NASA在2011年结束了航天飞机计划,部分原因是专注于其他目标,例如将人类送入深空和火星。但该机构仍然需要一种可靠且具有成本效益的方式来运送宇航员往返国际空间站(ISS)。在过去的几年里,它一直在为此向俄罗斯支付费用。但很快,它就不必再这样做了。
自2010年以来,私营公司一直在争夺一个有利可图的机会:为国际空间站提供美国宇航员和货物的日常运输,并运送其他近地轨道有效载荷。现在,三家公司正在接近这一目标;NASA将在今年晚些时候宣布获胜者或多个获胜者。在为期四年的竞赛中只剩下几个月的时间时,两家知名的航天巨头——SpaceX和波音——加入了一个看似弱势的竞争者:内华达山脉公司,一家拥有51年历史的公司,在航天领域拥有信誉,包括为维珍银河的SpaceShipTwo发动机提供供应*。
2010年,NASA宣布了商业载人计划,其目标是开发“安全、可靠且具有成本效益的往返近地轨道的人员运输”,该计划发言人斯蒂芬妮·马丁表示。该战略利用了私营公司在制造响应不断增长的太空相关商业市场的竞争性技术,同时减少纳税人支出的灵活性、效率和适应性。根据太空基金会的《2014年太空报告》,全球太空经济价值约为3142亿美元,其中包括从电信到天气预报、导航到发射军事卫星等一切领域。其他组织也将从商业开发更多能够以更低成本到达太空的运载工具中受益。“研究人员可能希望进入近地轨道进行实验,”马丁说。太空旅游是另一种可能性;一家咨询公司估计,到2021年,太空旅游的价值可能超过10亿美元。
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NASA通过2010年第一轮融资向五家公司提供了总计近5000万美元,用于开发航天器、发射系统和支持设备,其中包括蓝色起源、帕拉贡太空发展公司和联合发射联盟,以及参与载人飞行器开发的波音公司和内华达山脉公司。在随后的几轮融资中,SpaceX加入了竞争,而其他公司则退出或在某些情况下进入了“无资金太空法案协议”,允许这些公司继续与NASA的科学家合作,但不再获得更多资金。
最新一轮的竞争于2012年颁发,为内华达山脉公司最近完成的名为追梦者的飞行器的安全测试提供了1000万美元。7月,该公司通过成功测试追梦者的几个主要系统,包括生命维持系统以及环境和热控制系统,完成了另一个里程碑。本月早些时候,它还测试了该飞行器的主要推进系统。
随着关键系统的最新安全测试里程碑的完成,内华达山脉公司太空系统公司副总裁马克·西朗杰洛表示,在NASA宣布获胜者之前,追梦者计划的这一阶段已“完成90%至95%”,至少还需要进行一次着陆飞行测试和推进器测试。该公司已将2016年11月1日定为其航天器首次无人发射进入轨道的日期。西朗杰洛说,如果一切按计划进行,它将在大约六个月后进行第二次发射,然后将向NASA申请认证追梦者,以便将宇航员送往国际空间站。
内华达山脉公司的载人运输飞行器设计与波音或SpaceX的设计截然不同。尽管这三种设计都使用传统的垂直发射火箭将飞行器送入太空,但内华达山脉公司的竞争对手正在建造返回地球的太空舱,这些太空舱旨在使用降落伞和安全气囊(在波音CST-100的情况下)或推进器(SpaceX的龙飞船)着陆。但是,追梦者使用升力体设计——本质上,它是一架类似于小型航天飞机的太空飞机,并且像航天飞机一样,可以在跑道上着陆。该设计基于NASA在1980年代和90年代开发的航天器HL-20,但后来决定不再继续研发。西朗杰洛说,升力体设计是理想的,因为它可以比太空舱以更低的g力着陆;它不是被降落伞或推进器减速而坠回地球,而是滑翔。根据西朗杰洛的说法,这在许多情况下都很有用。较高的g力(例如返回太空舱中可能经历的g力)可能会导致问题,如果一个精密的实验从国际空间站返回,或者宇航员生病或受伤。太空飞机设计在返回时也更容易接近,因为它可以在任何足以容纳波音737飞机的商业跑道上着陆,西朗杰洛说,这与太空舱可能在偏远地区着陆不同。去年10月,内华达山脉公司通过从直升机上投放追梦者来测试自动着陆系统;尽管机械故障阻止了一个轮子展开,导致飞行器滑出跑道,但飞行器接近跑道的姿态是准确的。尽管如此,内华达山脉公司和NASA都认为这次测试是成功的。
NASA希望在2017年之前让宇航员乘坐获胜的飞行器飞行。今年夏天晚些时候或初秋,该机构计划宣布竞赛的获胜者,这将最终涉及将宇航员运送到国际空间站。NASA的马丁说,该机构有可能选择多种载人运输设计。“我们期待继续与我们所有的合作伙伴合作,”即使是那些没有获得下一个合同的合作伙伴,她说,从长远来看,NASA可能希望可以选择多种运输飞行器。
当然,内华达山脉公司最终可能会出现在那个失败者的行列中。佛罗里达大学政治学教授兼太空政策专家罗杰·汉德伯格对该公司的机会表示怀疑。他认为目前最受欢迎的SpaceX已经使用其龙飞船的无人版本完成了多次往返国际空间站的成功任务,而追梦者尚未进入轨道。“很难用什么都没有的东西来击败一些东西,”他说。“在你飞行之前,你都会遇到这个问题。”内华达山脉公司获得的资金也少于其竞争对手;迄今为止,商业载人计划已向该公司提供了超过3.63亿美元的资金,而同期波音公司获得了6.21亿美元,SpaceX获得了5.45亿美元。这些差异数字的部分原因是,内华达山脉公司“需要完成最大量的风险降低和技术开发工作”,这是NASA在2012年颁发最新一轮资金时发表的一份声明中指出的。
更复杂的是,波音和内华达山脉公司的设计都依赖于阿特拉斯5号火箭进入轨道,而阿特拉斯5号火箭又依赖于俄罗斯制造的RD-180发动机,汉德伯格指出。5月份,俄罗斯宣布美国不能再将俄罗斯制造的发动机用于军事发射;目前尚不清楚这是否包括前往空间站的航程。然而,内华达山脉公司的西朗杰洛认为,最近与俄罗斯的紧张关系不会影响未来的太空任务。马丁同意:“我们与俄罗斯进行了良好的合作,”她说。“我们将始终继续在国际空间站上与他们合作。”
*更正 (2014/8/14):这句话在发布后进行了编辑,以更正内华达山脉公司的成立年限。