--- area: "society-thinking" category: business companies_orgs: - SpaceX - NASA - Blue Origin - Relativity Space date: '2024-08-01' draft: true guest: '' insight: '' layout: post.njk media_books: - X - 《星际穿越》 people: - Jared Isaacman - Scott - Jeff Bezos - Elon Musk - Matt Damon products_models: - Starship - Falcon 9 - Starlink - Apollo project: [] series: '' source: https://www.youtube.com/watch?v=ijRmIoxpvYg speaker: 海伦子Hellen status: evergreen summary: 本文深入探讨了SpaceX的北极星黎明（Polaris Dawn）任务，将其置于商业太空探索日益发展的背景下。在钱泽友座（Yusaku Maezawa）的dearMoon项目取消后，北极星黎明以其独特的科学和技术目标脱颖而出，包括首次在太空测试星链激光通讯、进行舱外活动以测试SpaceX自研宇航服，并研究范艾伦辐射带对人体的影响。任务将创造新的轨道高度记录，并面临无气闸舱太空行走等挑战，为未来月球和火星探索积累宝贵经验。文章还介绍了任务发起人贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）的太空探索愿景，展现了商业航天在推动人类进步中的重要作用。 tags: - commercial-space - design - research - space-exploration - technology title: 北极星黎明：SpaceX商业太空探索的新里程碑与挑战 --- ### 商业太空任务的变迁：从dearMoon到北极星黎明 我个人最期待的太空任务原本有两个，其中之一就是今天要深入探讨的北极星计划。另一个是前泽友作（Yusaku Maezawa）的dearMoon绕月飞行项目，但大约两个月前，前泽友作已在X（前身为Twitter）上证实dearMoon计划已取消。官方给出的理由是星舰（Starship）的研发进程过于缓慢，未能按时间表进行。该项目原本预计在2023年下半年即可抵达月球轨道，但按目前状况来看，可能还需要一两年甚至更久。前泽友作认为这打乱了他本人及其他八位同行人员的生活计划。毕竟，乘坐火箭前往太空需要一段不短的培训时间，即使星舰的自动化程度再高，宇航员也需要在外太空停留三天，至少需要具备基本的太空常识和应对紧急情况的能力。 我个人认为星舰延时飞行是意料之中的事。星舰这种规格和尝试都是前所未有的，不经过几十次试飞和改进，是无法轻易载人的。但无论dearMoon取消的真实原因是什么，我认为有一点是确定的：它的轰动性大概率不会有预期中那么大。前泽友作在2018年签署这项合约时，星舰甚至连原型机都还没有问世。那时，他说要带领八位非专业宇航员乘坐全世界最大的火箭去月球轨道转一圈，无疑是一件极其引人注目的事情，完全称得上是一种行为艺术。他邀请的其余八人也基本上都是艺术家，全世界都会记住前泽友作的名字。 然而，六年过去了，航天产业已经今非昔比。平民上太空已不再是稀奇之事。此后，无论是星舰与NASA合作的载人登月任务，还是北极星计划的升空任务，其影响力都不会比dearMoon小。而且，但凡有创造历史的大事件，例如第一位抵达月球轨道的女性宇航员或黑人宇航员，我估计NASA都会优先考虑。这种殊荣大概率不会留给前泽友作和他的dearMoon项目。如果花费10亿美元都不能载入史册、成为佳话，那么前泽友作选择取消项目，之后再加入其他太空项目，也就说得通了。 ### 北极星黎明：为深空探索做准备 今天要跟大家聊的北极星黎明（Polaris Dawn）任务，我认为其影响力不会亚于dearMoon。它并非简单的太空环游，也不是什么行为艺术，而是实实在在地在为人类新一轮太空探索做准备。 例如，这将是首次在太空中测试**星链激光通讯**（Starlink Laser Communication: 一种通过激光在卫星之间传输数据的技术）的载人任务，为将来深空探索，比如前往月球和火星的通讯系统积累经验。还有一个我最期待的，就是他们这次会进行**太空行走**（Extravehicular Activity, EVA: 宇航员在太空舱外进行的活动），以便测试SpaceX自己研发的**舱外宇航服**（Extravehicular Activity Suit, EVA Suit: 宇航员在太空舱外活动时穿着的防护服）。