私人太空行走首秀：亿万富翁再次创造太空历史

本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：跆拳道大灰狼，编辑：Steed，题图来自：NASA

甲方爸爸不给合同，乙方说没关系，这活儿我自讨腰包干出来，回头记得用我就行。

这么好的乙方，见过吗？这里就有一个！

北京时间2024年9月10日下午17:23:49，美国太空探索技术公司（以下简称SpaceX）在肯尼迪航天中心LC-39A发射台，利用自家猎鹰9运载火箭，将载人龙飞船和4名宇航员成功发射升空。

本次载人发射任务名为“北极星‧黎明”，是一次非政府参与的私人航天任务，4名宇航员将在轨5天，期间将利用SpaceX自研的舱外宇航服（以下简称“舱外服”），开展人类首次无政府宇航员参与的“太空行走”（舱外活动），此外还将尝试与星链实施激光通讯，轨道高度也将刷新阿波罗登月后载人航天活动的纪录。

北极星‧黎明任务出舱CG图 | SpaceX

该任务由亿万富翁贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）出资，是他与SpaceX合作的一系列独立的探索性载人航天任务的第一步，首要目的是验证SpaceX自研舱外服的可靠性，掌握舱外活动技术。

后续任务还将在此基础上持续探索和拓展SpaceX的独立载人航天能力，甚至可能接下在轨维修哈勃太空望远镜的任务，并最终使SpaceX具备独立月球和火星表面活动能力。

对于SpaceX公司而言，这次任务可以说是除研发星舰外，向其载人登陆火星梦想前进的又一小步。

任务的核心：自研舱外服和太空行走

不同于一般商业太空游，这次的4名宇航员虽然不是政府指派，但没有一位是单纯的游客，都有重任在身。

任务指令长由金主艾萨克曼本人担任。这不是他第一次上太空，早在2021年，他就曾资助过“灵感4号”（Inspiration4）全平民航天任务，并作为指令长实现了太空飞行梦想（详见《“全员平民”出征太空，一人还是中奖白送》）。

乘组中的另外3人是：

• 飞行员斯科特‧波蒂特（Scott Poteet），美国空军退役飞行员，艾萨克曼的创业伙伴，曾任“灵感4号”任务总监；

• 任务专家莎拉‧吉利斯（Sarah Gillis），SpaceX首席太空运营工程师，曾经负责培训“灵感4号”的4位平民宇航员；

• 任务专家兼医疗官安娜‧梅农（Anna Menon），曾在NASA任国际空间站生物医学飞行控制员，现任SpaceX任务总监，负责管理龙飞船的制造工作，并担任机组通信操作员。

有SpaceX公司员工乘坐自家的载人龙飞船上太空，这还是破天荒的头一回。

北极星‧黎明任务乘组，从左往右依次是：艾萨克曼、吉利斯、梅农、波蒂特，他们身后便是执飞此次任务的坚韧号载人龙飞船|北极星计划/John Kraus

此次任务中，他们将测试一系列新技术，完成北极星‧黎明任务有四大主要内容：高轨载人飞行、首次商业太空行走（出舱活动）、基于星链的激光太空通信、太空健康影响研究。

其中最具亮点和观赏性的就是首次商业太空行走，这里的“商业”，是指太空行走活动不是由政府资助，而是由私营企业自筹资金自行发起。

北极星‧黎明任务将进行首次商业太空行走，此为CG演示|SpaceX

众所周知，太空行走需要可靠的舱外服，作为一次“商业”活动，自然不能使用NASA提供的舱外服，因此这次出舱活动的实质就是验证SpaceX自研舱外服的可靠性。

这套舱外服继承了已有载人龙飞船的舱内服风格，满满科幻电影风，但内部增加和修改了不少细节。首先是关节部分应该采用了舱外服常用的硬壳结构，加之生命维持系统管路需遍布全身的布置需求，身体部分相对更加臃肿。

相对最早期设计图，颇有些“买家秀和卖家秀”的感觉，但这都是不可避免的。

SpaceX舱外宇航服的早期概念图（上）和实物图（下） | SpaceX

SpaceX宇航服的设计风格一贯始终，未来若独立研发登月服或登火服，大概率也是如此。

但要注意的是，此次任务中使用的舱外服，并未带有独立的生命维持系统，因此需要通过“脐带”与飞船时刻保持连接。

NASA经典的EMU宇航服独自漂浮在茫茫宇宙的景象，这回我们是看不到的。

不使用脐带，可独立的运行的EMU舱外服 | NASA

为配合这次出舱，载人龙飞船也做出了多项改造。

龙飞船是典型的两舱飞船，无法配备专门的气闸舱。本次出舱中，龙飞船将使用一种相对“古老”的出舱方式——全舱减压。整个飞船的返回舱将全部放气至真空状态。与太空环境压力平衡后，飞船顶部舱门打开，4名宇航员将同时暴露在真空环境中，但仅有艾萨克曼和吉利斯这两名宇航员交替执行出舱活动。

