维珍银河:布兰森通往太空旅游的漫长曲折路
过去15年多时间里,维珍银河(Virgin Galactic)一直在筹备开办往返太空边缘的收费载客服务。我们在此回顾理查德·布兰森爵士(Sir Richard Branson)实现儿时梦想的这段漫长而曲折的道路。
1990年代初,知名航天工程师伯特·鲁坦(Burt Rutan)给自己订下一个挑战:设计一架太空飞机。
鲁坦在2004年回忆说:“我要试一下,我要干起来。”
与诸多前人与来者一样,“普通人”无法登上太空是他做这事情的源动力。所谓“普通人”,实际上在说没有政府资助的宇航员。
鲁坦解释说:“小孩梦想能上去(太空)看这(地球的)风景——而我还把自己当小孩——可是在过去25年,这样的愿望,这样的梦想,不断在萎缩,越来越明显。”
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这位工程师认为,这样的旅程体验得跟搭乘飞机差不多,而不是像个大冒险家一样,搭乘火箭发射升空,张着降落伞下来。
他的努力成果被命名为宇宙飞船一号(SpaceShipOne)。鲁坦从1950至1960年代的X-15高海拔试验机获得灵感。
2004年6月21日,他的飞船迈向历史里程碑,执行了首次私人资助的载人航天飞行。
长8.5米的飞船从加利福尼亚州莫哈韦沙漠(Mojave Desert, California)上的一条飞机跑道启航,它被挂在名叫白骑士(White Knight)的飞机底下。在离地14公里处,宇宙飞船一号脱离“母舰”,自身发动机马上点火。
载着试飞员迈克·梅尔维尔(Mike Melvill)的飞船急速爬升,最终到达刚好高于海拔100公里之处,也就是正式的太空边缘。
梅尔维尔体验过无重状态后,飞船重返大气层。返回过程中,宇宙飞船一号按计划改变飞船形状,让增加风阻并维持稳定性的设计起作用。这就是所谓的“羽毛系统”。
接下来的几次成功试飞里,这艘飞船还赢得太空企业家彼得·戴曼迪斯(Peter Diamandis)创办的X大奖(X-Prize),奖金1000万美元。奖项设立目的是要激发太空旅游行业发展。
公众获邀旁观飞行过程,但这艘飞船不止给他们留下深刻印象——维珍(Virgin)系列企业创办人布兰森爵士也在密切注视这艘飞船,正要对飞船及其技术孤注一掷。
2004年9月,布兰森爵士宣布,将利用以宇宙飞船一号为蓝本的飞船,提供商业太空航班。在伦敦举行的新闻发布会上,这位英国企业家说,一张维珍银河的机票,将让消费者的钱包烧掉20万美元。
在鲁坦的陪同下,布兰森爵士说:“我们希望在未来几年间创造数以千计的宇航员,让他们梦想成真,从高处一睹我们星球的壮丽风采,繁星的荣耀,还有无重状态的震撼感受。”
发布会过后不久,露坦与布兰森爵士成立飞船公司(The Spaceship Company),接收鲁坦名下企业缩尺复合体(Scaled Composites)开发的技术,以供维珍银河太空旅游业务之用。当时,维珍集团计划在2007年把旅客送上太空。
可这飞船不能只是把宇宙飞船一号稍作改良,虽然它赢得了X大奖,但它只能搭乘一名飞行员。布兰森爵士希望一次过让八个人——两名飞行员和六名乘客——参与次轨道飞行。
那么,维珍的飞船得比前任大许多,搭载它的白骑士飞机也须加以改装。工程师们也想开发马力更大的发动机,把飞船送到太空边缘。
2006年9月,也就是伦敦那场维珍银河发布会后两年,布兰森爵士在纽约发布了宇宙飞船二号(SpaceShipTwo)的模型。
维珍银河本来还希望在接下来几年重复办这样的活动,让新闻记者和其他宾客围着模型团团转。公司想要逐一展示飞船的功能,例如是那让搭客把辽阔星空与宽广大地尽收眼底的窗户。
