自阿姆斯壯六十年前踏出一小步以來,我們終於見到一股矢志讓人類重返月球深入太空的征空新浪潮席捲天下。
Words: Ollie Kew,Photography: SpaceX & NASA。
現任美國總統在德州九月天的悶熱下午語聲一頓,接下來的發言會博得甚麼群眾反應勢將釐定他的在位時間,或者至少提供一點餘地好讓他在外交政策備受批評和美國作為世上第一超級大國可能地位不保的風風雨雨中喘一口氣,圍繞其私生活的小報八卦新聞就更加不在話下。
他用左手扶著講台,右手一敲桌面,一邊用激昂語氣打破場上一片沉默又悶熱的氣氛:「我們選擇去月球,未來十年之內去月球,並會進行其他計劃。原因不在於這些事很容易辦,而是因為很難達成。」
時代變化何其大,萬變卻又不離其宗。自從甘遒迪燃起美國鬥志挑戰蘇聯脫韁領導人,由是揭開史上第一場太空競賽的戰幔(這場競賽在他遇刺身亡差不多七年後才成就了那「重大一步」),美國行政機關迄今已換了多屆首腦,共和黨亦試過多次落敗,科技進化之大甚至令民間如今的電腦運算能力超乎甘遒迪當年的軍方設施。
美國與太空旅行的甜蜜關係早已發酸,然而事隔多年後,你我在2020年又一次活在一個東西列強因為地緣政治而劍拔弩張的時代,又一次對探索地球以外的世界深感著迷,美國又一次誓言登上月球,以每次邁出一小步為目標遠征太空。
太空競賽2.0與上一次的競賽有兩大不同之處。首先,這次美國重返月球,目的並非在於(或者限於)向俄羅斯或中國宣示太空實力。在距離地球最近的星體上殖民,是為他日星際旅行提供一塊跳板的必需工程。譬如探索火星,月球作為發射基地就比地球來得方便。第二個不同之處是這次的煙火大場面並非由NASA炮製,因為太空旅行現正步向私人化,性質類似Uber的火箭接送服務在富可敵國的人眼中基本上已成為有生之年不可不試的玩意。
2020年5月30日,一枚SpaceX Falcon 9火箭從佛羅里達甘遒迪太空中心的39A發射台一飛沖天,把Bob Behnken和Dough Hurley雙雙送往國際太空站。火箭發射的場面總是令人翹首以盼,但這次升空任務之所以具有歷史意義,並非單單因為這是SpaceX第一次把人類送上太空軌道,還因為這是太空梭計劃在2011年結束以來第一次有美國製造的太空船把美國人送往地球大氣層之外。
這個帶領人類登上月球的國家,差不多十年來都有賴前蘇聯時代的聯合號太空船維繫他們的太空前哨站,真可謂有失國體。
美國為何不重啟先後進行了133次升空任務的太空梭計劃呢?答案很簡單,就是因為這算盤怎麼打都不對。按1970年代初的設計原意,太空梭是一種可以重複使用的太空貨車,升空用的助推火箭亦可以回收再用,每年名副其實穿梭50次把大量物資送上太空,令升空任務變成垃圾車收垃圾一樣的例行作業。
然而直至1985年,就連最樂觀的NASA人員也認為兩星期發射一次太空梭機未免過於倉促,因為太空梭和固體燃料火箭在升空和重返太氣層的過程中少不免受損,必須妥善維修,更別說每次都要重新製造一個會在發射過程中報銷掉的主燃料缸。這些事前事後的功夫比原先估計更為複雜繁瑣,結果每次升空任務得花上數以月計而非日計的時間準備。加上每次升空大約要花費15億美元,美國軍方和民間對NASA開支預算的忍耐力自然大受考驗,何況1986年和2003年的太空梭事故先後奪去了七名太空人的性命。
太空梭是人類有史以來最複雜的機器,機上活動部件超過一百萬件,而且必須在人類已知最惡劣的環境中運作,成就之大無疑驚天動地,但我們還是需要一些比之簡單得多的太空載具。喔,試想火箭助推器曉得自動自發分頭同步著陸的話,場面豈不壯觀?
