隨著飛船脫離，獵鷹9號火箭空中爆炸解體，載人飛船的飛行終止測試順利完成，SpaceX 已經掃除了所有關鍵障礙，無限接近成為史上首個私營載人航天發射商。
北京時間 1 月 19 日晚 11 點 30 分，SpaceX 的載人航天計劃迎來了發射前的最重要一次測試——載人龍飛船的飛行終止測試，確保在正式載人任務時，飛船能在火箭出現意外時緊急脫離，保證人類宇航員安全著陸。
一枚四手獵鷹9號火箭搭載著載人龍飛船在肯尼迪航天中心發射場點火升空，經過約 1 分 26 秒飛行後，火箭發動機停車，龍飛船按計劃在超音速的條件下啟動逃逸系統。龍飛船上 8 臺發動機在近 20 公里左右的高度同時啟動，在短短 2 秒內迅速脫離獵鷹 9 號火箭。
圖 | 火箭升空
圖 | 載人龍飛船脫離火箭
圖 | 獵鷹 9 號爆炸瞬間
而同樣在超音速情況下飛行的獵鷹 9 號則在飛船脫離的瞬間失去姿態，在數秒內解體爆炸，上百噸燃料在空中炸成一團火焰，為龍飛船的終止測試上演了一幕最極端、也是最為真實的“意外情況”。
在隨後載人飛船著陸過程中，一個小型降落傘先打開，穩定住不斷旋轉的飛船。隨後 4 個主降落傘展開讓飛船緩慢落在海上，最終，此次意義重大且視覺感受滿分的飛行終止測試僅過了不到 10 分鐘便宣告成功。
圖 | 飛船傘降
圖 | 飛行終止測試效果圖
值得一提的是，在今天的測試中，飛船上還帶了一個裝有傳感器的測試假人，目的是在測試過程中收集所有必要數據，以確保未來人類宇航員的絕對安全。
經過數年開發，以及過去兩年時間裡的密集測試，此次飛行終止測試已經是載人龍飛船正式走馬上任前的最後一個關鍵測試。
隨著今天測試圓滿成功，SpaceX 龍飛船將有望在今年上半年將兩名NASA宇航員送上國際空間站，屆時 SpaceX 將成為首個進行載人發射的私營航天企業，正式開啟私營載人航天大時代。
圖 | 測試開始前，兩名宇航員穿著宇航服進行登船演練
在馬斯克充滿野心的廉價航天版圖中，載人飛船的可重複使用是十分重要的一環。如今，火箭的重複使用已經常態化，下一步就是邁向載人飛船的可重複使用。
圖 | 載人龍飛船
SpaceX 龍飛船：可重複使用的載人飛船
業界標杆 SpaceX，總是不走尋常路。
載人龍飛船的逃生系統設計，再次跳脫傳統，拋棄了主流的逃逸塔，而是讓飛船本身兼具有自主逃生功能。
這樣設計有什麼道理呢？這背後，寄託著馬斯克的一個重要夢想。
載人飛船的發射逃逸系統是載人航天任務中必備的應急系統。在運載火箭或曾經的航天飛機點火升空過程中，若發生不可逆轉的故障，從而威脅到宇航員生命安全時，逃逸系統會幫助宇航員迅速脫離火箭並返回地面。
在過去進行的載人發射任務中，美國、中國和俄羅斯的火箭均配備了逃逸塔。在每次載人發射任務中，這個尖尖的逃逸塔就像一個小型火箭一樣接在火箭的最頂端。
圖 | 土星 5 號火箭巨大的逃逸塔
在發射階段出現意外時，逃逸塔上部的發動機能迅速啟動，將坐在裡面的航天員從運載火箭上拉走，脫離事故火箭並最終通過傘降的方式回到地面。但由於飛船上升到一定的高度後，同樣可以利用飛船自身的變軌發動機將飛船推離危險區。因此，逃逸塔通常在發射約 2 分鐘左右會被拋離，以減輕重量。
在人類航天史上，逃逸系統被使用的次數屈指可數。
2018 年 10 月 11 日俄羅斯的聯盟號載人飛船執行常規的載人發射任務，計劃將兩名分別來自美國和俄羅斯的宇航員送上國際空間站。但火箭一二級在分離過程中發生撞擊造成發動機故障。指揮中心隨即宣佈任務失敗並指揮宇航員逃生。
由於逃逸塔已經在發射 2 分鐘時被拋棄，逃生系統被激活後，首先是激活飛船的推進系統，實現與火箭分離，緊接著載有兩名宇航員的返回艙與推進艙分離，返回艙通過傘降系統和著陸反推系統最終實現安全著陸。
再往前看則是在 1983 年 9 月，蘇聯進行一次載人發射任務時，火箭在發射前意外起火，逃逸系統緊急啟動，逃逸塔迅速點火將飛船拉走，成功救下宇航員。
這也是迄今為止，人類航天史上唯一一次成功使用逃逸塔。
由此可見，昂貴的逃逸塔使用頻率極低，但載人航天任務在安全至上的訴求下，這又成為一個標配，不得不在每次發射中都丟掉一個逃逸塔。
與此同時，過去使用的載人飛船，包括上面的返回艙、軌道艙都是一次性的。而已經實現火箭重複使用的 SpaceX，又打起了載人飛船的主意，如果實現其可重複使用，這將大幅降低載人發射的成本。
