载人龙飞船开启最远航程、最冒险征途

9月10日，全球商业载人航天启动新刺激，SpaceX突破多日不利天气限制，终于开启载人龙飞船最远航程、最冒险征途——北极星·黎明号私人航天任务。

发射速览

发射前奏

作为北极星载人航天系列任务首飞，此次任务最早于2021年公布并计划于当年发射，但由于全球疫情、准备工作、发射排期、技术性延期、不利天气等一系列原因，导致一路推迟至今。此前数天遭遇多种变故：8月27日，因地面支持系统氦气泄漏推迟。8月28日～30日因B1062.23引火翻倒而被FAA叫停两天发射。8月下旬至9月上旬持续性不利天气，导致火箭回收和龙飞船着陆条件不足而一再推迟。

黎明号任务发射窗口为4小时内有3个发射时点：美东时间9月10日3:38、5:23、7:09（北京时间9月10日15:38、17:23、19:09）。这不是通常说的载人飞船瞬时发射窗口。由于以往载人飞船目的地几乎都是近地轨道空间站（ISS国际空间站、CSS中国空间站），要求飞船与空间站执行精准交会对接，所以必须瞬时发射，没有宽裕的弹性发射时点。而这次黎明号任务属于地球轨道自由飞，不必考虑轨道交会对接，但主要考虑因素：避开轨道空间碎片；降低微陨石撞击风险；抵达初始轨道的日照时长；发射日与返航日的综合天气因素：上升走廊（发射路径）的高空气象，一旦发射失败，龙飞船执行紧急溅落的落区海况；一级火箭着陆回收条件；尤其龙飞船只能携带有限的生命维持必需品，因此在发射前必须慎重考量返航着陆区的气象、海况，以避免不能及时溅落的高风险……

这次发射地点仍选在美国黄金发射位：肯尼迪航天中心39A；发射程序相同，从发射倒计时预备、火箭升空、飞行路径，一直到龙飞船进入初始轨道，也都遵照历次载人龙飞船的发射流程；飞行路径相同，火箭都沿着与美国东海岸平行的东北方向飞行；龙飞船进入近地轨道的赤道倾角相同，同样是51.6°……背后原因之一是SpaceX遵照严格的载人航天标准，一套由NASA认证的载人航天标准程序。尽管黎明号属于非官方、全私人、纯商业的载人航天，但发射标准、安全等级、紧急预案全都按照承运ISS官方宇航员的标准操作。

发射过程

担纲黎明号发射任务的是一枚四手猎鹰9号B5火箭，编号B1083.4。今年3月4日首飞，支持奋进号龙飞船第五飞执行Crew-8任务，随后4月10日、5月8日相继发射两次星链任务（Starlink G6-48、G6-56）。这次发射再度助力载人龙飞船，执行一次最具挑战性的商业载人航天任务。

▲由于发射路径出现短暂⚡️雷电，SpaceX跳过第一发射时点，最终锁定第二发射时点：美东时间2024年9月10日早间5:23:49（北京时间9月10日傍晚17:23:49），全高65.7米箭船——猎鹰9号B1083.4一级火箭+全新二级火箭+复兴号载人龙飞船。开始腾空而起，挣脱引力束缚，拥抱星空。

这次发射是SpaceX今年第88发猎鹰火箭、今年第90发轨道级发射、第84次重复使用一级火箭、总计第315次复用火箭、总计第382次成功发射、总计第402次航天发射。‍

▲发射升空约9分35秒，一级火箭B1083.4第四次演绎从天而降，稳稳着陆在距发射场620公里的JRTI【请看说明书】海上平台上。原定使用ASOG【缺少庄重感】，却因8月28日B1062.23着陆失败而受损，目前该平台正在维修中。‍‍‍

这是SpaceX总计第346次成功回收火箭、第272次海上回收火箭，以及B1062.23着陆失败后第5次成功回收火箭，也是JRTI第91次喜迎一级火箭。

▲发射升空12分半，龙飞船飞抵190公里的初始轨道（190 x 1200公里，赤道倾角51.6°），随后打开头锥，打开自动飞行程序，开始为期5天的近地轨道太空之旅，并且突破一连串纪录、数据、边界。

这艘复兴号载人龙飞船编号为C207.3，是第三次执行太空任务。2020年11月16日首飞，首次正式承运官方宇航员Crew-1任务；2021年9月16日第二飞，首次承运全私人宇航员自由飞Inspiration4任务，任务发起人艾萨克曼首次担任指令长，4名私人宇航员第一次通过专门打造的透明穹顶仰望星空、俯察地球；这次复兴号第三飞，同样由艾萨克曼担任指令长，至少挑战两项突破：地球轨道最远载人航天、私人宇航员首次太空行走。

