人類實現(xiàn)第一次真正意義上的商業(yè)太空飛行

　　未來暑期旅游打卡地——外太空

　　太空旅游的目的不是為了體驗微重力，相反應(yīng)盡可能使旅客避免長時間處于微重力環(huán)境。微重力的環(huán)境一定會出現(xiàn)在載人飛船入軌后以及與太空旅館對接的前后。但是一旦旅客進入太空旅館，就應(yīng)該擺脫微重力環(huán)境，盡情地觀賞地球和深邃的宇宙的景色。

　　2021年7月20日，一定是人類探索太空歷史上值得紀(jì)念的一天。在這一天，美國藍色起源太空探索公司(以下簡稱藍色起源)成功實施了其成立以來第一次載人飛行。盡管飛行高度僅為107千米，但是其起飛和著陸的方式堪比一次小規(guī)模的載人航天任務(wù)。最為值得紀(jì)念的是，這次飛行的乘客中，除了藍色起源的創(chuàng)始人杰夫·貝索斯和他的弟弟，以及他邀請的一位美國女飛行員外，還有一位付費乘客，因此這次飛行稱得上是人類歷史上第一次真正意義上的全商業(yè)太空飛行。1969年7月20日，是美國阿波羅11號航天員代表人類第一次登上月球的日子。52年前的這一天，人類書寫了歷史，開辟了走出地球的新篇章。52年后，貝索斯希望開辟的是一段什么樣的歷史呢？

　　建立可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)生態(tài)

　　從70年代開始，美國政府首先將衛(wèi)星通信領(lǐng)域向商業(yè)開放。80年代中期，英國薩瑞大學(xué)開始用商業(yè)器件制造衛(wèi)星，首次降低了衛(wèi)星制造業(yè)的進入門檻，商業(yè)衛(wèi)星開始進入人們的視野。2000年以后，美國先后有3家公司——維珍銀河、藍色起源以及更為著名的SpaceX，進入太空旅游領(lǐng)域。但是很多人并不看好它們的未來。一部分人認為載人航天風(fēng)險極大，只有政府才能確保萬無一失。即使是政府載人航天任務(wù)，比如美國國家航空航天局(NASA)的航天飛機任務(wù)，還兩次發(fā)生事故，致使14位航天員犧牲，商業(yè)公司如何能確保萬無一失？

　　還有一部分人認為，離開地球引力束縛需要極大的速度增量，因此太空飛行成本極高，根本不是個人可以支付得起的，這就是為什么國際空間站在接收了7個旅游者后，就沒有后續(xù)旅游者了。

　　從某種意義上來說，這些擔(dān)心并不是沒有道理。

　　首先，關(guān)于人員的安全性，商業(yè)載人飛行與政府載人航天計劃完全不同。政府載人航天計劃花的是納稅人的錢，航天員上天是在執(zhí)行國家任務(wù)，因此必須做到萬無一失。但商業(yè)航天不同，游客是自費購票，具有承擔(dān)風(fēng)險的心理準(zhǔn)備。參照商業(yè)航空的標(biāo)準(zhǔn)，游客與駕駛員、乘務(wù)員同生死，共同承擔(dān)失事的風(fēng)險，且有保險公司設(shè)立保險。因此，商業(yè)太空旅游項目，具有比政府載人航天任務(wù)更高的風(fēng)險承受能力。不會因為個別任務(wù)的失敗，造成整個市場受到毀滅性的影響。

　　其次是關(guān)于成本，這確實是一個非常重要的問題。對政府載人航天任務(wù)而言，為了確保萬無一失，在研制過程中，從設(shè)計、試驗到生產(chǎn)都做了最全面的考慮，包括大量的同構(gòu)和異構(gòu)冗余設(shè)計，各種加嚴的地面試驗，以及多種規(guī)避風(fēng)險的措施等，所有這些往往都是不計成本的，這也是政府載人航天任務(wù)成本非常高的原因之一。目前國際空間站仍然對旅游者開放，但一次飛行的報價在5700萬美元左右，居高不下。這樣的高成本既不符合市場需求，也無法做到根據(jù)市場需求而調(diào)整，因此是無法持續(xù)的，根本不能建立起一個可以自我發(fā)展的商業(yè)生態(tài)。而目前維珍銀河、藍色起源和SpaceX，最主要的技術(shù)突破和創(chuàng)新，都是為了降低成本。它們分別采用了水平起飛水平著陸、單級單發(fā)動機火箭發(fā)射和陸上回收以及低成本多發(fā)動機并聯(lián)和海上回收等不同的技術(shù)方案，做到了火箭和載人艙最大限度的重復(fù)利用。此外，維珍銀河和藍色起源，都采取了先飛到100千米附近的臨近空間作為第一步太空旅游的方案，以最大限度地降低成本，和剛好能進入太空的門檻為目標(biāo)，建立商業(yè)生態(tài)。促使載人太空旅游能夠由簡入繁、一步一個腳印地發(fā)展起來。

