这几天,马斯克和他的太空行动再次成为热门话题。

美国东部时间9月12日6点12分(北京时间18点12分),乘坐“耐力龙”飞船执行“北极星黎明”任务的美国亿万富翁艾萨克·曼和工程师莎拉·吉利斯相继出现。花了十分钟完成了历史上首次“民用太空行走”,再次创造了历史。

图1“北极星黎明”任务直播,艾萨克曼离开舱的那一刻(来源:)

自 9 月 10 日推出以来,北极星黎明已经创造了一系列记录:

不少报道援引外媒的说法称,这创下了阿波罗计划以来的最高纪录。事实上,特定时间段内的记录很难被称为记录,尤其是世界上有很多人对阿波罗登月提出质疑。使用“地球轨道”更为严格。

在这次历史性的太空行走当天,载人龙飞船和其他三艘飞船上的宇航员共同创造了另一项新纪录。北京时间凌晨发射的联盟号MS-26飞船上有两名俄罗斯人和一名美国人,中国空间站上有三名中国人,国际空间站上有六名美国人(包括波音飞船上的两名滞留宇航员)和三名宇航员。俄罗斯人加上执行北极星黎明任务的四名美国人,历史上首次使太空人口达到 19 人!

人类花了超过63年的时间才将太空人口从零增加到19人。详情见下表:

注:以上统计不包括亚轨道载人飞行的和平记录,与空间站对接的航天器未列出。 (可放大查看)

如果你仔细观察上表,你可能会发现,从1995年到2021年,太空人口记录停滞了26.5年。正是中国空间站和龙飞船的出现,使得太空人口增长取得了突破。这也反映出中国和马斯克已经成为世界载人航天发展的主要推动力。

中国载人航天是近几十年来国力不断增强的结果,其发展道路与美国、苏联的国家战略颇为相似。那么,马斯克是如何突然崛起的呢?

如果你关注它过去20年的成长经历,你会发现它成功的主要因素是以商业思维为指导的持续创新。涉足载人航天的结果就是很多传统的东西被打破,被新的观念所取代。我们不妨盘点一下。

载人龙飞船(来源:)

整体设计是载人龙飞船最大的创新。它是第一艘实现7座可重复使用两舱设计和推式逃逸动力着陆综合推进系统的载人航天器。但由于NASA的谨慎和需求不足,动力着陆和全座飞行尚未实现。事实上,只有能够覆盖整个发射过程的推动式逃生才算创新。大型两舱动力着陆是前苏联规划的“超级联盟号”(又称黎明号)航天器的第一个概念。然而,它拥有许多新技术,并且由于苏联解体和资金耗尽,该项目无果而终,最终在近20年后被载人龙飞船实现。

载人龙飞船太空中单穹顶形玻璃观察窗实拍(图片来源:)

载人龙飞船具有无整流罩发射、非加压货舱、激光3D打印发动机、半封闭舱壁太阳能电池阵、单穹顶形玻璃观察窗、触摸屏仪表和操作面板、各种新材料。使用等等都不是颠覆性创新。其中一些是在航空航天时代早期使用但后来被淘汰的设计。这些局部创新或微创新恰到好处地应用在龙飞船上,使其与其他飞船有着明显的区别,从而呈现出各种科幻色彩。

宇航服(左为室内服,右为舱外服)(来源:)

此次商业航天飞行所使用的舱外宇航服也秉承了马斯克一贯的商业思维。与传统舱外航天服相比,它取消了便携式生命支持系统,大大简化了功能,并采用了大量新材料和智能技术,使其成为史上最轻、最时尚的舱外航天服。对于太空游客来说,走出舱的目的不是工作,而是体验。无需远离舱门,无需使用工具,无需花费七八个小时。一根供氧、供电的脐带比昂贵且笨重的“救生背包”更合理。这时候减法也是创新的。

值得一提的是,北极星黎明号船员在发射时也穿着这套宇航服,这意味着这款舱外宇航服足够轻,可以作为室内宇航服使用。下一步计划将其开发成舱内外通用宇航服,供国际空间站乘员使用。这又是一个突破。未来,载人龙飞船和宇航服都将不断发展。我们拭目以待。

载人航天技术持续创新的动力不是创新本身,而是商业逻辑,这是满足需求、降低成本、提升用户体验的核心目标。技术只有适用才能体现其价值。已经被淘汰的旧技术也可能成为新条件下的最优方案,比如发动机并联。这是一个简单的逻辑,但做起来并不容易。我们需要跳出旧思维的框框,大胆激进,保持理性,尊重自然规律。这就是为什么您脱颖而出并继续从人群中脱颖而出。

回到载人航天的话题。星辰大海一直是人类终极而浪漫的梦想。但在现实中,普通人与太空的距离就像星星一样遥远。商业航空航天的蓬勃发展需要足够大的市场的支持。载人航天的困境在于,科研、军事、通信、遥感等商业应用其实都是虚假需求,因为除了需要人类参与的医学研究外,使用无人航天器比宇航员在太空更简单、更安全、更安全。成本更低。载人的理由不充分,虚假的需求无法带来真正的商业价值。

载人航天应用只有一种是无人航天器无法替代的,那就是太空旅游。自2001年启动太空旅游以来,已有20多人进行了轨道飞行,44人参加了突破卡门线(100公里)的亚轨道飞行。目前这仍然是一个高端小众市场,但潜在用户基数巨大,价格的降低将导致市场规模呈指数级扩张。太空旅游是商业载人航天建立的原因,也是未来的核心业务。

数据显示,2000年至2009年,联盟号飞船每个座位的价格为2000万美元至3500万美元,太空游客人数为8人。 2010年至2019年,俄罗斯不断提高物价,物价飙升至8500万美元,而游客数量却降至零。 2020年以来,由于低成本龙飞船的加入,不到5年时间,太空游客数量就达到了14人,其中龙飞船上的游客有12人。我们可以看到价格对市场规模的影响。