所以SpaceX和計劃背後鮮為人知、出生於南非羞於拋頭露面憑著創辦PayPal致富的馬斯克(Elon Musk)亦可謂成就不小。這位與歌手Grimes眉來眼去的仁兄經常在推特上失言,卻以電動SUV姿態把Ludicrous模式和鷹翼式車門帶給世人,並把自家出品跑車射上太空以測試火箭酬載能力,如今更名列NASA快速撥號名單中。
這在擂台另一邊叫陣的對手是Blue Origin。這間初創公司的資金有賴各位最後一刻網購千層包裝生日禮物的訂單,公司創辦人是Amazon.com始創者暨全球首富貝佐斯(Jeff Bezos),其身家估計達到1,650億美元,與馬斯克一樣立志為NASA提供高負重火箭快遞服務。
兩家公司都表明有意加入方興未艾的「太空旅遊」市場,好為億萬富翁提供機會加入62哩高空俱樂部,換言之他們將與前熱氣球發燒友布蘭森(Richard Branson)在這門生意上一較高下。布蘭森的業務分枝Virgin Galactic,現正測試旗下的SpaceShipTwo火箭動力飛機。後者脫離(相對)傳統的噴射引擎母機後,會憑本身動力把機票持有人送進一無所有的太空逗留六分鐘,其間乘客必須做好收起餐桌之類的安全功夫。
你若覺得這樣的太空旅行有嫌隔靴搔癢,那就要留意兩點了。首先,布蘭森認為這個方案具備開拓超高速私人噴射機服務的潛力,在傳統跑道起飛後讓乘客以超過4,820公里時速點對點直達地球任何一處。
更重要是布蘭森會提供Virgin Launcher服務,扼要地說就是用波音747把掛在機翼下面的無人駕駛火箭送上天空,再由後者把對手處理不來的大型貨物送進太空,概念與《雷鳥神機隊》作者Gerry Anderson的想法十分類似,分別在於這是一場用最低成本把最多物資送到地球以外,同時各出奇謀節省地面發射開銷的競賽。
既然提及珍寶噴射機的製造商,大家可別忘記NASA迄今已在波音的CST-Starliner載人太空艙開發計劃上大喇喇投資了48億美元,大幅拋離SpaceX從行政部門的Commercial Crew Program所得的31億美元。大家都慣於用天文級來形容巨大數字,用來形容金額也是同一道理。
SpaceX的Crew Dragon太空艙成功對接國際太空站安安全全把Bob和Doug送抵目的地一事,正是因此顯得意義格外重大。目前要預留一個從哈薩克飛往太空的乘客艙位,會令你身家一口氣減少9,000萬美元,而且一程只能運送兩個人。Crew Dragon則好比太空梭,每程可以乘搭七人,每位消費預計可降至5,500萬美元。
由於NASA每次升空只會派出四名太空人,SpaceX也就可以用價高者得的方式處理餘下三個機位。NASA老總Jim Bridenstine在2020年5月便在開拍一齣ISS電影的前夕,正式宣佈演員Tom Cruise是首批民間乘客之一。這齣全程在ISS實地拍攝的電影,很快便會在戲院(或Netflix)上映,是人類第一齣在地球以外拍攝的電影,想必會令《Top Gun 3》香汗淋漓的排球場面變得別開生面吧。
除了把身材矮小的科學家送進太空,增加升空任務的酬載量,以及把成本削減至星際廉航的水平,長遠而言其實有一個很重要的意義,可能為人類此一物種在地球大限難逃時提供一個續命錦囊。
SpaceX的願景是把人類送到火星,而且力求在不遠將來達成目標。NASA本身的Artemis計劃打算在月球建造一個永久基地,然後從地球送來人員和物資,如此一來就可以在月球上製造和發射星際穿梭火箭。須知在月球表面發射火箭,比起擺脫地球重力所需的能量少六倍,換言之火箭可以剩下更多燃料以完成往返紅色星球的1,300萬公里路程。