黎明号四人组

此次任务代号Polaris Dawn（北极星·黎明号），属于北极星载人航天三次任务的首次。第二次任务尚未公布，有可能使用第二代宇航服追求新挑战（艾萨克曼曾提议为哈勃太空望远镜硬件升级或轨道提升，但遭到NASA拒绝）。第三次任务锁定星舰首次载人飞。

北极星系列任务由新泽西亿万富豪、Shift4支付平台创始人贾里德·艾萨克曼（Jared·Isaacman）发起及出资，旨在提升载人航天能力、挑战载人航天边界，同时为美国圣·裘德医院儿童医学研究筹款，以对抗儿童癌症，推广慈善事业。首次私人太空之旅激励4（Inspiration4）任务，募得善款超过2.4亿美元，估计这次黎明号任务也会筹得可观善款。

与以往SpaceX商业载人航天任务一样，此次北极星·黎明号同样承运4名私人宇航员。下面来看看【黎明号四人组】简介：

贾里德·艾萨克曼（Jared·Isaacman）

黎明号任务发起人、指令长、实际出资人、Shift4支付系统创始人，也是三年前SpaceX首次承运全私人商业载人航天——激励4（Inspiration4）任务发起人、出资人以及指令长。

艾萨克曼1983年2月11日出生于新泽西州，现年41岁，犹太裔，已婚，育有两个女儿。16岁时他在家里地下室创办一家名为联合银行卡的零售支付处理公司，后来更名为Shift4 Payments，如今已成长为美国著名支付服务商。作为公司创始人兼首席执行官，他本人被誉为该领域最有影响力的商业领袖之一，曾被《彭博社》《商业周刊》《福布斯》《福克斯商业新闻》《今日秀》《ABC新闻》等各大媒体竞相报道。截至2023年，个人净资产20亿美元。

艾萨克曼不仅仅是一位功成名就的企业家，还是一名成就卓著的商用/军用喷气式飞机飞行员，飞行时长多达7000多个小时，至今仍保持多项世界纪录，包括2008年、2009年两次驾驶轻型飞机环球飞行，分别以82小时、61小时连续打破世界纪录。作为黑钻石喷气式机队一员，他参加过100多场航空表演。2012年作为联合创始人创建全球最大私营性空军培训机构龙式国际/德拉肯国际（Draken International），为美国国防部提供飞行员训练、密接空中支援、假想敌培训等，同时运营世界最大私人拥有的退役战机机队。

自从2020年SpaceX开始引领全球商业载人航天以来，这位企业家兼航空冒险家，又将自己的冒险精神延伸到航天，快速与SpaceX达成全私人商业载人航天承运协议，于是就有了2021年9月激励4（Inspiration4）任务。72小时畅游太空还嫌不过瘾，之后又催生了北极星系列载人航天计划。三次太空任务他都是实际出资人、任务指令长，但他不是普通意义上的太空旅客，而是严谨的宇航员、严肃的冒险家、低调的慈善家。这次黎明号自由飞，是他继激励4任务之后第二次出征太空，再任指令长。黎明号四人组其他三人都是首次太空飞行，为世界载人航天榜新添三名宇航员。

斯科特·波特（Scott Poteet）

航天驾驶员。1973年12月7日出生于田纳西州，现年50岁，已婚，育有一儿两女。美国空军退役中校。毕业于美国空军武器学校，拥有新罕布什尔大学户外教育理学学士学位、科罗拉多大学科罗拉多·斯普林斯分校硕士学位。曾在空军服役近20年，拥有超过3200小时的飞行经验，以及超过400小时的空战经历。退役后担任龙式国际（Draken International）业务发展总监、Shift4战略副总裁、激励4（Inspiration4）任务总监。与贾里德·艾萨克曼交往甚密、志趣相投。他还参加过15次国际级铁人三项赛，包括4次世界锦标赛。这次黎明号自由飞，是他首次出征太空。按照世界载人航天排名，他成为全世界第705位进入太空的宇航员。