根据多家市场公司提供的信息,2023年全球太空旅游市场规模约为8亿美元,预计2030年至2034年将增长至4-120亿美元(各公司数据有所不同)。虽然规模仍然有限,但增长速度却非常可观。未来,如果星舰级可重复使用太空运输工具成熟,单座价格下降两个数量级至数十万美元,市场将迎来爆发式增长。

太空旅游无疑将成为商业航天的下一个趋​​势。这是由底层业务逻辑决定的。

美国在开发商业载人航天和太空旅游市场方面处于领先地位。许多参与者非常积极,已经开始布局新一代载人运输工具和商业空间站。以这次成功商业太空行走为标志,美国载人航天商业化步伐明显加快。

除了龙和星舰,以及波音公司的飞船外, Space(前内华达山脉公司)的载人版追梦者小型航天飞机可能会成为下一个商业载人交通工具。 Axiom 、Blue 、(与空客合作)、Vast 等公司都宣布了商业空间站计划。

Axiom 空间站是所有商业空间站中技术最成熟、发展最快的。它与 NASA 于 2020 年达成协议,发射三个模块并将其与国际空间站对接。在国际空间站退役并重新进入大气层之前,它将分离并独立运行。其第一个模块计划于 2026 年下半年推出。

未来是中美竞争的时代。我国商业航天正处于快速发展阶段,目前已渐趋完善。然而,中国在商业载人航天方面几乎是空白,太空旅游与美国的差距更大。从长远来看,这是一个不容忽视的领域。我们应该有所作为。

事实上,中国不少商业航天企业并没有忽视这一领域。许多公司发布了载人航天器或太空旅游飞行器的概念。但真正作为项目实施的唯一一家是混合型公司中国航天。

中国航天亚轨道飞船计划2027年首飞,2028年开始载人航天旅行,预计单人每次出行费用200万至300万元。它是使用单级火箭发射的。旅游客舱设有4个全景窗户,每个航班可容纳7名乘客。在10分钟的飞行过程中,乘客将在100公里的高度穿越卡门线,体验3分钟的失重状态。最后,旅游舱通过降落伞安全着陆。

空间站低成本货运系统方案征集公告官网截图(来源:CMS)

中国政府航天局近年来也开始采取行动。 2023年5月16日,国家载人航天工程办公室在官网发布公告,向全社会征求空间站低成本货物运输系统总体方案。紫微宇通、微星、星际发展、东方航天等民营企业等9家单位提交了10份方案。 9月,载人航天工程办公室宣布,中科院微小卫星创新研究院、航天科技五院、八院、中航工业成都飞机设计院等四家单位获得工程支撑并进入详细设计计划的阶段。

不幸的是,所有私营公司都被消灭了。但这是一个好的开始,希望总结经验后继续推广。

商业载人航天作为商业航天的重要组成部分,具有重大战略意义。我国商业航天企业已初具规模,进入载人领域的条件已经成熟。下一步,如果我们能够制定合理的政策,协调政府和市场资源,充分发挥我们的制度、市场规模、供应链优势,赶上甚至超越美国也不是没有道理的。

以下是我的几点建议,供有关部门参考:

首先,我们可以充分借鉴NASA国际空间站商业运输项目的成功经验,加大中国空间站的开放力度。我们不仅可以征求低成本的航天器设计方案,还可以向NASA学习,直接购买供应服务,开发低成本的商业货运和运载火箭。人宇宙飞船。空间站二期工程可为太空旅游扩展舱预留空间,该扩展舱将由商业航天公司开发、发射和运营。

此外,空间站共轨航天器也可以开放商业化。空间站为各种同轨商业航天器提供物资和维护,实际上是一个很好的商业模式。总之,空间站是载人航天商业化的理想孵化平台。合理利用不仅可以提高资源利用率,还可以有效促进商业航天的发展。

其次,国家队要加大对民营企业先进技术的转移力度。过去二三十年,中国经济和财富积累快速增长,对航天的投资也不断增加。两大航天集团和其他航天国企持续投入研发,产生了许多成果和先进技术,其中一些成果因各种原因被搁置。与此同时,私营和商业航天企业由于资金和设备不足,很难进行长期、高投入的技术研发,特别是载人航天技术。如果能够建立一个开放的应用体系,无偿或有偿转让这些技术,将成为民用和商业航天非常重要的助推器。基于NASA提供的PICA热防护瓦技术开发出更具成本效益的PICA-X技术,就是此次技术转让的成功案例。

最后,载人航天是一个高风险领域。如果商用载人车辆出现人员伤亡,将对整个行业造成致命打击,后果将十分严重。所以你必须提前计划。最近发生的天冰试验事故暴露了我们的监管漏洞。因此,当前最紧迫的是需要建立独立、集中、专业的监管审查体系和机构,如美国FAA,负责航空航天活动的风险评估和控制。同时,运用法律手段明确各方责任。航天法的制定需要加快,甚至可以制定更有针对性的商业航天法。相应的保险制度也需要健全和完善。只有这样,才能将事故的负面影响降到最低。

商业太空行走已成为过去。在NASA的影响力慢慢下降的同时,其在载人航天领域的话语权却越来越大,其他“新势力”航天企业也在伺机崛起。在已经开始的中美太空竞赛中,我们完全有能力在空间站、载人登月等领域与美国竞争。但在商业载人航天方面,我们才刚刚起步,同志们还需要努力。

美国将中国视为最大威胁,拼命打压、遏制中国。但我们仍需要以开放的心态学习其成功经验。马斯克也是如此。他不是神,但也不是大骗子。

只有直面他,我们才能超越他。