中國下大力氣搞航天,還不如美國民營企業?想多了_風聞
诸葛兵-每日点兵官方账号-每日点兵官方账号2020-06-17 11:00
今天,北斗三號最後一顆全球組網衞星發射任務因故推遲。
新聞很短,小兵兵也就不分析啥了,只希望後續一切順利。
不過,只要提到中國航天,總有人會拿馬斯克和他的SpaceX公司説事:“你看看人家一個民營公司都能吊打中國航天。”
就比如前陣子,乘坐SpaceX牽頭研發的“獵鷹9號”運載火箭所搭載的“龍”飛船升空,並於第二天成功與國際空間站對接這件事。
“獵鷹9號”已經發射過多次,大家對其標誌性的垂直降落不再有關注。
這次人們驚訝的是那科幻的飛船和宇航服。
這次亮相就是“王炸”的效果。
▲飛船內部乾淨整潔,更多的是觸控面板和屏幕,宇航服也和我們印象中的宇航服有所不同
01.
説句實話,小兵兵看到這套衣服時,也着實被它前衞的科幻風格驚豔到了。
乍一看還有幾分《質量效應》中N7作戰服的意思。
▲ 遊戲《質量效應:仙女座》
國外網友認為其頭盔與法國電音組合“Daft Punk(傻朋克)”很像,除了科技感爆棚,還頗幾分有標新立異的時尚元素。
▲ 傻朋克每次登台都會戴頭盔,極少亮出真容
SpaceX宇航服出自鐵頭工作室的傳奇服裝設計師——何塞·費爾南德斯(Jose Fernandez)之手。
他曾多次為好萊塢大片設計道具服裝,包括《蝙蝠俠大戰超人》、《神奇女俠》、《金剛狼》、《美國隊長》等,也為許多音樂人打造過服裝和配飾。
▲ 大本所穿的蝙蝠裝就是費爾南德斯操刀設計的
要是胖兵沒猜錯,這可是人類航天史上,首次由非官方背景的團隊為宇航員打造宇航服,怪不得怎麼看都像是科幻電影裏跑出來的道具服。
儘管不是NASA工程團隊的設計,但這身衣服可不是中看不中用的花架子。SpaceX宇航服和機組設備經理克里斯·特里格表示,宇航服的首要設計目標是易於使用和足夠安全,同時為宇航員提供便利和功能性。
▲ 外國網友惡搞的買家秀
SpaceX宇航服的頭盔使用3D打印技術和極簡的設計風格,雖然有幾分廉價的塑料質感,但卻擁有一流的抗壓性,頭盔內的硬體設備均為一體包覆式設計,遮陽、照明、通訊、通風等功能一應俱全。
▲ 看着像cosplay道具,但科技含量不容小覷
宇航服的面料使用聚四氟乙烯(特氟龍)製作,這種材料耐熱耐寒、抗酸抗鹼,表面平整光滑,而且幾乎不溶於任何溶劑,就算朝衣服上潑一瓶染料也不會粘上去半點。
▲ 小兵兵也想有這樣的一身衣服啊,再也不怕西紅柿醬濺身上了
為了便於操作飛船的觸摸面板和便攜式任務電腦,宇航服的手套被設計為無障礙流暢觸屏,同時經過防電擊絕緣處理。
▲ 手部特寫,注意右腿白色蓋子處為補氧和充電接口
服裝裏層安裝有生命維持系統,包括氧氣、電池和壓力閥,傳感器會根據外界的壓力變化自動增/降壓,以保持宇航員的生命安全。
▲ 工程人員正在地面測試宇航服的增壓功能
雖然馬斯克本人明確表示SpaceX宇航服可以在真空環境中正常運作,但這是為飛船出現失壓、漏氧等意外狀況時,宇航員進行自救和簡單的艙內維修作業而設計的,並不具備太空行走的能力。
除了宇航服,龍飛船載人飛行的表現也值得關注。
作為以商業運載為目標的私人航天器,龍飛船能夠搭載多達7名乘客往返地球軌道和其他地方,也是目前唯一能將大量貨物運回地球的航天器。
▲ 本次發射是龍飛船首次載人,意義重大
相比那些生硬的稱呼,小兵兵更喜歡叫它“太空旅遊船”,為啥呢?