莎拉·吉利斯（Sarah Gillis）

任务专家。1994年1月1日出生于加州帕洛阿尔托，现年30岁。拥有科罗拉多大学博尔德分校航空航天工程学位。2015年开始进入SpaceX实习，之后加入该公司宇航员培训计划，成为龙飞船任务控制操作员，作为导航官和联络官，曾参与载人龙飞船首次试飞DM-2、正式首飞Crew-1等重要任务。2021年她直接培训过激励4（Inspiration4）四名私人宇航员。现任SpaceX首席空间运营工程师，负责监督该公司的宇航员培训计划，这包括为美国宇航局和搭乘龙飞船的私人宇航员制定特定任务的课程和培训。这次黎明号自由飞，是她首次进入太空，她成为首批体验太空飞行的SpaceX员工，并且与指令长艾萨克曼一起短暂出舱。按照世界载人航天排名，她成为全世界第706位进入太空的宇航员。

安娜·梅农(Anna Menon)

任务专家、医疗官。1985年12月24日出生于德州休斯顿，现年38岁，已婚，育有一儿一女。拥有德克萨斯基督教大学数学、西班牙语双学士学位，以及杜克大学生物医学工程硕士学位。曾在美国宇航局工作七年，担任国际空间站生物医学任务的飞行控制员。之后受雇于SpaceX，多次担任龙飞船任务控制员，现任SpaceX首席空间运营工程师，管理航天乘组运营开发，兼任航天任务主任和联络官。这次黎明号自由飞，是她首次进入太空，她也有幸成为首批体验太空飞行的SpaceX员工。按照世界载人航天排名，她是全世界第707位进入太空的宇航员。

第一天

飞赴最高地球轨道

发射首日，箭船分离后，第三次飞入太空的复兴号龙飞船，先是进入190×1200公里的飞行轨道，利用8台超级天龙座发动机，提升至190×1400公里的飞行轨道。这期间进入范艾伦辐射带的内部区域，4名宇航员将监测太空飞行与辐射对人体健康的影响，并对地球大气和空间环境进行观测。

发射升空12小时、绕地飞行8圈后，龙飞船抵达1400公里的远地点，此时不仅飞行速度最慢，最重要的是，这一高度是国际空间站的3.3倍，复兴号龙飞船将成为在地球轨道飞行最高（最远）的载人航天器，也是自阿波罗登月计划之后人类抵达的最远纪录（阿波罗13号1970年4月15日飞抵距地40万公里的月球远端），超过58年前1966年9月14日美国双子座11号载人飞船抵达的最远距离（1369公里）。

当然，地球轨道载人航天都属于近地轨道飞行。所谓近地轨道，又称低地球轨道（LEO/Low Earth orbit），是指航天器距离地面高度较低的轨道。近地轨道没有公认的严格定义，一般高度在2000公里以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。由于近地轨道距地面较近，绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站、载人飞船、低轨卫星星座都采用近地轨道。

第二天

太空朗读

发射第二天，作为此次任务的医疗官，也是SpaceX首席空间运营工程师，安娜·梅农(Anna Menon)太空连线，为美国圣·裘德医院儿童患者隔空朗读书籍。这也是发起此次太空任务目的之一——为圣·裘德医院儿童医学研究筹款，推广慈善活动。

发射第一天飞抵远地点之后，龙飞船开始逐渐变轨，从190×1400公里降至190×700公里，这一过程需要绕地飞行5圈，为第三天太空行走做准备。

第三天

挑战太空行走

发射第三天，进入此次太空任务的最惹眼环节——航天史上首次私人宇航员出舱活动，这也是私人太空探索迈出的大胆一步。

所谓太空行走，其实是有些浪漫风格的叫法，专业称为出舱任务或舱外活动（Extravehicular Activity，简称EVA），是指宇航员暂时性离开载人增压空间（飞船/空间站/空间实验舱/月球定居点/火星基地等），在外太空进行的活动。通常用于执行科学实验、维修设备或进行其他任务。在进行太空行走前，宇航员需要经过严格的训练，以掌握在太空中工作的技能，比如操作工具、保持稳定和应对紧急情况。宇航员在太空行走时穿着专门设计的舱外宇航服，以提供生命支持、保护和机动性。宇航服可以调节温度、提供氧气，并防止宇宙辐射和微陨石的伤害。

SpaceX舱外宇航服套装

先来看看这次挑战太空行走的装备。这是SpaceX自研的第一代舱外活动（EVA）宇航服套装，由常规舱内活动（IVA）宇航服套装演变而来。

主要特点：①新设计：提供更大的机动性；可扩展设计，根据不同体型、不同任务定制。这也是开发下一代扩展式宇航服和执行更高标准舱外任务的关键起点。

②新功能：先进的头盔内部抬头显示器（HUD）及摄像头；冗余的氧气脐带，保障舱外活动期间为宇航员提供100%的氧气；通过接地和变换程序，避免任何静电放电。

③新材料：采用铜铟锡氧化物涂层的面罩，既提供热保护又能防止太阳辐射，该涂层曾用于激励4任务中的球型舱窗涂层。热绝缘材料也采用猎鹰火箭级间段、龙飞船舱体材料，增强宇航服的热防护功能，以应对极端的太空环境。

