执行和平号空间站补给任务时，撞穿了空间站的舱壁），难怪他们心有余悸。
　　对此，NASA和SpaceX公司都表示，载人龙飞船的飞控使用多余度冗余设计，故障的可能性很低，俄罗斯人无需担忧，但为了让他们放心，对接时还是要把空间站PMA2对接口所在的2号节点舱舱门关上，万一失控撞上来也不至于让空间站有太大损失。SpaceX公司坚持全自动对接模式，对自动控制技术的信心也实在令人佩服。现在客机自动驾驶技术也算很成熟了，但民航公司还是要聘飞行员，而且飞行员工资是仅次于买燃油的第二大支出，根子上就是大家仍不信任自动驾驶。
　　对于载人龙飞船是否采用纯自动对接模式，美俄打起口水仗，然而最有趣的是，俄罗斯此举完全是一场闹剧。美国载人航天历史上推崇手动对接模式，而俄罗斯载人航天历史上，惯用自动对接模式，现在他们跳出来说自动对接不安全，可谓数典忘祖了。而且令他们心有余悸的那次碰撞事故，反而是因为手动对接！苏联到俄罗斯进行了多次自动对接，从早期简陋的电子设备到先进的电子设备，从来没出过什么撞击事故，当年进步号飞船那么一撞，正是因为进行手动对接练习搞出来的事故。所以现在俄罗斯人反对纯自动对接，这不是闹剧又是什么呢？不管是不是吸取了俄罗斯人的经验教训，马斯克和SpaceX公司放心大胆的使用自动对接技术，光是这种对技术的信心就值得给他们点赞。