大家別忘了,馬斯克搞這個玩意兒可是為了商用,開發太空旅遊項目是其重要目標,而且這艘船的設計和功能也非常説明問題。
載人版龍飛船由貨運版改造而來,艙內裝有7個碳纖維座椅,並開有4扇舷窗,方便乘客觀賞外太空的景色,拍照錄像啥的肯定是沒問題了。
▲ 座椅的用料和設計都凸顯輕量化,主要目的是減重
為了儘可能降低旅程的複雜性,龍飛船使用自動駕駛技術,可以做到全程無人操作,包括自動與空間站對接、處理突發狀況等。
必要時,也可切換為人工駕駛或地面遠程駕駛,乘客能安心遊覽,不必擔心被繁複的操作指令影響心情。
▲ AI可以承擔難度和風險都極高的空間對接
與特斯拉一樣,龍飛船也體現出馬斯克本人對極簡科技的偏愛,整艘船的操作面板僅由3塊可移動的大型液晶觸摸屏組成,大部分常規指令均可通過它們完成。
▲ 不知道這三塊液晶能不能玩遊戲……
這玩法怎麼看怎麼像是特斯拉上的超大中控液晶,這要坐進去會不會感覺像是能飛的特斯拉……
説到這,也許會有小夥伴覺得泄氣,人美國一私人公司都能搞出這麼牛的東西,看起來都超越中國航天了,難道我們舉國之力的水平還不如美國的民營企業嗎?
02.
小夥子你想多了,當然不是。
造電動汽車的馬斯克玩為火箭不為別的,主要目標是可重複使用和低成本的商業化發射,最終目的還是盈利,這與主要用於科研、公共服務、國家安全的“國營”航天截然不同。
甭管“獵鷹”還是“龍”,這些運載工具本身不需要承擔複雜的科研任務,目標的單一性可以讓工程師把有限的資源用於特定的用途和功能上,並留出充分的“訂製”空間。
▲ 龍飛船展開太陽能電池板
我們就以那身炫酷的宇航服為例,其實它並沒有大家想象的那麼高大上,能夠實現的功能也和傳統宇航服相差不多。
但大家要清楚一點,我們的宇航服可是十年前的產品了。
用這兩個產品做比較,就好比用現在的手機外觀設計,和十幾年前的手機外觀設計做比較。
▲ 僅作為IVA航天服,SpaceX的確非常超前
當然也有人會説,人家SpaceX能把不好看的宇航服,設計的如此科幻也能證明他們技術進步了呀。
其實不然。
因為艙內的宇航服並不需要非常高的“技術含量”,需要實現的功能也和出艙用的宇航服相差甚遠。
對於宇航員來説,出艙作業是再正常不過的家常便飯,維修電池支架、更換新的導航面板、檢查微小隕石給航天器帶來的劃痕等等,這些工作都會讓宇航員直接暴露在太空環境中。
▲ 宇航員馬克·凡德·黑在國際空間站進行艙外作業,他需要腳架和臍帶才能固定身體
NASA給哈勃望遠鏡換一塊聚焦鏡面需要一整個星期的時間,這期間每名宇航員平均每天的出艙工作時長都在6-10小時左右,體能消耗巨大,而且危險性極高。
在這個過程中,宇航員會受到劇烈温差、光照輻射、微流星等足以致人死亡的環境威脅,因此宇航服需要多層複合材料製成,以滿足基本的防護需要。
▲ 美國宇航員安德魯·摩根在艙外給國際空間站更換新的電池組
與此同時,宇航服還要滿足供氧、二氧化碳清除、內部壓力平衡、温度調節、簡易食品和飲料供給、小便抽吸等一系列維生功能,整套系統非常複雜。
這就使得航天服十分厚重、笨拙,行動頗為不便。
▲NASA設計艙外機動單元(EMU),該裝置用於在全真空下進行8-10小時左右的微重力活動,同時提供防輻射保護
而這一切麻煩,對於沒有出艙計劃的SpaceX來説都不需要考慮,它只要做好IVA(艙內活動)的功能即可,因此SpaceX就可以輕裝上陣,設計師也就有了功能多的發揮空間。
當然這裏小兵兵還是要説,如果作為IVA航天服,SpaceX的設計確非常超前和酷炫的。
希望我們以後也能在宇航服的外觀上下下功夫。
03.