漫长而复杂的准备

出舱前几小时，四名宇航员全部穿戴好SpaceX自研的第一代舱外宇航服套装，尽管只有指令长贾里德·艾萨克曼和任务专家莎拉·吉利斯两人出舱。由于空间所限，龙飞船没有气闸舱，整个太空舱在宇航员出舱前需进行减压排空，因此要求所有宇航员都必须穿戴舱外宇航服套装。

为此，早在第一天龙飞船发射1小时内，宇航员们就开始为这次太空行走做准备。最开始进行预呼吸程序，为接下来三天在太空舱减压后进入富氧环境做准备。目的是让宇航员的身体适应低压富氧的环境，避免发生减压症。

减压症又称潜水病，这是一种由于气体在体内快速释放而导致的健康问题，主要发生在潜水员或宇航员从高压环境快速返回低压环境时。原因之一：气体溶解。在高压环境下，身体中的氮气等气体会溶解在体液中。当压力迅速降低时，这些气体从液体中释放出来，形成气泡。原因之二：快速减压。迅速上升或减压会导致气体无法及时排出，形成气泡，可能会堵塞血管或组织。预防减压症有两种方式：①渐进式减压：在潜水或太空行走后，采取逐步减压的方式，让体内气体有时间安全排出。②预呼吸程序：在进入低压环境前，先进行专门的预呼吸程序，以减少体内氮气。

对于北极星·黎明号任务乘组来说，第一天发射升空1小时内先开始进行预呼吸程序，第三天太空行走后，再进行渐进式减压。具体操作步骤包括：逐步降低太空舱内压力，从地球常见的14.5 psi(99.9 kPa)缓慢降至太空行走前的8.7 psi(59.6 kPa)。与此同时，缓慢增加舱内氧气浓度，从20%逐步提高到太空行走时的100%。

发射第一天，开始进入预呼吸程序。发射第二天，在进行太空行走前，宇航员需要先给自己穿戴舱外宇航服加压，确保它能在真空环境中维持适当的内部压力。并且在舱内进行各种机动演示，包括测试手部和脚部的活动范围、灵活性等，确保在舱外真空环境下一切正常运作。这些机动演示不仅在地面进行过多次，还需在太空中再次验证。

发射第三天，宇航员全部穿戴好舱外宇航服套装，在舱内空气排空前，先在100%氧气环境中进行预呼吸。这是为了进一步去除体内的氮气，预防减压症的发生。

短暂太空行走‍‍‍‍‍‍‍‍

当舱内空气全部排空直至真空状态，此时飞船飞抵700公里高度的远地点，飞行速度也是最慢之时，一切准备就绪，第一位出舱宇航员——指令长贾里德·艾萨克曼打开前舱口。随后全身钻出舱口，自由漂浮在船首附近。此刻，艾萨克曼一跃成为航天史上首位太空行走（太空漫步）的私人宇航员（商业宇航员）。

为了这次太空行走，SpaceX将复兴号飞船船首进行了大改动，去掉在2021年激励4任务中使用的透明穹顶，改成出舱口。并且SpaceX设计有两种开门方式：电动开启和手动打开舱门，为开关舱门提供必要冗余。同时备有冗余密封件，以防舱门关闭不严时使用。

当艾萨克曼自由漂浮在船首附近时，采用系绳方式与龙飞船绑定，并且通过舱外宇航服自带部分氧气以及备用氧气脐带进行呼吸。由于出舱时间短暂，未配备便携式生命支持背包。

尽管系绳式太空行走，但出舱宇航员还是可以在真空环境中比较灵活地进行机动活动，包括测试特殊设计的手持和脚持装置的使用。与上世纪60年代双子座载人航天任务不同的是，这次私人宇航员挑战太空行走，其实并不会真的自由飘浮，而是靠近飞船附近有限度活动。而且出舱时间只有15～20分钟，之后返回舱内。

接下来，第二位出舱宇航员莎拉·吉利斯以同样方式进行舱外活动，她将成为第一位太空行走的SpaceX员工。她将进行一些实验操作，同样在舱外停留15～20分钟，之后返回舱内，关闭舱口。在为舱内加压后，所有宇航员再脱下舱外宇航服。