之所以说全舱减压“古老”，是因为这种方式主要在早期双子星计划、阿波罗计划和苏联早期载人航天任务中使用。航天飞机和组合式空间站兴起后，均配备有气闸舱，这种出舱方式就不再多见。

双子座和阿波罗计划时期，脐带式全舱减压出舱比较常见 | NASA

高轨飞行和太空薯片

众所周知，SpaceX的一贯风格就是高清直播一切，为向公众充分展现出舱活动的景象，两名出舱宇航员的头盔内特别增设了两个出舱摄像头。

我们有望通过主视角摄像头拍摄，经星链传输高清视频信号，实时看到出舱景象。

出舱的两名宇航员艾萨克曼（左）和吉利斯（右）的头盔细节 | SpaceX

为配合出舱活动，本次任务的轨道设计也别出心裁，将利用猎鹰9号和龙飞船全部运力，飞得比以往所有龙飞船任务都要高。

飞船的远地点最高高度将达到1400公里，是阿波罗计划后载人航天任务的最高高度。在这样的轨道上，飞船将穿过范艾伦辐射带的部分地区进行研究，以更好地了解太空飞行和太空辐射对人类健康的影响。

绕地7圈后，飞船会下降到近地点190公里、远地点700公里的轨道，以进行出舱活动。

出舱行走时，两名出舱宇航员每人将出舱15-20分钟。不同于正常飞行阶段的氮氧混合空气，出舱阶段宇航员呼吸的是100%纯氧。因此全舱减压前要进行排氮过渡，为此飞船增设了供氧设备和氮气充放系统，传感器也适应性增加和升级。

最关键的是舱门部分，增设了一套名为“天行者”（Skywalker）的辅助结构，便于宇航员在出舱过程进行固定和移动，同时舱门也增设了电机以便于开闭。

为本次任务增设的供氧设备 | SpaceX

出舱使用的辅助设备“天行者” | SpaceX

出舱任务结束后的次日，飞船还将利用星链进行激光通信测试。

龙飞船开放式货舱部分（Trunk）安装有一个激光天线，该天线会直接与星链卫星的激光星间链路进行通信测试，最终实现只依托星链的通信能力。

这项测试的目的，是未来减小对NASA手中已不堪重负的TDRS中继卫星的需求。SpaceX认为未来轨道上会有大量星舰在轨进行通信，摆脱带宽有限的TDRS势在必行。

包括这些测试在内，整个北极星‧黎明任务累计会有近40项科研实验项目。

本次任务中的激光通信示意图 | SpaceX

船上安装的星链设备，图源：SpaceX

还有一项特别载荷，就是多力多滋（Doritos）公司的“零重力”薯片，让宇航员在太空环境下也能安全地吃上薯片。

薯片虽然好吃，却是最容易产生碎渣的零食之一，飞船这种封闭的自循环环境一般都会避免这类食物。

该薯片则是专门针对飞船失重和封闭环境下生产的，不使用粉末状配料，而是覆盖一层油基涂层，且体积较小，可以一口吃下，能防止残渣在舱内漂浮。

当然，此次薯片搭载的核心目的是——打广告，这在以往NASA牵头的政府任务中是罕见的。作为一次商业航天任务，可以不像政府任务一样有各种限制和掣肘。

薯片上天后，品牌方得到了曝光，宣传了产品，增加了销量；SpaceX收到了广告费，降低了任务成本，还增加了任务噱头。

可谓双赢合作。

舱外服，没合同，降成本，自己搞

有趣的是，这次新意满满的载人任务，既不是响应NASA的合同需求，也不是受了NASA某些技术研发资金的资助，完全是自发的商业行为。可见SpaceX的技术发展已经局部超越了NASA对其服务提供能力的需求，对深空乃至地外天体载人活动有着主动诉求。

传统的舱外宇航服，因为主要为政府任务制造，需求量很少，定制设计，造价高昂，设计时对成本不敏感。

而SpaceX的任务宇航员接受采访时称，他们的宇航服未来要大批量制造，成熟后会生产几百、数千乃至上万套，不仅用于商业太空游，还可能用于月球表面，乃至殖民火星。因此设计时，在安全的基础上，成本和批量制造是要着重考虑的。

