【远望观察】黄志澄："SpaceX+NASA"：开创太空探索新模式

SpaceX+NASA 开创太空探索新模式

远望智库特约研究员  黄志澄

        4月27日，SpaceX公司创始人埃隆•马斯克(Elon Musk)于在推特上宣布：公司计划最早于2018年用“重型猎鹰火箭”发射无人“红龙”（Red Dragon）飞船抵达火星。“红龙”是正在研发的二代龙飞船（Dragon V2）的火星版本。他说，将会派第二代“龙”飞船执行这项任务。“第二代龙飞船的设计，是让它能在太阳系的任何星球上降陆。“红龙”火星任务是其首次试飞。”这是SpaceX公司首次预定火星任务的日期，而该公司还致力于研制实现载人抵达火星的技术。同时，马斯克表示今年9月份将在国际宇航大会上，详细公布代号为MCT（Mars Colonial Transporter）的一整套火星计划。

    马斯克声称“红龙飞船可以根据着陆地点的不同，向火星表面运送2-4吨不等的有效载荷”。事实上，即使是最低的2吨载荷，也已经超过了人类历史上所有的向火星表面的一次性投送能力，之前送上火星表面最重的载荷是于2011年发射，2012年着陆火星，并至今仍在正常工作的“好奇号”火星科学实验室，重量为899kg，并采用十分复杂的“天空升降机”登陆火星。“红龙“的运载能力在理想情况下可以运送四辆“好奇号”前往火星。马斯克还声称，得益于重型猎鹰火箭的强大运载能力，“红龙“飞船几乎可以前往太阳系中任何地点。它不只可以着陆在火星上，也可以着陆在月球上，甚至着陆在木星的第二个卫星上。根据SpaceX公司的资料，“重型猎鹰火箭”的地火转移轨道（MTO）运载能力为13吨，考虑到未来更换比冲更大的先进上面级的可能，这个运力还可能增加。

Elon Musk in Dragon 2 spacecraft.

    事实上，“天空升降机”已经不适用更重的飞船在火星上的着陆。“红龙”在火星表面的软着陆，主要依靠它侧壁的8台SuperDracos液体发动机，这种发动机能在点火指令下达的100毫秒内达到全推力状态，并且根据飞船传感器和飞控系统的数据，实时调整推力和姿态。SuperDracos现阶段主要用于载人龙飞船的上升段逃逸系统。之前SpaceX成功地进行了载人“龙”飞船的发射台逃逸实验。如果此次火星着陆任务成功，将会帮助SpaceX公司实现将更大载荷采用反推系统送往火星表面的能力。

    这次SpaceX公司发布火星任务时，正值我国宣布在2020年进行火星探测计划后不久，从而引起了公众和媒体的广泛关切。有人对SpaceX公司的宣布表示赞赏，但也有人对SpaceX公司能否完成如此复杂的任务表示怀疑？的确，只靠一家私营的SpaceX公司完成这样的任务是十分困难的，但它背后，却有美国宇航局（NASA）的全面支持。

    早在2011年，在NASA Ames中心成立的SpaceX公司和NASA联合团队，完成了用“龙”飞船登陆火星的可行性论证报告。报告认为：用“重型猎鹰火箭”发射 “红龙”飞船登陆火星是探测火星的效费比很高的途径。在这之后，NASA Ames中心、喷气推进实验室（JPL）、Langley中心，在“红龙”飞船的进入、下降和着陆(EDL)技术和搭载的科学载荷方面，进行了一系列的研究试验。

    2014年12月，SpaceX公司与NASA签订了“商业航天能力合作协议（Collaborations for Commercial Space Capabilities ，CCSC)”。这种协议是一种无资助的航天活动协议（Unfunded Space Act Agreement），它是NASA的太空技术任务部的先进概念计划的一部分。其内容包括火星着陆技术和最终人类在火星生活等两方面，并要求在2017年3月完成。今年4月25日和26日，NASA和SpaceX公司两次修改协议，明确任务目标将面向“红龙”飞船登陆火星任务。4月27日，NASA副局长 Dava Newman 对修正的协议作了说明：“作为从SpaceX公司得到火星进入、下降和着陆的数据， NASA 将对”无人“龙”飞船在火星着陆提供技术支持。“

    由此可见，虽然此次任务主要是SpaceX的任务，但也将为NASA未来载人火星任务的着陆过程收集相关数据，并为NASA搭载一系列科学载荷。对于NASA来说，此次任务将会对2030后实现载人火星登陆计划，提供技术试验数据和充实其对火星的认知。与以往NASA全资资助形式不同， NASA对这次任务并不提供任何资金，但是却会为此次任务免费提供一切尽可能的技术支持。这些技术支持包括深空通信、遥测、导航和轨迹设计，EDL系统分析和工程支持，火星进入的气动力和气动数据库，一般的星际任务的硬件和行星保护的咨询和建议等等。

    目前要判断SpaceX公司的“红龙”飞船登陆火星任务的成功，是否会在多大程度上改变NASA原定的载人火星计划，为时尚早，但可以肯定地说，SpaceX +NASA的合作模式，开创了人类太空探索的一种新模式。无疑，私营商业航天公司的参与，将为太空探索提供了一条加快进度、降低成本、分担风险的有效途径。

作者简介

黄志澄，空气动力学家、航天技术专家、技术评论家。长期从事空气动力学、航天发展战略研究，为我国大型试验基地建设、载人航天方案论证、新型航天器研制做出了突出贡献。近十年来从事科学、技术与社会(STS)等宏观科学领域研究，所取得的成就在国内外有较大影响。

作者黄志澄的更多文章，请点击以下链接查阅：

---

前沿君微信：tech9999

投稿邮箱：[e-mail]

【战略前沿技术】一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看：

【习/xi】【双创】【虚拟/VR】【预见2016】【物联网/Iot】【马斯克/Musk】【采办/acquisition】【抵消/offset】【水下/undersea】【轰炸机/bomber】【能源/energy】【电池/cell】【凯文/kevin】【战争/war】【云/cloud】【排名/rank】【博士/doctor】【王喜文/xiwen】【黄志澄/zhicheng】【贺飞/hefei】【李萍/liping】【纳米/nano】【基金/fund】【机器人/robot】【俄/Russia】【加/plus】【量子/Quantum】【数据/data】【无人/UAV】【革命/revolution】【转化/transfer】【谷歌/google】【工业4.0/industry】【神盾/DARPA】【颠覆/disruptive】【3D/4D】【硅谷/silicon】【石墨烯/graphene】【智能制造/inte manu】【智能/AI】】【军民/integration】【激光/laser】【智库/tank】其他主题系列陆续整理中，敬请期待……