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有了SpaceX,我们还需要NASA吗?

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  图片来源@视觉中国

  

钛媒体注:本文来自于微信公众号新浪科技(ID:techsina),编译:友亚,钛媒体经授权发布。

  在过去,将卫星或其他航天器发射到太空,是政府机构与大型航空航天承包商合作的事。但这已成为历史,在过去的20年里,私营太空初创公司已经证明,它们可以与规模更大的同行竞争,在某些情况下甚至可以抢尽风头。

  最好的证明,莫过于埃隆·马斯克(Elon Musk)旗下太空探索技术公司SpaceX。如今,SpaceX已经有能力回收一级火箭,并进行多次重复利用,这简直就是科幻小说中的场景。2020年,SpaceX还成为第一家将宇航员送入太空的私营公司。当前,SpaceX正在建造一个巨大的新火箭系统,有朝一日有望将人类送上火星。

  看着这些令人难以置信的壮举,你可能会想,是否还需要NASA;或者认为,NASA和SpaceX正在相互竞争。但在现实中,这两个组织做的事情截然不同,并且相互依赖才能取得成功。

  SpaceX是做什么的?

  SpaceX是一家私营公司,由特斯拉CEO马斯克领导,目前制造和发射两种火箭:猎鹰9号(Falcon 9)和猎鹰重型(Falcon Heavy)。这些火箭的助推器通常可以回收,翻新后再次利用。这既节省了资金,又能降低SpaceX的服务价格,从而赢得竞争优势。

  SpaceX还建造并发射了“龙飞船”,这是一个可以将机组人员和货物运送到国际空间站(ISS)的太空舱。最终,SpaceX还计划利用“龙飞船”运送“私人宇航员”(非NASA宇航员)。

  此外,SpaceX正在研究一种名为“星际飞船”(Starship)的大型火箭和宇宙飞船系统,该系统可将巨大的有效载荷运往太空。“星际飞船”最终可能会把人们送到火星上永久居住。

  另外,SpaceX还在部署了名为“星链”(Starlink)的著名庞大卫星网络,旨在为全球提供高速互联网接入服务。目前这些卫星的数量约为1000颗,由于担心它们可能会造成“光污染”,并干扰天文研究,该项目还引发了一些争议。

  SpaceX项目具体进展如何?

  “星际飞船”的前身是“大型猎鹰火箭”(BFR),根据SpaceX的计划,“星际飞”船最终将取代其主力火箭“猎鹰9号”,执行货运任务,最终将搭载宇航员前往月球和火星。

  2019年1月6日,SpaceX CEO埃隆·马斯克(Elon Musk)在社交媒体上曝光了“星际飞船”的模拟图。2020年2月,“星际飞船”原型SN1在一次液氮压力测试中发生爆炸。此后,SpaceX一直在测试“星际飞船”原型,目前已测试到“SN9”。本周,SpaceX还启动了SN10的测试。

  虽然“星际飞船”仍在测试中,但马斯克已经制定了宏伟的计划。2020年1月,马斯克提出了每年建造100艘“星际飞船”的目标,每当地球和火星轨道同步时,就把大约10万人从地球送到火星。

  马斯克当时在Twitter上称:“我们每年将建造100艘‘星际飞船’,10年内数量就可以达到1000艘,这也就意味着每年的运力可达1亿吨。每当地球和火星轨道同步时,就可以同时把大约10万送往火星。”这意味,2050年之前有望让100万人登上火星。

  至于“星链”项目,去年10月底,SpaceX率先在美国和加拿大部分地区推出了“星链”测试服务。据测试用户反馈,“星链”的试用速度已突破160 Mbps,超过美国95%的宽带连接。大多数测试用户的网速,都在SpaceX给定的网速范围内,即50 Mbps至150 Mbps之间。

  今年1月,SpaceX又在英国推出了“星链”服务。从2019年至2024年,SpaceX计划利用5年时间将组网所需的数千颗卫星送入近地轨道,组成“星链”网络,以提供互联网服务。截至今年1月底,SpaceX在轨的“星链”卫星数量约为955颗。

  NASA是做什么的?