因为将来无论是建立月球基地还是登陆火星，宇航员都不可能一直待在航天器或居住基地里面。探索、建造和修理各种仪器会占据大部分时间。宇航服设计得好，将极大提高各项工作的效率。这项挑战性不仅在于宇航服本身的科技含量，还在于它必须便于量产。因为舱外宇航服的内部结构非常复杂，但最终还是要落实到快速、重复生产和尽量降低成本，宇航服也需要快速迭代，这与研发星舰有异曲同工之处。 北极星黎明是北极星计划三个任务中的第一个，预计在今年八九月份进行。然而，由于7月11日猎鹰9号（Falcon 9）二级点火失败后停飞，结束了自2017年以来连续成功发射334次的记录，所有与猎鹰9号相关的任务都将向后推迟。 ### 创造新的轨道高度记录与范艾伦辐射带研究 北极星黎明的发起人是贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman），他将带领其他三名宇航员乘坐SpaceX猎鹰9号火箭和龙飞船（Dragon capsule）在地球轨道停留五天，并且会去到**远地点**（Apogee: 航天器轨道上离地球最远的点）1400公里的轨道高度。在此之前，人类到达的最远轨道高度是1966年双子星11号（Gemini 11）任务的宇航员保持的1369公里。除此之外，人类到达的最远地方就是阿波罗（Apollo）登月了。因此，如果他们成功，这个1400公里将是一个新的记录，也相当于将猎鹰9号和龙飞船的潜力挖掘到极限。 离地1400公里的轨道高度意味着他们将处于**范艾伦辐射带**（Van Allen Radiation Belt: 地球磁场捕获高能带电粒子形成的辐射区域）的区域。这次任务的另一个主要目标就是研究范艾伦辐射带对人体的影响。从离地大约1000公里到至少6万公里的范围内，都属于范艾伦辐射带。这里的辐射属于**电力辐射**（Ionizing Radiation: 具有足够能量使原子或分子电离的辐射，穿透性强），具有很强的穿透性。它不像紫外线那些**非电力辐射**（Non-ionizing Radiation: 能量不足以使原子或分子电离的辐射），可以被阻挡。电力辐射可以影响到航天器内部，因此理论上会开始影响到宇航员。 范艾伦辐射带实际上是地球磁场为了保护我们而偏转和捕获的来自太阳甚至太阳系以外的高能带电粒子。因此，我们在地球上才不会受到来自太阳和宇宙的高强度辐射。但这些高能粒子只是被捕获并困在地球轨道上，它们并未消失，从而形成了范艾伦辐射带。 以前一直有人质疑阿波罗登月是假的，其中一个原因就是有人认为航天器不可能载人顺利通过范艾伦辐射带。直到今天，仍有人认为登月是假的。虽然航天器想要飞离地球进入太空，就一定会通过辐射带，但这个区域并非所有地方辐射都很强，它有强有弱。例如，内外辐射带之间的空隙区域，我们只要避开辐射最强的区域即可。上一次人类通过范艾伦辐射带是阿波罗登月的时候，那是50多年前的事情了。那几次任务避开了内外两个辐射带最核心的位置，而且由于停留时间不长，宇航员受到的辐射在安全值以内，那些宇航员也并未因此早逝。 这次为期五天的任务，预计辐射强度相当于国际空间站两到三个月的辐射量。在范艾伦辐射带的这段时间，我估计将占总辐射量的70%，但依然在安全值以内。人类目前对范艾伦辐射带的研究非常有限，因此这次任务带来的数据至关重要。 ### 无气闸舱的太空行走挑战 研究完范艾伦辐射带后，龙飞船就会降到离地750公里的轨道高度。在这里，宇航员将出舱进行太空行走。这次太空行走主要是为了测试SpaceX自研的太空服。太空行走并非新鲜事，许多国家的宇航员都进行过，但这一次是SpaceX作为一家私人太空公司第一次进行出舱任务，也是有史以来第一次有非国家培养的专业宇航员执行这样的任务。他们非常喜欢称之为“平民宇航员”，但实际上这次四位宇航员一点都不“平民”，他们都拥有相关的专业背景，我之后会再做人物介绍。 这次出舱任务有一个与以往不同的地方，就是它没有**气闸舱**（Airlock: 航天器中用于在不同压力环境之间转换的舱室），因为龙飞船太小，没有多余的空间专门建造一个气闸舱。传统的出舱任务是宇航员先离开控制舱，进入气闸舱，在气闸舱内换上舱外宇航服。然后气闸舱逐渐减压，将空气排出，等到舱内和舱外压力值相同（即都是真空状态）时，宇航员就可以进入太空了。返回时也是一样，进入气闸舱，给舱内加压，换回舱内宇航服，等到气闸舱和控制舱压力值相同，宇航员们就可以回到控制舱。多一个气闸舱，就等于多了两道门，一定程度上也保证了密封性。 但这一次只有一个空间，直接给龙飞船的舱内减压，也不存在换装，舱内和舱外宇航服合二为一了。龙飞船减压完后，打开舱门，两名宇航员出舱，另外两名在舱内进行协助。在只有一个主舱的情况下，要在太空中打开和关闭舱门，航天器的密封性就不能出任何差错。 