有钱就是任性?富豪间的太空竞赛是怎么一回事,又与我们有何关系?

维珍集团创办人布兰森(Richard Branson),和亚马逊公司创办人贝佐斯(Jeff Bezos),上个月相继搭乘自家公司太空船飞上太空,成了备受瞩目的焦点。

然而可能是因为两位富豪本身的财力与名气,让这场太空公司竞争被自家老板抢尽锋头,很多相关讨论话题都聚焦在布兰森和贝佐斯展现「有钱人的任性」、「搭乘富豪版大怒神」之类的。但这两次太空任务的成功对于太空发展的未来,以及并非超级富豪的我们,背后的意义远不只是「富豪间的炫富」那么简单。

这是第一次有人到太空观光吗?

布兰森和贝佐斯的竞争,看起来好像是为了抢先争夺「太空人」的头衔,但事实上布兰森、贝佐斯和这次一同上太空的人,并不是第一批到太空的游客。第一位「太空观光客」早在2001年就付费搭乘俄罗斯联盟号(Soyuz)太空船上过太空了,在2001至2009年间,也陆续有人透过这样的方式到国际空间站体验太空生活。

有钱就是任性?富豪间的太空竞赛是怎么一回事,又与我们有何关系?插图联盟号太空船。

然而不论是联盟号或是国际空间站,都不是为接待观光客而打造的,职业的太空人也有很多的任务和工作要进行。因此其实这样的太空旅游方式,有点像搭着公务车是跑去别人的办公室观光,想必不适合大量开放。另一方面,用这样管道上太空的人,需要通过基本的训练,身体条件的限制也会比较严格。
综合前面的因素,使即便有许多财力雄厚的人想上太空旅游,能实际前往太空一游的人还是少之又少,这样「供不应求」的情况,也让布兰森、贝佐斯等太空公司老板看见商机。

维珍银河和蓝色起源的太空观光竞争

也许比大家想像中早很多,贝佐斯其实早在公元2000年就成立了蓝色起源(Blue Origin)公司,而布兰森则是在2004年成立维珍银河(Virgin Galatic)。两家公司都经过了多年的研发,才终于在今年七月用自己研制的火箭完成首次的商业太空任务。可以想像在这之前,两家公司在几乎没有任何收益的情况下,投入的资本有多大!也必须说这样的事的确应该也只有像布兰森、贝佐斯这样同时拥有惊人财力,又对太空充满热忱的企业家才可能办得到。

有钱就是任性?富豪间的太空竞赛是怎么一回事,又与我们有何关系?插图(1)美国网络巨头亚马逊公司创办人贝佐斯。
有钱就是任性?富豪间的太空竞赛是怎么一回事,又与我们有何关系?插图(2)英国维珍集团董事长布兰森。

而这次的商业太空竞赛,与其说是布兰森和贝佐斯在较劲谁能先上太空,不如说是维珍银河和蓝色起源这两家公司,在太空观光市场竞争先机,也是一次打响知名度与博得关注的大型宣传。
不过,同样是完成短时间的载人太空飞行,两家公司使用的方式却截然不同。接着就让我们简单认识维珍银河和蓝色起源,以及它们在这次的载人飞行采取的策略各自有哪些特点吧。

维珍银河与太空船二号

维珍银河的主要业务就是聚焦于太空观光,而像是小型卫星发射这样的任务,维珍集团旗下则有另有一家名为维珍轨道(Virgin Orbit)的公司经营。

有钱就是任性?富豪间的太空竞赛是怎么一回事,又与我们有何关系?插图(3)悬挂在白骑士二号飞机上的太空船二号。

而此次维珍银河执行任务的太空船,名为太空船二号(SpaceShip Two),最大的特色就是采用「机载空中发射」。出发时,太空船会先悬挂在一架名为白骑士二号(White Knight 2)的特制飞机上。由白骑士二号挂着太空船二号,像是一般飞机一样起飞,将太空船送到约14公里的高空,并在到达指定位置后释放太空船。
太空船二号从飞机释放后,会点燃火箭引擎开始快速向上爬升大约一分钟。火箭引擎关闭后,太空船就会呈抛体运动,并随者惯性爬升到约90公里高的顶点。直到太空船一路再次重返浓厚的大气为止。
从火箭引擎关闭到落回较浓厚的大气这四分钟,太空船上的乘客就能感受失重状态,体验太空中漂浮的感觉,同时太空船二号也会刻意将飞行姿态调整为「倒飞」的样子,让乘客可以从飞机顶部与侧面的窗户鸟瞰地球。此外太空船二号将尾翼设计成可变形的形式,让太空船能够在重返大气的不同阶段中提供良好的控制。
飞行的最后阶段,飞行员会驾驶太空船以无动力滑翔的方式返回机场降落,完成任务。