  NASA(美国国家航空航天局)是一个由纳税人资助的美国政府机构,在美国拥有十几个办公点。NASA向政府行政部门报告,NASA局长由总统任命。国会立法授权NASA的活动,并提供其年度预算。

  NASA的预算是通过政治程序制定的,并不是平均分配的。NASA近一半的预算用于载人航天项目。对于公众来说,这些项目中最显眼的是国际空间站(ISS),这是一个位于近地轨道上的永久性载人多国空间实验室。NASA还在努力通过其“Artemis项目”将宇航员送往月球和火星。

  NASA约1/3的预算用于其科学部门,该部门包括行星科学、地球科学、天体物理学和太阳物理学。NASA发射太空任务,研究和探索行星和其他世界,研究地球气候,回答有关宇宙本质的基本问题,以及研究太阳。

  NASA还进行航空航天研究,并为各种空间技术开发努力提供资金。研究表明,NASA为美国提供了广泛的社会和经济利益。

  SpaceX和NASA是如何竞争的?

  他们之间没有竞争。SpaceX是一家营利性公司,而NASA是一家由纳税人出资的实体,可以自由追求与经济收益没有直接联系的科学发现。


  SpaceX和NASA相互竞争的看法,通常与NASA的“Artemis项目”有关。2004年,乔治·布什(George W.Bush)总统宣布了一项让航天飞机退役并将人类送回月球表面的计划。这导致了名为“猎户座”(Orion)的乘员太空舱的诞生,以及最终演变为太空发射系统(SLS)的火箭。

  “猎户座”和SLS是由航空航天公司洛克希德马丁(Lockheed Martin)和波音(Boeing)制造的,这两家公司反过来又使用自己的私人供应商和分包商。这些设备在NASA的指导下,在NASA的中心组装,最终产品归NASA所有。这些项目在建设地点创造了数万个高薪工作岗位,因得到了当地国会代表的强有力的政治支持。

  SLS和“猎户座”的发展都落后于计划,而且超出了预算。与此同时,SpaceX已经从一家小型初创公司成长为传统航空公司的有力竞争对手。尽管SpaceX也经常错过时间线,但它的支持者认为,SLS和“猎户座”太昂贵,而且基于传统技术,这些技术已经被“星际飞船”(Starship)等飞行器超越。

  而SLS和“猎户座”的倡导者指出,这些飞行器保证了美国有能力将较大的有效载荷和人类送入太空。举个例子,尽管私营公司可以建造相当大的游轮,但美国政府仍在建造和拥有航空母舰。

  NASA的官方立场是,SLS和“猎户座”是目前将人类送往月球的最佳运载工具。此外,如果没有必要的政治支持,NASA不能改变路线。相比之下,SpaceX除了埃隆·马斯克外,不需要对任何人负责。它可以推进星际飞船的开发,以满足马斯克将人类送上火星的目标。


  SpaceX是如何依赖NASA的?

  如果没有NASA的投资,今天的私人航天将是另一番景象。2006年,NASA开始投资私人太空公司,希望他们有一天能为国际空间站提供货运和乘员运输服务。SpaceX是首批从NASA获得资金的公司之一,当时该公司成立仅4年。据悉,NASA为开发SpaceX的主力“猎鹰9号”火箭支付了大约一半的成本。

  2008年,SpaceX获得了一份价值数十亿美元的合同,将货物运往国际空间站。如果没有NASA,SpaceX可能早已濒临破产,很可能会耗尽资金。今天,SpaceX虽然从多家客户获得收入,但其资金的很大一部分来自向国际空间站运送机组人员和货物,以及发射NASA科学航天器。此外,SpaceX还为另一个纳税人资助的实体美国国防部,运送有效载荷。


  NASA又是如何依赖SpaceX的?

  2011年航天飞机计划结束时,NASA还没有准备好替代者。尽管有7年的准备时间,但NASA从未获得必要的资金,以完成国际空间站的建设,开发新的载人航天器和火箭系统,与此同时还要继续使用航天飞机(到航天飞机寿命结束时,每年的成本为35亿美元。)

  NASA预见到了向国际空间站运送货物和机组人员的替代方案的需要,于是求助于航空航天行业,并提出了一个新的建议:与其付钱让其他公司在NASA拥有的设施中制造NASA拥有的飞行器,不如NASA付钱给一些公司,让它们自己制造飞行器,然后再购买这些飞行器上的航班,结果会怎么样?