整个过程大约需要两小时，当贾里德·艾萨克曼、莎拉·吉利斯轮流进行太空行走时，包括航天驾驶员、任务专家在内的另外三人则留在座位上，负责看管宇航服氧气脐带，并监控舱内显示器所有遥测数据是否正常。与此同时，整个过程全都在龙飞船地面团队时刻监控和应急保护下进行，确保宇航员安全。可以说，这将是SpaceX自2020年推出商业载人航天五年来，执行14次太空任务中最具挑战性的一次。

总的来说，这次短暂尝试太空行走，象征意义远大于实际价值，不仅意味着首次真空测试SpaceX自研的第一代舱外宇航服各项性能，也为未来SpaceX开发新一代可扩展式宇航服、登月宇航服、火星宇航服提供重要数据，还为商业太空行走树立新标高，为商业载人航天开辟新路径。

第四天

星链演示

此次太空任务另一个目标：测试SpaceX旗下星链激光通信系统，通过星链卫星星座与载人龙飞船建立激光互联通信，这将是首次在载人飞船上进行激光通信操作测试，目的是减少载人航天任务的通信延迟、增加数据带宽。这项技术有望拓展和增强星链互联网的通信能力，提供更快更可靠的天基网络连接。

北极星·黎明号乘组人员由此成为第一批在太空中测试星链激光通信的宇航员，为未来飞往月球、火星以及更远的太阳系任务必需的太空通信系统提供有价值的实测数据。

第五天

准备返航

发射第五天，除了为返航做准备外，还会收集和整理36项医学和科学实验数据，主要包括：穿越范艾伦辐射带的环境数据收集；利用超声波监测静脉气体栓塞，用于研究减压病；生物体样本收集、微重力对人体影响监测数据、与太空飞行相关的眼部神经综合症（SANS）监测数据……这些数据将对长期太空飞行具有重要价值，包括SpaceX计划中的载人登陆火星。

▲北极星·黎明号4名宇航员将在太空中佩戴这款智能隐形眼镜，用于全程监测眼压、SANS研究数据。图片来源@北极星项目/@John Kraus

第六天

再入回家

在轨飞行5天之后，第六天龙飞船返航回家，接受最后一项挑战：再入大气层，既定目标溅落在佛罗里达半岛两侧大西洋、墨西哥湾的7个候选着陆点，具体溅落点将由SpaceX飞控中心根据再入前数小时收集的各项数据（比如风向、风级、海浪、高空气象、海域动向等）综合考量而定，最大程度保障安全溅落，迅速搜救，及时回收。

黎明号有望成就多项纪录

当北极星·黎明号完成所有既定任务后，将刷新多项载人航天纪录/数据：

○SpaceX将创下地球轨道载人航天的最高/最远纪录（有望超过1966年9月14日双子座11号两名宇航员创下1369公里的原纪录）

○SpaceX将创下自阿波罗计划之后最远载人航天纪录（阿波罗13号飞船1970年4月15日飞抵距地40万公里的月球远端）

○航天史上首次私人宇航员执行舱外活动/私人宇航员首次太空行走（迄今全球263名出舱宇航员均为官方宇航员）

○SpaceX第14次承运载人航天任务，累计承运54名宇航员，包括18名私人宇航员

○SpaceX第2次承运私人宇航员地球轨道自由飞（Inspiration4、Polaris Dawn）

○SpaceX第5次承运私人宇航员载人航天（Inspiration4、Ax-1、Ax-2、Ax-3、Polaris Dawn）

○SpaceX首次承运北极星系列任务（首次任务黎明号、第二次任务尚未公布、第三次任务星舰载人首飞）

○世界载人航天史上第387次载人航天任务

○世界载人航天史上第347次轨道载人航天任务

○美国成功发射第188次载人航天任务

○全世界第705、第706、第707名宇航员进入太空（Scott Poteet、Sarah Gillis、Anna Menon）

○SpaceX首批员工进入太空（Sarah Gillis、Anna Menon）

○SpaceX首位员工太空行走（Sarah Gillis）

○预计9月12日～16日同时轨道飞行19人创纪录（复兴号龙飞船4人+国际空间站12人+中国空间站3人，将刷新2023年5月30日～31日同时在轨飞行17人原纪录）

>End

本文转载自“三体引力波”，原标题《载人龙飞船开启最远航程、最冒险征途》。

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