“北极星黎明”号是迄今为止最雄心勃勃——且风险最高——的私人太空飞行

“北极星黎明”号任务——SpaceX 与亿万富翁贾里德·艾萨克曼之间的合作——将飙升至历史高度,并尝试首次商业太空行走

The crew of Polaris Dawn, (left to right) Anna Menon, Scott Poteet, Jared Isaacman and Sarah Gillis, pose in front of rocket stages at SpaceX’s Starbase Complex in Boca Chica, Texas. A

“北极星黎明”号的机组人员。从左到右:安娜·梅农、斯科特·波蒂特、贾里德·艾萨克曼和莎拉·吉利斯在 SpaceX 位于得克萨斯州博卡奇卡的星际基地综合体的火箭级前合影。

乔纳森·牛顿/《华盛顿邮报》/盖蒂图片社

最早在 8 月 30 日,“北极星黎明”号任务的四人机组人员将从 NASA 的肯尼迪航天中心发射升空,进入超高轨道,并载入史册。*

尽管美国太空机构是东道主,但机组人员中没有一人来自其宇航员队伍。私人航空航天公司 SpaceX 正在提供任务的猎鹰 9 号火箭和载人龙飞船,以及新的宇航服、操作规程和升级的生命支持系统。所有这些创新都将在一次大胆的舱外活动 (EVA) 中进行测试,更常被称为太空行走,这将是商业任务的首次。在为期五天的飞行中,飞船将达到高达 1,400 公里的高度——仅次于 20 世纪 60 年代和 1970 年代登月的阿波罗宇航员——机组人员将进行近 40 项科学实验,以及与 SpaceX 星链卫星的激光通信测试。

“北极星黎明”号由其任务指挥官、亿万富翁贾里德·艾萨克曼资助和领导,是迄今为止尝试过的最雄心勃勃的商业太空飞行任务。如果它成功了,它很可能只是未来更伟大壮举的预演。


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“北极星黎明”号只是艾萨克曼从 SpaceX 购买的用于其“北极星计划”的三次载人飞行中的第一次,金额未公开。他毫不掩饰地希望,第二次飞行(也计划使用猎鹰 9 号和龙飞船)能够访问 NASA 的哈勃太空望远镜,以将其送入更高的轨道,并在另一次太空行走中翻新其一些老化的组件(尽管该机构尚未接受他的提议)。第三次“北极星”飞行最终将在 SpaceX 的星舰飞船上进行,但这要等到正在开发的飞船通过大量测试和货运飞行证明安全之后。

艾萨克曼在肯尼迪航天中心的一次简报会上表示,“星舰很可能成为未来人类太空飞行的 [波音] 737。”发射前一周。“但它肯定会成为将人类送回月球,然后送往火星及更远地方的工具。”艾萨克曼说,“北极星计划”的一个主要驱动因素是需要为可能的未来做好准备,方法是推进舱外活动宇航服和规程的先进水平。他说:“你知道,未来某个时候,将有大批星舰抵达火星,这些人必须能够出来走动并做重要的事情。”

“北极星黎明”号任务并非艾萨克曼首次涉足太空——他之前曾付费并与另外三名平民乘坐 SpaceX 的另一项任务 “灵感 4 号”飞行,在2021 年发射之前,该任务帮助圣裘德儿童研究医院筹集了超过 2.5 亿美元。(艾萨克曼说,“北极星黎明”号也在为同一事业筹集资金。)他的 “北极星黎明”号 队友包括前空军战斗机飞行员斯科特·“基德”·波蒂特(任务飞行员),以及两位 SpaceX 工程师,莎拉·吉利斯(任务专家)和安娜·梅农(任务专家和医务官)。他们共同投入了两年半的时间为这次命运攸关的高边疆探索进行训练——从参加增强耐力的水肺潜水、登山和零重力喷气机飞行,到在模拟器中花费数千小时,认真研究任务操作和可能发生的紧急情况的细节(其中大多数与计划的太空行走有关)。

波蒂特在简报会上说:“我可以毫不怀疑地告诉你们,这绝对是我经历过的最具挑战性的训练之一。”“为这次任务做准备是一段很棒的旅程,而且它还需要……整个组织——14,000 名 [SpaceX] 员工——以及我见过的最聪明、最聪明的工程师参与其中。”

SpaceX 建造和飞行可靠性副总裁、NASA 前人类太空飞行计划负责人比尔·格斯滕迈尔在简报会上说:“我们真的准备好飞行了。”“SpaceX 以及各个团队和机组人员……正在继续突破登月和火星所需的极限……舱外活动是一次冒险,但再说一次,我们已经做好了所有准备。”