　　在近地軌道開設(shè)太空旅館

　　將人送到100千米左右高度的太空邊界，并獲得幾分鐘的微重力環(huán)境體驗，并不是維珍銀河與藍色起源2個公司創(chuàng)始人的最終目標(biāo)。但是這個目標(biāo)的實現(xiàn)，可以為他們建立起后續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。那么，他們后續(xù)的目標(biāo)是什么呢？

　　下一個目標(biāo)，是近地軌道太空旅館。在幾百千米高的軌道上，以7.6千米/秒的速度運行，飛行器就不會因地球的引力掉下來，這也被稱為第一宇宙速度。2020年8月，美國曾發(fā)布藍皮書《太空探索的新紀(jì)元》，其中明確將近地軌道向商業(yè)太空旅游開放。也就是說，美國商業(yè)公司可以自行建造近地軌道的太空旅館，并在那里開展太空旅游業(yè)務(wù)。

　　這將是一個什么樣的旅館？首先它不會是國際空間站那樣龐大的科研設(shè)施。其次，太空旅館或許會通過自旋來制造人工的重力(實際上是自旋帶來的離心力)以避免微重力環(huán)境對人的生理影響。這里必須要說明的是，太空旅游的目的不是為了體驗微重力，相反應(yīng)盡可能使旅客避免長時間處于微重力環(huán)境，這可能是太空旅游必須要考慮的因素之一。

　　微重力的環(huán)境一定會出現(xiàn)在載人飛船入軌后以及與太空旅館對接的前后。但是，一旦旅客進入太空旅館，就應(yīng)該擺脫微重力環(huán)境，盡情地觀賞地球和深邃的宇宙的景色，而不至于因微重力環(huán)境產(chǎn)生眩暈、嘔吐等生理反應(yīng)，影響在太空中有限的幾天度假時光。

　　更遠的目標(biāo)是開展商業(yè)月面旅游

　　在近地軌道太空旅游的基礎(chǔ)上，月球旅游會很快地發(fā)展起來。應(yīng)該說，如果僅是環(huán)月旅游，目前人類的技術(shù)完全可以做到。SpaceX就以1.7億美元的價格將一艘飛往月球的星艦飛

　　船(Starship)出售給了日本富商前澤友作，飛行任務(wù)預(yù)計在幾年后實施。但那是從地球直接起飛，繞月球飛行數(shù)圈，再飛回地球。而比較容易的做法是以一艘來往于地球近地軌道旅館和月球軌道之間的穿梭飛船接送旅客到月球?qū)嵤┉h(huán)月旅游。

　　該飛船可以在月球軌道附近加注在月面上生產(chǎn)出來的燃料。這樣比將燃料從地球表面帶上來要便宜得多，可以極大地降低成本。但前提是要完成從月壤中提取燃料的技術(shù)和在軌加注關(guān)鍵技術(shù)的突破。幸運的是，這兩項技術(shù)正是世界上很多新航天企業(yè)正在努力的方向。

　　更遠的目標(biāo)，則是在月面上建設(shè)月球旅店，開展商業(yè)的月面旅游。

　　通過持續(xù)多天的近地軌道旅游，以及飛往月球的環(huán)月旅游，人類已經(jīng)可以獲得更大的視野。在國際空間站上，就有一個360度的全景觀察窗。這次藍色起源公司的載人飛船上為每一位乘客安排了一個高度達1米的大觀景窗。所有進入過太空的航天員，對從太空欣賞地球的美景都有難忘的經(jīng)歷。特別是那27位阿波羅航天員，他們對從那么遠的距離欣賞地球有過很多論述：在那個距離上，你已經(jīng)看不到任何國家的邊界，也聽不到任何喧鬧和爭吵，地球就是一顆藍色的美麗行星在那里孤獨的旋轉(zhuǎn)，那是我們?nèi)祟惖募覉@。我們?nèi)祟惢蛟S是太陽系當(dāng)中唯一的智慧物種，我們有責(zé)任將地球家園保護好，讓人類創(chuàng)造的燦爛文明得以永續(xù)發(fā)展。

　　在2021年7月20日，這一切美好篇章的第一頁已經(jīng)翻開。

　　(作者系中國空間科學(xué)學(xué)會理事長、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員)