説實話,SpaceX這次發射載人飛船的確值得稱讚,但大家也別被它科幻的外形唬住了。
剝開表面看本質,SpaceX之所以能夠獲得成功也絕非自食其力。
大家要注意,這個項目的名稱可不是SpaceX載人航天計劃,而是NASA商業載人航天計劃。
私人公司的背景又如何?它的發展還是離不開NASA的鼎力支持。
比如獵鷹9號所使用的灰背隼1型發動機,這玩意本來就是阿波羅計劃留下的成熟技術。
而製造火箭燃料箱的2195鋁鋰合金,也是航天飛機早就應用的現成材料。
▲獵鷹9號和重型獵鷹使用發動機源於NASA,並非自主研發
對於SpaceX來説,他只要將這些現成的可靠工具整合進自己的火箭即可,省去了大量基礎研究所需要的資金和時間。
政策方面,美國政府早在2004年就計劃讓NASA退出近地軌道的發射任務,將全部焦點轉入深空,重返月球和登陸火星的阿爾忒彌斯計劃就是這一戰略部署的結果。
▲在阿爾忒彌斯計劃中,NASA的征途真的是星辰大海,他們已經不玩軌道衞星了
而將衞星的發射全部交給商業公司,也是商業軌道運輸服務(COTS)能夠順利進行的前提,SpaceX正是從眾多競爭者中脱穎而出的佼佼者。
可以説,SpaceX受惠於國家政策的扶持、NASA的技術支援、美國強大的航天裝備製造和人力資源這個大環境,民營的背後其實還是一座可靠的大山。
小兵兵還是很佩服馬斯克這個牛人的。
他在孕育SpaceX的過程中,更多的是利用自己出色的商人頭腦,在融資、標準化生產、廣告宣傳和樹立企業形象上下了大功夫。
包裝嘛,就得有範兒,科技、前衞就是馬斯克的範兒。
▲當然理工男的出身,也給了他很大的幫助,畢竟自己也算半個內行(做過銷售各位應該能理解,好銷售不僅要口才好,還要懂產品)
他不僅為公司搞到了源源不斷的發射訂單,還將前文提到的多重優勢整合在一起,極大地壓低了發射成本,真正讓SpaceX做到了廉價的商業化運營。
如果非要對比中國航天和SpaceX的話……
後者能做到獨立建造空間站、背向登月嗎?
不過咱的宇航服確實沒人家的好看
(小兵兵深深地怨念)
▲神州IVA宇航服,與俄羅斯Sokol-KV2比較相似
在小兵兵看來,SpaceX的成功不僅是技術上有所突破,更在於給各航天大國提供了全新的運營樣板。
中國航天比起NASA發射成本已經很低了,但馬斯克卻曾在公開信中着重強調,SpaceX之所以能夠在發射成本上壓過中國,底氣何在?
就是因為美國政府在COTS計劃中允許企業自由結合,多方優勢互補,在創新的同時降低了成本,這是低廉的人力成本所無法比擬的優勢。
▲ 重型獵鷹的最大載荷可達64噸,是德爾塔IV型和長征五號的兩倍還多
美國“德爾塔”和中國“長征”系列火箭,其實都存在一種型號的多個變體之間有大量零件不通用的問題。
而SpaceX這種商業運營的通用化、標準化、聯合生產卻能有效降低成本。
▲ 德爾塔火箭已經發展出11種改型,雖然積累了大量技術,但通用化程度並不高
也許,我們也可以效仿SpaceX的做法,廣泛調動起民營企業的活力。
對於中國航天來説,如何在“集中力量辦大事”的環境中取得創新,可能是我們很快就必須要仔細思考和驗證的問題。
而令人欣喜的是,我國民營航天的“星星之火”也在逐漸明亮。
參考資料:
[1] 新浪科技:美國首次商業載人試航發射成功
[2] SPACE:How SpaceX’s sleek spacesuit changes astronaut fashion from the space shuttle era——Elizabeth Howell
[3] EVERYDAY ASTRONAUT:A RARE LOOK INSIDE SPACEX HEADQUARTERS AND CREW DRAGON