降低成本的手段上，SpaceX举了一个例子：舱外服的头盔相对舱内版增设了镀层，主要是反射舱外直射的强太阳光，以保护宇航员的眼睛。在以往的美系宇航服中，这层镀膜多以黄金为主，但SpaceX在设计时，从“成本控制+批量制造”两个角度出发，改成了“镀铜”，显出明显的铜色。而之前的舱内服，则没有这个镀层。

舱外服面罩（左）和舱内服面罩（左） | SpaceX

SpaceX在开发时还考虑到泛用性，结合了新材料、制造工艺和新的接口（卡扣）设计，为宇航员在宇航服加压状态下提供更大的灵活性，同时在非加压的普通穿着场景中保持舒适性。

除采用3D打印制造头盔外，头盔内还增设了摄像头和平视显示器（HUD），后者可提供宇航服压力、温度和相对湿度的信息。

该宇航服还增强了舱外活动期间的可靠性和冗余性，可开合面罩的密封圈从2层增加到4层，以帮助确保宇航服保持压力和密封性。

这套宇航服的最终设计目的，不只是服务于地球轨道，最终将衍生出独立舱外服、登月服、登火服，为后续的独立载人登月或载人登火提供支撑。

NASA：双保险也不保险啊……

事实上，NASA并非不需要新式舱外宇航服。

NASA现有的国际空间站EMU宇航服不仅年久失修，还出现了漏水问题，亟需换新，因此在2019年，NASA就编列了xEMU舱外服计划。

2022年，在阿尔忒弥斯登月计划中，NASA公开招标了两款月表舱外服，也就是登月服。而在此之前的2021年，SpaceX就公开表示可以为NASA提供舱外服。但作为近年的“标王”，SpaceX最终意外落选。

之后坊间传闻，并非其投标的登月服不合格或研发能力不足，只是NASA不希望过多地依赖SpaceX，以免造成垄断。一如早年NASA排除波音、洛克希德·马丁等军工巨头，而扶植当时初创的SpaceX和轨道科学技术公司（现已被诺格创新收购）一样。

NASA公布的xEMU舱外服 | NASA

最终，柯林斯宇航公司（Collins Aerospace）和公理空间公司（Axiom Space）双双中标登月服研发，秉承了NASA一贯的“双保险”策略，两家互为备份。

但双保险有时候也不是很保险，尤其是碰到不靠谱的承包商。前不久，柯林斯宇航公司宣布，将不再继续执行从NASA获得的宇航服研发订单，也不会再开发新的国际空间站宇航服，说白了就是——撂挑子不干了。目前仅剩下公理空间公司一家仍在继续研发登月服，好在进展尚可。

有趣的是，相比中标后退出研发的柯林斯，落标后SpaceX却并未停止研发登月服——即使NASA不给合同，即使未来宇航员走出星舰登月舱时不能穿自家登月服，SpaceX也要坚持搞。

这在美国航天研发企业中是很少见的。

此次北极星任务的舱外服，其实就是登月服部分设计的在轨验证，意图形成一套独立闭环的载人航天能力。

柯林斯退出后双保险策略失效，NASA是否会重新向SpaceX抛出橄榄枝，尚未可知。

真正的野望：拯救哈勃，星舰载人

如果本次“北极星-黎明”任务顺利，艾萨克曼和SpaceX后续还会安排两次难度更高的“北极星”系列任务，逐步提升SpaceX的独立深空载人活动能力。

NASA曾表示，欢迎商业公司探讨对哈勃太空望远镜进行维护、升轨和升级的可能，但也坦言没有额外资金支持这个项目，请有兴趣的公司“用爱发电”。从目前形势来看，如此有爱且有能力的公司只有SpaceX一家。第二次北极星任务有可能以为目标，但NASA尚未接受这一提议。

而北极星系列任务的最后一次飞行，将由SpaceX正在开发的星舰执行，将成为星舰的首次载人飞行，当然，只有在星舰经过大量测试和无人飞行证明安全后，此次任务才会成行。

北极星‧黎明任务不只是一次单纯的私营载人航天任务，而是SpaceX将载人能力延伸向深空乃至地外天体的“黎明曙光”。这次任务不仅是一次技术上的挑战，也象征着商业载人航天活动的新领域，将推动私人企业参与深空载人探索的步伐，并可能为未来的月球和火星任务铺平道路。

最难能可贵的是，这一系列高难度、高投入、高风险的载人任务，竟然是SpaceX脱离NASA资助和合同需求之外，基于自身企业愿景自行组织和完成的。可以说，SpaceX不仅是一家以完成合同，攫取利润为目标的航天承包商，也是一家有着诗和远方理想的企业。

虽然所谓的火星殖民梦依然飘渺而遥远，但我们肉眼可见，SpaceX确实在沿着这个方向一步步前进。