圖 | 載人龍飛船
這在航天史上亦是一個顛覆性的設計。
要實現重複使用，SpaceX 的載人龍飛船第一步就是捨棄逃逸塔，在飛船四周配備了 8 臺 SuperDraco 發動機，實現了“自帶逃逸系統”，在逃逸甚至是返回落地時可以隨時啟動。
其中每臺 SuperDraco 發動機都可產生 1 萬 5 千磅的推力。8 臺 SuperDraco 同時點火產生的推力可在 1.2 秒內將飛船從 0 加速至 100 英里/小時，最高速度可達到 345 英里/小時。
與此同時，載人龍飛船配備了可更換隔熱罩。其他飛船在返程進入大氣層時，必須藉助隔熱罩摩擦減速和燒蝕降溫，導致飛船無法重新使用；而載人龍飛船則重新設計了飛船隔熱罩，實現了模塊化更換，為飛船重複使用打下基礎。
此外，為了降低成本，載人龍飛船還通過材料技術上的突破，讓飛船自己在大氣中飛行時具備足夠的保護能力，擺脫了對整流罩的依賴。
但這種追求低成本的大膽設計同樣會帶來可靠性問題。原因是逃逸發動機和推進劑貯箱就安裝在宇航員的加壓艙周圍，由於逃逸發動機貼近宇航員座位，發動機或是推進劑稍微出現異常便會直接威脅到宇航員的安全。
趨於保守的 NASA 對此方案並未完全信任，要求 SpaceX 以及同樣採用了類似方案的波音進行更加嚴格的測試。
圖 | 波音載人飛船
2019 年 4 月，SpaceX 在美國肯尼迪航天中心對剛回收不久的載人龍飛船進行靜態點火測試時出現意外，在飛船發射系統內，氧化劑洩漏進入到航天器的推進系統中，造成止回閥失效並在高壓下引發爆炸，直接摧毀了整個飛船。
SpaceX 通過數個月時間的調查和改進，最終將那次意外暴露出來的設計問題解決。
從進度上說，此次飛行中止測試是 SpaceX 進行正式載人發射任務前的最後一個關鍵測試環節，從 2013 年載人飛船項目啟動至今，SpaceX 距離最後的載人發射終於只有一步之遙。
在爆炸中成長
值得一提的是，今天執行發射任務的獵鷹 9 號火箭是第 4 次執行發射任務。早在 2018 年 5 月，它就在正式發射任務中登場，在今天發射進行前，這枚火箭已經 3 次發射並全部實現回收。
為了更好模擬真實載人發射時的情況，在此次不會進入太空的發射任務中，SpaceX 仍將這枚火箭灌滿了燃料，甚至在完全不會使用的二級火箭上也將燃料加滿。
圖 | 準備發射
不過在關鍵的發動機上，由於二級火箭在此次任務中不需要點火，SpaceX 將二級火箭上的梅林發動機全部拆下，換上了同樣重的替代品，這同樣是為了模擬實際任務中火箭的真實重量。
對獵鷹 9 號火箭來說，9 臺發動機一秒鐘就能消耗 540 加侖燃料，為了能夠“餵飽”這些發動機，獵鷹 9 火箭攜帶的燃料質量達到數百噸，足以通過兩級火箭將超過 20 噸的荷載送上數百公里的近地軌道。
而此次發射任務僅進行了不到 2 分鐘，火箭內部剩餘了大量燃料，就是一顆巨型炸彈。SpaceX 在測試前也預測，當載人飛船離開火箭後，火箭的正常飛行狀態會被打破，而失去姿態導致火箭在空中爆炸則是可能性最大的結果。
圖 | 載人龍飛船
也正因此，SpaceX 關閉了往常會開放給愛好者觀看發射的看臺，但這依然抵擋不住人們的熱情。大批火箭愛好者被這一消息吸引，前來觀看發射，除了期待能看到飛船進行逃逸測試，他們也想看看這個上百噸重的大油罐最終會炸出什麼樣的景象？
此外，SpaceX 也為了此次火箭爆炸做好了充分的善後工作準備，SpaceX 表示，不管這枚運載火箭是在何種狀態下爆炸，SpaceX 都會有專門的團隊將爆炸留下殘骸從海上清理乾淨。
這一“計劃中”的火箭爆炸，也將成為 SpaceX 發展史上值得銘記的一次爆炸。
眾所周知，獵鷹 9 號是目前全球唯一一型成功進行回收並實現重複使用的火箭。作為如今市面上最當紅的火箭型號，獵鷹 9 號火箭憑藉著非常廉價的發射費用和超高的可靠性成為了一款明星火箭。
但 SpaceX 走到這一步並不簡單。從 SpaceX 成立至今，在各種測試和發射任務的失敗都從未間斷，而失敗則常常與爆炸相伴。
例如 2014 年，SpaceX 為了研究可回收火箭技術的早期火箭 F9R 在一次懸停測試中出現異常，在空中直接自爆。
2016 年 9 月，獵鷹 9 號火箭在發射前的常規靜態點火測試中爆炸，事故造成一枚全新的獵鷹 9 號火箭和價值 2 億美元的 Spacecom Amos-6 通訊衛星損毀。為了研究事故原因，SpaceX 在 4 個月後才重新開始了發射任務。