五天的首次

“北极星黎明”号的发射定于美国东部时间凌晨 3:30 至 7:00 之间的三个发射窗口之一进行。SpaceX 选择每个窗口都是为了最大限度地减少龙飞船在前往超高轨道的途中撞击太空碎片的风险。

任务的技术高潮将在早期到来:在第一天,猎鹰 9 号火箭将把龙飞船送入初始轨道,其远地点位于地球表面上方 1,200 公里处。此后不久,龙飞船将点燃发动机,将远地点提高到 1,400 公里。在如此高度,飞船将位于我们星球危险的范艾伦辐射带的内侧部分,飞行器将调整方向充当屏蔽层,最大限度地减少机组人员的暴露。这将是自 1972 年阿波罗 17 号全男性机组人员以来,人类最远的一次太空飞行,并将创下历史上女性飞行的最高记录。

在到达初始轨道约 10 小时后,龙飞船将再次点燃发动机,将其远地点降低至 700 公里——太空行走将在任务的第三天在该区域进行。第二天主要用于为太空行走做准备,尽管最重要的实验性初步步骤之一将在发射后仅一小时开始。吉利斯和其他人称之为“预呼吸规程”的这一步骤将涉及逐渐降低客舱内的气压并增加氧气浓度。其目的是帮助机组人员适应即将到来的令人紧张的壮举。

由于龙飞船没有气闸,执行第三天的太空行走将需要机组人员穿上 SpaceX 的新型宇航服,其中包括供氧脐带——然后清除客舱内的所有空气,以进行舱外活动。预呼吸规程还将清除宇航员体内的氮气。否则,当客舱过渡到硬真空时,过量的氮气可能会在他们的血液中冒泡——使他们患上严重的、危险的减压病。梅农在简报会上解释说:“就像打开一罐苏打水一样,当充满氮气的血液暴露于环境压力突然降低时,气泡就会释放出来。”机组人员将使用超声波设备监测他们每个人的身体,以防止这种潜在的致命影响。但如果出现这种情况,他们可能会以其他方式知道:水肺潜水员有时将减压病称为“弯曲病”,因为它容易使受害者因剧烈疼痛而弯腰。

假设一切顺利,从打开舱门到关闭舱门并重新加压龙飞船,大约需要两个小时。在此期间,据报道,两名机组人员——艾萨克曼和吉利斯——将轮流攀爬系绳,离开飞船并进入太空。他们将测试宇航服的机动性,以及安装在舱门外部(并恰如其分地称为“天行者”)的扶手和脚踏结构。整个太空行走将通过宇航服头盔上的摄像头以及天行者和龙飞船的头部以及客舱内的摄像头实时直播到地球,另外两名机组人员将在客舱内等待。

第四天将专门用于测试星链和其他卫星和飞船的激光通信系统。梅农在简报会上说:“我们将进行一些检查,然后进行一系列演示作为该测试的一部分。”“您需要继续关注。”第五天,龙飞船将降低其轨道,以便在重返大气层之前,机组人员完成其余的科学实验,这些实验主要集中在监测他们对太空的生理反应。第六天早上,机组人员将再次穿上宇航服,然后龙飞船将冲入地球大气层,并在 SpaceX 位于佛罗里达州海岸附近的七个预选回收地点之一溅落。

在发射前简报会结束时,格斯滕迈尔回顾了“北极星黎明”号通往太空的非传统路径。尽管该任务的计划多次从最初的 2022 年末发射目标推迟,但与 NASA 的典型时间表相比,它仍然以惊人的速度到达了这一刻。格斯滕迈尔说:“我们在 SpaceX 获得的这种开发速度与早期阿波罗时代所需的开发速度非常相似。”“我们有机会再次这样做,我们真正开始与私营部门一起推进前沿,并学习我们在地球上无风险环境中无法学到的新事物。是时候走出去了;是时候探索了。是时候做这些大事并向前迈进了。”

*编者注(2024 年 8 月 28 日):此句子在发布后经过编辑,以更新“北极星黎明”号任务的预计发射日期。

李·比林斯是一位专门从事天文学、物理学、行星科学和太空飞行的科学记者,并且是《大众科学》的高级编辑。他是广受好评的书籍《孤独的五十亿年:在星空中寻找生命》的作者,该书于 2014 年荣获美国物理研究所的科学传播奖。除了为《大众科学》工作外,比林斯的文章还曾发表在《纽约时报》《华尔街日报》《波士顿环球报》《连线》《新科学家》《大众科学》和许多其他出版物上。作为一位充满活力的公众演说家,比林斯曾为 NASA 的喷气推进实验室和谷歌做过特邀演讲,并曾担任《国家地理》、突破奖基金会、先锋工作室和各种其他组织举办的活动的主持人。

比林斯于 2014 年加入《大众科学》,此前曾在《SEED》杂志担任编辑。他拥有明尼苏达大学新闻学学士学位。

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