大家只要拿阿波羅計劃黃豆般大的太空艙與高似摩天大廈的土星五號火箭比較一下,便知道把一部鋁箔篷車送上月球所涉及的機械功夫何其巨大。
此外,第一個火星人類在太空旅程期間和抵達了無生命跡象的火星後(至少就我們所知了無生命),都會面對非常嚴峻的環境——火星大氣層的二氧化碳含量可是達到百分之九十五。
殖民月球能夠爭取時間和資源,好讓科學家研究太空長征、低重力環境和經常受到輻射轟炸會對人體產生甚麼影響,因為實際情況絕非麥特戴蒙在戲中著個陸插支旗再收集一些便便種幾個馬鈴薯那麼兒戲。在火星建立殖民地,只可能是人類移居月球並從中汲取大量知識和經驗之後的事。何況移民火星必需可靠又便宜的交通工具方能成事,如今世上的億萬富翁就是在排隊進貢促成這一條件。
這場競賽現時唯SpaceX馬首是瞻。Dragon太空艙到目前為止已往返ISS廿二次,其中九次動用了升空多於一次的太空艙。如今Falcon助推器在陸上和海上無人船艦同步著陸的戲劇性畫面,在坊間已經儼如現代太空飛行的標誌性形象。
SpaceX在公司網頁設有一個類似計算汽車保費的太空運輸成本計算機,只要輸入出發日期和裝備重量,計算機便會給你報價。他們在網站還承諾開發一種叫Starship的未來太空船,火箭本身的外形苗條得來又富有卡通的浮誇色彩,而且不難成為有史以來動力最強大的發射載具,100噸運載力遠遠超乎穿梭機的27.5噸,真是不得了。
接載Bob和Doug兩名老將去ISS的Dragon太空艙,按設計原意以全自動方式對接太空站,在在證明了用電腦誘導兩艘太空船在時速27,594公里之下共舞,比起讓一部Tesla靠Autopilot自動輔助駕駛獨自穿越饒河夜市還要容易。
不過人類最偉大的本錢,其實是前方縱使多麼艱難(或者花費何其龐大),我們都甘於挑戰一番。「因為那是我們願意承擔,不想一拖再拖,而且矢志要贏的挑戰。」總統先生說得好喔。
等比太空人
FALCON 9火箭
命名部分基於火箭設有九個燃燒液態氧和煤油的「梅林」火箭引擎(部分靈感則來自星球大戰的Millennium Falcon),Falcon 9是兩節式發射火箭,第一節火箭可以重複使用,與太空艙分離後會垂直降落地球。整支火箭發射時高達70公尺,重量略低於550,000公斤。圖中的Block 5版本設計上可以在「到期保養」前升空十次,用上一百次才需要接受徹底檢查和大修,RAC想必對此忿忿不平吧。
改良了著陸支架和防熱盾的Falcon 9最新版本於2020年5月30日初次發射,執行SpaceX成立以來首個載人上太空軌道的任務。Bob和Doug把他們乘坐的太空艙命名為飛龍奮進號(Endeavour),以紀念2008和2009年曾經送他們上太空的同名太空梭,後者的命名則源自十八世紀曲克船長指揮的研究探險船HMS Endeavour。
設於最熱一端的火箭引擎,推力加起來達到7,600 kilonewton……太抽象難懂吧,何不試試這樣比較:波音最新銳的747-8,機上每一個渦輪扇葉引擎力能產生296kN,果然是怪物。
DRAGON太空艙
Dragon 2是載人太空艙,不像前身Dragon 1那樣只能載貨。艙內共有七個坐位,而且出乎意料居然設有一個廁所。一旦進入太空軌道,Dragon 2會自動完成對接過程,不過太空人可以從AI手上取回控制權,利用類似Tesla的觸控式平板營幕用人手操縱。