他们详细介绍付费乘客能如何解开安全带,在微重力状态下翻跟斗,凡此种种给潜在顾客勾勒出一幅吸引的图画。只是,幕后形势却不总是一面大好。
2007年7月,缩尺复合体遭遇不测,在给宇宙飞船二号测试火箭部件期间发生爆炸,造成三名雇员死亡,三人重伤。
事故发生后,缩尺复合体把马达开发转交内华达山脉公司(Sierra Nevada Corporation)承包。
飞船的火箭马达设计采用称为端羟基聚丁二烯(HTPB)的橡胶型固态燃料,辅以一氧化二氮(nitrous oxide)作为氧化剂(燃料助燃剂)。这种在不同阶段投放不同推进剂的设计——在此案例中是固体加液体——被称为混合式火箭马达(hybrid rocket motor)。
这样的马达得有能力承受至少一分钟的持续焚烧。
第一艘宇宙飞船二号被命名为维珍银河企业号(VSS Enterprise),于2010年投入测试。首先是各种地面测试,然后是负重飞行,搭载在白骑士二号运载飞机下面飞行,但飞船中途不会脱离飞机。
同年10月,飞船首次由运载飞机于半空中投放,安全滑翔降落莫哈韦航天航空港(Mojave Air and Space Port)。
企业号于2013年4月首次自力飞行,由马克·斯塔奇(Mark Stucky)执飞,迈克尔·艾尔斯伯里(Michael Alsbury)担任副驾驶。飞船在莫哈韦沙漠上空成功以超音速飞行。
布兰森爵士当时评价说:“今天成功以超音速飞行,开启了迅速扩张飞船的动力飞行包线(flight envelope)的可能,在今年年底实现全面太空飞行的目标变得非常可行。”
“今天我们见证着历史诞生,我为参与其中的各位感到无比自豪。”
然而,维珍银河不太满意发动机原型的震荡,它们与内华达山脉公司的合作关系又在2014年结束,火箭开发只能收回自家旗下。公司同时宣布将改变火箭燃料,从橡胶型换成塑胶型的热塑聚酰胺( thermoplastic polyamide )。
2014年10月,企业号从莫哈韦航天港起飞,执行第55次试飞,以测试新的塑胶燃料。
然而,从运载飞机松绑后11秒钟,企业号解体,副驾驶艾尔斯伯里不幸身亡。
飞行员彼得·西博尔德(Peter Siebold)身受重伤,但得以幸存。飞船解体之际,他解开座椅的安全带。当他在半空中失去知觉时,降落伞自动打开,他最终安全降落在沙漠里。
美国国家运输安全委员会(NTSB)调查认定,飞船其中一块用以减慢下降速度的“羽毛”过早启动,导致飞船解体。
事件过后,布兰森爵士当着记者承诺,要是导致坠机的问题能被克服,“我们必将让梦想延续下去”。2016年2月,第二架维珍银河飞船面世,由英国物理学家霍金教授(Prof Stephen Hawking)取名团结号(VSS Unity)。
虽然那次致命事故与发动机毫无关系,团结号还是采用了原来的橡胶原料HTPB。
经过几次滑翔与自力飞行后,2018年12月13日,团结号首次触及太空边缘,飞越海拔80公里上空——那是个别团体承认为外太空的高度。
2021年7月,布兰森爵士终于坐上他在团结号上的座席,飞行到85公里高空。
然而,最广为接受的太空边缘是海拔100公里的卡门线(Karman line)。这是给航天活动做记录的国际航空联合会(Fédération Aéronautique Internationale, FAI)所承认的高度。
布兰森博士在太空旅游行业的竞争对手——亚马逊(Amazon)创办人贝佐斯(Jeff Bezos)——正寻求从他的飞船新牧羊人号(New Shepard)上赚取本钱。新牧羊人号预定将运送旅客飞至卡门线以上。
但是也有人指出,从顾客体验来讲,这样做意义不大。他们还是能感受到无重状态,一边自由地漂浮着,一边欣赏壮丽景色。
对于那些有零钱可花的人来说,这已经值回票价。