  2008年,NASA与SpaceX和Orbital Sciences公司(即现在的Northrop Grumman公司)签署了合同,让它们制造自己的货运飞船,并将其送往国际空间站。这个计划奏效了:航天飞机项目结束后不到一年,SpaceX的“龙飞船”就与国际空间站进行了第一次商业对接。2020年,SpaceX成为第一家将NASA宇航员送往国际空间站的私营公司。

  如果没有SpaceX,目前唯一有能力向国际空间站运送“货物”的美国公司将是Northrop Grumman公司,那么NASA的“机组人员”运输仍将依赖俄罗斯的“联盟号”(Soyuz)飞船。

  SpaceX与NASA有哪些合作?

  2008年,NASA与SpaceX签署合同,让SpaceX制造自己的货运飞船,并将其送往国际空间站。

  2012年,在航天飞机项目结束后不到一年,SpaceX的“龙飞船”就与国际空间站进行了首次商业对接,成功地将“物资”补给送到国际空间站,开启了私营航天的新时代。截至2019年2月,SpaceX已与NASA进行了16次国际空间站补给任务的合作。


  2020年5月,SpaceX在佛罗里达州肯尼迪航天中心利用“猎鹰9”运载火箭,进行了载人版“龙飞船”的首次发射,成功将NASA宇航员鲍勃·贝肯(Bob Behnken)和道格·赫利(Doug Hurley)送往国际空间站。

  无论是对于NASA,还是SpaceX,这都是一次意义非凡的发射。自2011年NASA航天飞机退役以来,这是首次在美国本土进行的载人航天发射任务,标志着美国恢复将人类送往太空的能力。与此同时,这也是SpaceX公司成立18年以来,首次进行载人航天发射任务。这标志着太空探索新纪元的开始,还是一个由商业公司领导的新纪元。

  近日,NASA又宣布,2022年将有两名宇航员搭载SpaceX“龙飞船”飞往国际空间站,这将是“龙飞船”的第四次乘员轮换飞行。NASA宇航员谢尔·林德格伦(Kjell Lindgren)和鲍勃·海因斯(Bob Hines)已被分配到这次任务中,并将分别担任指挥官和飞行员。

  今年2月,NASA还宣布,已选定SpaceX执行“SPHEREx”望远镜发射任务。“SPHEREx”项目是一项为期两年的天体物理学任务,始于2024年,计划将太空望远镜SPHEREx送入轨道。该项目将花费NASA约9880万美元。

  NASA表示,SPHEREx将在人眼看不到的近红外光下观测天空,它收集的数据将帮助天文学家了解宇宙的演化和星系的形成。

  为什么同时需要NASA和SpaceX?


  NASA对SpaceX等公司的支持,重塑了美国航空航天产业的格局。传统上很少或根本没有竞争的、根深蒂固的航空承包商,如今更加重视能够降低航天成本的新技术。美国公司现在也开始争夺全球发射市场,而这个市场以前并非他们的领地。NASA还受益于拥有多个美国和国际合作伙伴,能够发射航天器,并将机组人员和货物运送到国际空间站。

  而SpaceX则帮助重新唤起了公众对太空飞行的兴趣。该公司出色地利用了直播技术,使每一次火箭发射和着陆都成为一件令人兴奋的事情。对SpaceX所做一切(通常是与NASA合作)的兴趣,激励了新一代人追求令人兴奋的太空事业。

  但人类仍需要NASA,该机构所做的远不止是将宇航员送入轨道。向冥王星发射宇宙飞船,或在火星上着陆寻找过去生命的迹象,这些是没有商业案例的。太空探索和科学发现需要长期的公众支持和投资,人类甚至可能有探索宇宙的道德义务。NASA的规模也大得多,每年在数百个重大项目上花费数百亿美元,而SpaceX只是在少数几个项目上花费数亿美元。

  太空探索把人类最好的一面展现出来。当NASA等政府机构和SpaceX等私营公司合作时,双方都将受益。

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