之前看电影《星际穿越》（Interstellar）时，有一幕是马特·达蒙（Matt Damon）饰演的曼恩博士开着小飞船与主飞船的气闸舱强行对接，结果没接上，密封失败，强行开门的那一瞬间就爆炸了。舱内的高压空气被迅速释放到太空的真空环境中，人可以像子弹一样被弹出去。这种感觉，就好像你用牙签戳气球，气球内部的气压远高于外部环境，在你戳破的瞬间，球内的高压气体迅速从小孔逃窜出来，引起剧烈的气流变化，最终导致爆炸。 不过，这次的出舱任务他们已经在地面上演练了很多次，安全性还是很高的。没有气闸舱也是没有办法的事，毕竟星舰还不能载人，只能使用龙飞船。但之后的星舰是会安装两个气闸舱的，那里的空间足够大。 在正式进入太空真空环境之前，他们还会吸一段时间的纯氧，以防止**减压病**（Decompression Sickness: 由于环境压力骤降，体内溶解气体形成气泡引起的疾病），也就是把体内氮气的含量降到最低。在压力骤降的情况下，本身溶解在人体组织里的氮气就会溢出，形成气泡。这些气泡如果出现在皮肤上，全身就会有蚂蚁爬的感觉；如果出现在关节部位，就是关节痛；如果出现在肺部或血管，甚至会导致呼吸困难，甚至死亡。 ### SpaceX自研宇航服与贾里德·艾萨克曼的太空愿景 这次的舱外宇航服是由之前的舱内宇航服升级改版而来的，所以外观上看差别并不大。但从材料到机动性，这些都有很大的改变。毕竟舱内舱外都穿着一套宇航服，特别是内部的改动很大，基本上全都改了。但SpaceX对关键的内部改动完全保密，基本上只透露了外部改动的信息，比如头盔的外部涂层可以当遮阳板，配有摄像头和显示器，螺旋拉链方便穿戴等等这些不太重要的内容。但这次的出舱行走会通过星链直播，到时候看他们会不会透露更多的信息。 这套宇航服，你看它的第一反应就是很轻便。一个原因就是它的生命维持系统是在龙飞船的内部，宇航员腰上系着一根**脐带**（Umbilical: 连接宇航员与航天器，提供生命维持系统支持的管线），直接与舱内相连接。不像传统的舱外宇航服，生命维持系统是背在后面的，那种相当于是一个独立的航天器。而且这次的出舱任务从头到尾也就差不多是两个小时。但以往无论是NASA还是中国的宇航员们，他们的出舱任务平均都是8到10个小时。所以宇航服能有多轻便，与它本身的需求有关系。不过SpaceX是迭代的高手，如果将来正式登月的宇航服也能如此轻便简洁，我也不会意外。特别是我很期待他们如何量产和降低成本，毕竟现在的舱外宇航服都是千万美元级别的。 北极星任务的发起人贾里德·艾萨克曼是我认为成功企业家利用私人航天公司完成自己的航天梦，同时为科学进步做贡献的非常典型的一个例子。他是Shift4 Payments公司的创始人，公司上市后，他就用他的资金储备投入到太空事业了，只不过他没有自己造火箭而已。上期视频跟大家聊了杰夫·贝索斯（Jeff Bezos），他也是从小有太空梦的，他的自我实现方式和埃隆·马斯克（Elon Musk）一样，就是自己开公司造火箭，然后还乘坐自己公司造的火箭上太空。贝索斯的蓝色起源（Blue Origin）比SpaceX成立还要早。类似的还有维珍银河（Virgin Galactic）和相对论空间（Relativity Space）等公司，都是这个路子。 但并不是所有的人都有能力自己开公司造火箭的，想为太空探索做贡献和实现自己的梦想，也不是只有造火箭这一条路。贾里德·艾萨克曼学生时代就参加了少年航空训练营。2004年开始正式飞行，有飞战斗机的经验，也创下过环球飞行的世界纪录。 北极星任务并不是贾里德和SpaceX的第一次合作。他从航空正式过渡到航天，是2021年的时候，他自费带着另外三个人进行了一次全平民的轨道级航天任务，叫“灵感4号”（Inspiration4）。这四个人里面，除了贾里德自己，其他都是业余人士，其中有一位很年轻的女孩子，腿上还装有假肢。在接受任务之前，没有任何航天知识的储备。用这种方式让大众去接受和习惯富豪们可以自费上太空，是很聪明的，大众不会有反感的情绪。这就像在说：“我不是自己上太空，我还资助普通人和我一起上太空。”同时，他还专门设立了一个基金，帮助一家儿童医院筹款。如果说“灵感4号”是一个带有教育性质的太空旅行，那这次的北极星计划，贾里德就正式进入到太空科学研究领域了。 这次他带着的三个人都有相关背景。其中一位是斯科特（Scott），他主要负责飞行，以前是专业的战斗机飞行员。另一位是安娜·梅农（Anna Menon），任务官和医疗官，主要负责进行各项实验。她的丈夫也是NASA的专业宇航员。还有一位是莎拉·吉利斯（Sarah Gillis），她和安娜·梅农一直都是SpaceX的员工，她曾经也是“灵感4号”任务的培训师。 北极星计划的后两次任务信息非常少，只知道第三次任务他们会使用星舰，非常令人期待。