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亿万富翁布兰森的载人航天商业化之旅 精选

已有 6882 次阅读 2021-7-20 11:40 |个人分类:科学星辰|系统分类:海外观察

亿万富翁布兰森的载人航天商业化之旅

周 健

01  触摸地球大气层外的太空边缘

2021年07月11日当地时间上午8时40分,在美国新墨西哥州拉斯克鲁塞斯的美国太空港基地的一条长3.66千米的跑道上,一架有三个机头的、蓝白色相间的飞机滑行起飞,穿过云层,直插蓝天。这架三头飞机实际上是由两架飞机组成的,其中一架是双机身的四引擎飞机,它名叫“白骑士2号”(VMS Eve,以下简称“白骑士2号”),另一架名为“宇宙飞船2号”(VSS Unity,以下简称“飞船2号”)。后者是一架以火箭发动机推进的飞机,被悬挂在前者的双机身中间。这架飞行器是由英国亿万富翁理查德•布兰森(Richard Branson)所创立的维珍银河公司(Virgin Galactic)研制的亚轨道飞行器。此刻,这架飞行器携带着6名乘员(2名飞行员和4名乘客,乘客中包括理查德•布兰森爵士)正在进行试飞任务,他们的目的是要触摸地球大气层边缘外的太空。该飞行器在悠闲爬升50分钟后,达到了离地16千米的高空,此时白骑士2号释放了飞船2号。6秒钟后,飞船2号的火箭发动机开机,将其推进到3.5马赫(约等于1.19千米/秒),最后进入了85千米的抛物线弧。飞船2号掠过地球大气层与太空相连的边界,乘员们经历了大约4分钟的失重状态(承受大约3-4倍的重力)。然后,飞船2号调整自己的尾臂与机身的角度和飞行姿态,以滑翔的方式飞回地球,40分钟后用普通飞机的着陆方式,平稳降落在跑道上,顺利完成了这次亚轨道飞行任务。这也是私人公司首次实现飞行器携带4位乘员完成亚轨道飞行。理查德•布兰森爵士在其推特上感言:“我曾经是个梦中仰望星星的孩子。现在我是一个成年人在宇宙飞船上俯瞰我们美丽的地球。对下一代的梦想家来说:如果我们能做到这一点,那就想象一下你能做些什么吧。” 维珍银河公司的首席执行官迈克尔•科尔格莱齐尔(Michael Colglazier)说:“今天对公司来说是具有里程碑意义的成就,也是新商业航天工业的历史性时刻。随着每一次任务的成功,我们都在为下一代宇航员铺平道路……帮助打开更为广阔的进入空间的大门——因此,它可以适合很多人,而不仅仅是少数人。”[1]

02  维珍银河的飞行器

维珍银河的飞行器,经过十多年的研发制造和更新迭代,成就了现在的“白骑士2号”和“飞船2号”。白骑士2号是一种双机身定制飞机,设计将飞船携带到大约13.7千米的高度,在那里释放飞船。从而使飞船不需要推进它穿过更接近地球表面的高密度大气层。白骑士2号的独特设计还包括双臂配置和单件复合主翼杆。双臂配置允许在两个机身之间有一个宽敞的中央区域,以容纳一个飞船的连接。与全金属设计相比,全复合材料大大降低了结构重量。而且它可以被重复使用。它几乎可以在世界上任何地方运输相应的飞船,并将其带到空中和完成释放发射。其起飞重量可达13.6吨,着陆最大重量为7.7吨。飞船2号是一艘可重复使用的宇宙飞船,能够携带2名飞行员和最多6名航天飞行参与者进入太空,然后安全返回地面。

飞船2号是一种火箭驱动的有翼飞行器,设计的最大速度超过3马赫(约等于1千米/秒),从跟随白骑士2号起飞到自身着陆的飞行时长约90-150分钟。它被白骑士2号带到大约16千米的高度被释放,其飞行员启动混合动力火箭发动机,推动飞船沿接近垂直轨道向太空飞行。一旦进入太空(一般为离地85-100千米左右的高度),飞行员使用其独特的“翼羽”功能,以最少的飞行员操作和计算机输入,自然地将飞船2号定位到所需的再入大气层返回地球的姿态(其中包括调整尾臂与机身的夹角)。它利用飞船的整个底部产生巨大的阻力,从而使飞船减速到一个安全的再入速度,并防止不可接受的热负荷。一旦飞船下降到海拔大约17.76千米左右的高度,飞船尾臂就会重新回到原来的位置,最后以滑翔飞行的方式到基地进行跑道着陆。飞船2号使用的是混合动力火箭发动机,燃料为固体燃料颗粒和液体氧化剂。燃料被储存在一个可更换的、一次性使用的燃料盒内。[2]