2019 年 4 月，SpaceX 載人龍飛船在一次靜態點火測試中發生劇烈爆炸，飛船被直接摧毀。
有人戲稱 SpaceX 每年一次花式爆炸已經成為了一個優良傳統。甚至 SpaceX 自家也專門做了一期“爆炸集錦”，收集了幾乎所有 SpaceX 在發射任務和火箭回收瞬間的失敗畫面。
可以預見的是，SpaceX 的爆炸集錦視頻未來還會持續更新下去
尤其是馬斯克已經發布的瞄準星際旅行的 Starship 飛船，作為“最強宇宙飛船”，Starship 計劃有效載荷最高可達 150 噸，這一數字已超過登月使用的土星 5 號超重型運載火箭——它是史上運載能力最強的火箭。
如今，Starship 飛船的原型機已經從工廠裡一個一個地生產出來，迎接它們的將是最嚴苛的測試，以及難以避免的爆炸。
比如，2019 年 11 月，Starship 的原型箭 MK1 在貯箱加註測試中頂部被崩飛。
就像馬斯克曾經說的，沒有失敗，就沒有創新，如果你沒有經歷失敗，那說明你還不夠創新。也就是說，如果沒有一次又一次的爆炸，那麼 SpaceX 今日所展示出來的創新能力可能都無從談起。
有望奪下私營載人航天大旗
美國失去載人上天能力，已經超過 8 年時間。NASA 急需 SpaceX 和波音兩家商業公司能夠扛起美國載人航天事業的大旗。
在 NASA 的美好願景中，一旦波音、SpaceX 的載人飛船正式上任，NASA 將會逐漸減少通過俄羅斯聯盟號進行載人飛行任務。同時 NASA 官員也曾表示，將反過來向俄羅斯銷售船票，讓俄羅斯宇航員乘坐波音和 SpaceX 的飛船。
為此，從 NASA 在 2010 年啟動的“商業乘員開發”（CCDev）計劃，資助私營航天公司開始進行新一輪的載人航天飛船研究，至今已經撒下近 84 億美元。
圖 | NASA 向波音撥款超過49億美元（來源：NASA Office of Inspector General）
這其中，波音獲得的資助超過了 49 億美元，NASA 在這一計劃中，半數以上資助進了波音公司的口袋。相比之下，SpaceX 獲得的支持要少得多，約 31 億美元。
而 SpaceX 開發的載人龍飛船已經在 2019 年 3 月成功進行無人首飛，運送貨物往返國際空間站。
因此可以說，被悉心照料、巨資喂大的波音 Starliner 並沒有體現出其應有的水平。
首先在時間上，SpaceX 的載人龍飛船和波音的 Starliner 原本都計劃在 2017 年實現載人飛行。兩者已經進行了不止一次的延期。
而且，兩家公司在載人發射的價格上也有明顯差距，從一份美方報告可知：SpaceX 載人龍飛船的報價為每個座位 5500 萬美元。但波音給出的報價則要 9000 萬美元，比前者貴了 60% 以上。
圖 | 波音、SpaceX 載人飛船對比
而對波音來說，一個月前的發射失敗帶來的打擊才是更加嚴重的。
2019 年 12 月 20 日，一枚宇宙神 5 號火箭在美國肯尼迪卡納維拉爾角空軍基地中心發射升空，波音公司的 Starliner 載人飛船開始了首次無人測試飛行。
運載火箭將飛船送上預定高度後船箭正常分離。但 Starliner 飛船在後續利用自身發動機點火的過程中出現意外，在火箭升空 1 小時後，任務組表示飛船未能進入與國際空間站對接所需的預定軌道。Starliner 載人飛船的首次無人飛行測試提前宣告失敗。
這一失敗意味著 Starliner 載人飛船在經過多次延期後，不得不將發射時間表再一次向後推遲。
反觀 SpaceX，雖說載人飛船的研發並不是一路順風順水，但在進度上則明顯比波音走的更快。
2019 年 3 月，SpaceX 開發的載人龍飛船在首次進行無人首飛任務時即獲成功，運送貨物往返國際空間站。
雖然在隨後的一次測試中，載人龍飛船的爆炸引起了不少來自外界的擔憂，但後來 SpaceX 在修復了發動機問題，以及在降落傘等測試中的出色表現，重新贏回了不少信心。
隨著此次載人飛行中止測試的成功完成，SpaceX 終於具備進行正式載人飛行任務的資格，私人載人航天時代已然到來。
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