有钱就是任性?富豪间的太空竞赛是怎么一回事,又与我们有何关系?插图(4)太空船二号飞行剖面。

而另一个有趣的地方是,太空船二号基本上是纯手动驾驶的飞行器,甚至连太空船的控制系统也不是采取今日多数飞机使用的线传飞控(Fly by wire),而是传统的机械式操控,可说是尖端科技与传统飞行技术的结合,相当特别。

蓝色起源与新雪帕德号

不同于维珍银河,蓝色起源的业务范畴就不局限于太空观光,火箭和火箭引擎的设计与制造也是该公司的业务,像是美国的联合发射联盟(ULA)下的下一代的主力运载火箭火神号(Vulcan),就将采用蓝色起源公司设计的BE4火箭引擎。同时蓝色起源也正在设计一型可重复使用的重型运载火箭──新葛伦号(New Glenn)。总体而言,蓝色起源的业务范围相对与知名的SpaceX比较类似,是一家服务范围相当广的太空公司。
而这次包含贝佐斯在内的四位乘客,所搭乘的新雪帕德(New Shepard)号,是垂直发射式的火箭,也是目前最常见的火箭形式。火箭本身为单节式,使用液态氢、液态氧做为推进剂。而乘客所乘坐的太空舱则在火箭推进器顶部,每次旅程最多可以乘坐六位乘客。与太空船二号截然不同的是,新雪帕德号是全程自动控制的,因此太空舱内所有人都不用做任何操作,就能完成整趟旅程。
搭乘新雪帕德号整趟旅程大约只有十分钟,火箭发射后引擎会持续点燃大约140秒,在火箭熄火后,太空舱就会自动与推进器分离,进入抛物线的轨道。太空舱飞行的最大高度大约会来到110公里,与飞行高度大约90公里的太空船二号相比,新雪帕德号有越过100公里高的「卡门线」。至于乘客体验失重状态的时间,则与太空船二号差不多都是四分钟,因此两者实际上在太空中的体验与视野应该是相差不远的。而新雪帕德号太空舱返回大气的方式,则是利用三具降落伞进行减速,缓缓飘回地面降落。
另一方面,由于推进器下落时的阻力较小,新雪帕德号的推进器会比太空舱还早返回地面。而新雪帕德号的推进器拥有如同钢铁人般「悬停降落」的本领,在降落的最后一刻,推进器会用自身火箭动力悬浮于降落基地上方再缓缓落地,相当壮观。有趣的是,虽然火箭用自身动力垂直降落是SpaceX猎鹰九号火箭(Falcon9)的招牌,但其实2015年11月时,新雪帕德号硬是比猎鹰九号早了一个月达成这样的成就喔!不过由于猎鹰九号是轨道发射载具,飞行的速度和高度都远高于几乎只是直上直下的新雪帕德号,因此两者技术上的难度其实还是有不小的差距。

有钱就是任性?富豪间的太空竞赛是怎么一回事,又与我们有何关系?插图(5)悬停降落中的新雪帕德火箭。图/NASA Flight Opportunities

此外,新雪帕德火箭拥有相当好的安全设计。举例来说,如果推进器在发射过程中发生问题、可能有爆炸风险时,太空舱本身设有的逃生火箭就可以将太空舱带离推进器并安全降落。另外在这次载人任务成功前,新雪帕德号也已经累积了15次成功的无人试飞任务。

私人公司百花齐放的新太空时代

由于成本和技术难度都非常高,在过去,发射火箭到太空可说是只有倾国家之力(而且是少数的大国)才有办法完成的事。然而近十年,这样的状况有了相当大的变化。
除了维珍银河、蓝色起源在太空观光的领域取得了初步的成功,马斯克(Elon Musk)成立的SpaceX也已经在过去十几年间完成了卫星发射、空间站补给、低地球轨道载人太空飞行等等,只有少数「国家」完成过的壮举。另外,这几年新兴的太空公司也如雨后春笋般地冒出,也都希望能在太空市场中杀出一片天。

商业太空发展这能为我们带来什么好处呢?

首先,商业太空公司的发展会使许多新的市场被开辟与创造,而新市场的出现就会吸引更多人与更多企业投入其中,带来很多新的可能性。例如在这次维珍银河与蓝色起源所竞争的「太空观光业」,就是过去不曾出现过的新事物,而像是订阅式卫星网际网络服务、商业太空望远镜等等,也都是正逐渐成形的「新太空服务」。
再来,商业发展下由于企业的相互竞争与追求获利,会让前往太空的成本持续降低。过去需要几千万甚至上亿美金才能够让自己的卫星上太空,现在最低甚至一百万美金有找。而私人太空公司也正设计着更多可重复使用的太空载具,期望进一步压低前往太空的成本。如同马斯克说,如果飞机是一种不可重复使用的交通工具,那么一张机票的价格想必会贵的不可思议。过去太空

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