03  维珍银河飞行器的安全系统

维珍银河飞行器安全系统的重要元素包括:(1)水平起降。允许增加飞行员和机组人员,以响应飞船或其推进系统可能出现的任何潜在问题。飞行器所需的燃料、氧化剂相对较少。此外,如果飞行员在飞船2号仍与白骑士2号配对飞行时出现问题,他们可以快速而安全地返回地面。(2)白骑士2号的发动机安全可靠。(3)飞船2号和白骑士2号都有两名飞行员,以分散驾驶工作量,并提供重要的冗余保障。(4)飞船2号的火箭发动机是一个简单而坚固的,载人级航天火箭发动机,没有涡轮泵或复杂的机械,可以在轨道的任何一点都能及时提供简单的关机控制。(5)羽化系统。独特的机翼羽翼技术提供了飞行器的自我校正能力。(6)驾驶飞行器的飞行员来自美国宇航局、英国皇家空军、美国空军、意大利空军和美国海军陆战队的前试飞员。(7)乘员的准备。包括将经过一个定制的医疗筛选和飞行准备过程,通信系统的使用培训、飞行协议、应急程序和重力适应培训等。[3]


04  乘客训练

乘客将在美国太空港参加为期三天的飞行前训练。该训练将包括课堂教育、模拟训练以及与机组人员和其他乘客的合作与互动。乘客将通过真实飞行系统的软硬件或高保真模型的动手操作,熟悉将参与实际飞行的系统、程序、设备和人员。特别是对独特的失重感和巨大的加速感的承受、适应和体验的技巧。培训的目的是让乘客为安全的太空飞行做好准备。 


05  维珍银河眼中的载人航天市场

个人商业载人航天市场是一个新的市场。截至2019年12月31日,只有575人飞越地球大气层进入太空,被正式承认为宇航员。在过去的十年里,伴随着快速发展的技术、成本的降低、开放的创新模式、技术的获取和资本可用性推动了载人航天商业市场的快速发育。根据美国商会2019年12月的一篇文章,商业空间市场预计每年将增长6%,从2017年的3850亿美元增长到2040年的至少1.5万亿美元,达到美国国内生产总值的5%。显然,目前私人参与太空旅游的费用高昂,其潜在顾客都是高收入人群。瑞士信贷研究所2019年10月的一份报告估计,2019年全球约有200万高净值个人净资产超过1000万美元,到2023年预计复合年增长率约5.9%。维珍银河公司十多年的载人航天耕耘,吸引了不少人的目光。根据该公司的资料介绍,他们早已开展了亚轨道飞行的乘客招募,预定的票价为25万美元。截至2019年12月31日,已收到超过600人的预订(定金为1万美元)和8000万美元的预存款,潜在收入将达到1.2亿美元。从2018年12月13日到2020年2月23日,就收到了7957次航班预订查询。到2025年,维珍银河预计将达到每月20次亚轨道飞行,120名乘客参加飞行。[4]换句话说,就是每年完成1440名乘客的亚轨道飞行;如果仍然按照每位乘客25万美元的票价计算,那么可实现3.6亿美元的年收入。

06  维珍银河的理念与策略

    维珍银河为何能开创一个新的市场?除开常见的战略得当、战术适宜、管理有效以及有卓越的领导人和充裕的资金之外,领导人的性格特征、思维与认知方式、习惯行为等,也是不可忽视的因素。下面是一些理查德•布兰森爵士的言论和观点,不仅彰显了其独特的性格特征和人格魅力,也毫无悬念的影响了维珍银河公司的愿景、理念、策略和文化。(1)我一直都很喜欢冒险,冒险一直是维珍品牌的重要组成部分,也是我们能够如此广泛、持续扩张的主要原因之一。(2)我喜欢快速工作,尝试新想法,并让事情保持活力。(3)失败不会让我失望,重要的是我吸取了很多教训。(4)变革是一个挑战,我乐于正面面对它。(5)我是一个企业家,喜欢创业和创造新事物。我醉心于积极的、创造性的生活方式。我很好奇我从哪里继承了我对冒险、发现和创业的热爱,这些特征定义了我的性格。(6)我们必须互相信任,完全开放。珍惜讨论和分享新想法的机会,重视各种想法的结晶。(7)将优秀的人聚在一起,专注于创新产品设计,提供卓越的客户服务。重视社交媒体的力量。(8)无论情况如何,当事情出错时,我确实觉得自己负有责任。(9)永远着眼于未来。[5]


07  结 语

     就当下世界而言,亚轨道载人飞行并非航天技术的最前沿。从国家的角度看,美国、俄国和中国都是有能力实现这一目标。对于公司而言,包括美国和中国在内的几家公司也同样有此能力。美国的太空探索技术公司“蓝色起源”也将在7月20日开展首次载人太空游。当然,维珍银河却抓住了先机,率先进入了市场,这与他们成功的技术开发和强有力的商业化运作分不开。


参考资料

[1] Virgin Galactic: www. wirgingalactic.com

[2] Virgin Galactic: Annual Report 2019

[3] Virgin Galactic: Annual Report 2019

[4] Keiri Dueñas: Space-Age Urbanism: A Master Plan for Spaceport America. 2020.

[5] Richard Branson: Finding my Virginity. 2017.


2021.07.20



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4 黄永义 曾杰 宁利中 张鹰

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