志祺七七
2020.06.06

重大里程碑!SpaceX 成功發射載人火箭,太空旅行要成真了嗎? ft. NASA太空人 《 七七科學探索 》EP 010| 志祺七七

各節重點:
00:00 開頭
01:55 NASA和SpaceX合作的原因
04:14 SpaceX 的獨到之處
06:42 火箭發射!
07:42 這次的任務的挑戰在哪?
08:58 我們的觀點


---【 影片口白逐字稿 】---


在台灣時間 5 月 31 日凌晨 3 點 22 分,人類又創造了另一個里程碑,那就是史上第一次有人是搭著民間企業的火箭,展開太空旅行。今天,就讓我們一起來聊聊「SpaceX 的太空旅行」吧!

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hiho~大家好,我是志祺!

睽違 9年多,美國又重新在自家土地上,發射載人火箭,把太空人送上國際太空站。這次的任務,是由美國太空總署 NASA 和 SpaceX 所共同合作的。NASA 派出兩位經驗豐富的太空人,搭乘 SpaceX 的飛龍二號(Dragon-2)太空艙,用最新版的獵鷹 9 號 Block-5 火箭,把他們兩位送上國際太空站。

原本這個火箭預計要在 5 月 27 日發射,但在發射倒數階段時,最後一次的氣象預報卻發現,飛行路線上的天氣狀況不好,擔心火箭在發射過程中引發閃電而導致意外,所以在發射前大約 15 分鐘的時候,緊急喊卡,延期到美國時間 5 月 30 日星期六下午 3 點 22 分才發射。發射的當天,美國總統川普和副總統彭斯,都親自到佛羅里達州的甘迺迪太空中心,見證這個歷史性時刻。

因為以前要把人類送上太空,都是用了整個國家的資源和技術才有辦法做到,但這是人類史上第一次有民間企業可以把人送上太空,而有民間企業的參與,就表示太空旅行的成本很有機會持續下降,甚至有機會提供商業化的服務。不過,太空領域是國家重要的戰略目標,航太科技某種程度上也算是跟國家安全有關,不會輕易跟外部單位合作,也因此這次 NASA 和 SpaceX 的合作備受眾人矚目。

那話說回來為什麼以往自己搞就好的 NASA 會願意跟 SpaceX 合作呢?


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【NASA和SpaceX合作的原因】

主要還是因為發射火箭真的太貴了。

以前美國長期用來運送太空人的「太空梭」來說,無論是建造還是發射的成本其實都滿高的,加上推動太空梭起飛的燃料火箭呢,有兩小一大,而大的燃料火箭是拋棄式的,因此燒錢燒很快。從 1981 年到 2011 年,也就是最後一架太空梭退役這段期間,整個專案花了大約 2000 億美元,平均每一次發射升空都要花十幾億美元。而且太空梭的安全性,並沒有想像中的那麼高,在使用年限還沒到期前,就曾經發生兩次事故,損失兩架太空梭以及14名太空人,因此 NASA 才決定要把太空梭都除役。

因此,在 2011 年之後,美國就只能透過俄羅斯的火箭,把太空人送進入國際太空站執行任務。在這 9 年之間,美國都要派太空人先到俄羅斯受訓,再到哈薩克搭乘火箭升空。這樣透過俄羅斯把器材和人送上去的做法實在太貴,光是把一個太空人送上去就要價大約 9 千萬美元。恩?這個價格雖然聽起來很貴,但對那些超有錢的人來說,好像也不是不可能達到嘛!像是 NBA 球星 Lebron James的年薪就有 3700 多萬美金,感覺存個幾年應該就可以付得起了。

不過這筆支出,對於經費年年被砍的NASA來說,還是滿貴的,畢竟每年都要送太空人上去好幾次。因此,美國從預期太空梭即將要退役的時候,他們就開始思考把火箭外包給民間企業,來幫忙降低成本。來競爭NASA案子的公司很多,除了 SpaceX 之外,還有全球第一家想推動「私人太空旅行」的上市企業「維珍銀河(Virgin Galactic)」,以及亞馬遜創辦人,貝佐斯創辦的藍色起源(Blue Origin),以及飛機大廠「波音公司」。

到了 2014 年,這個標案最後由波音和 SpaceX 分別用「42億美元」和「26億美元」的價格得標。不過,因為波音公司開發的火箭進度大落後,這次才由 SpaceX 拔得頭籌,把 NASA 的太空人送上去。而以很想省錢的 NASA 來說,這次發射送太空人上去的任務,平均一個太空人只要大約 5500 萬美元就能成行,比請俄羅斯幫忙載人上太空便宜了三分之一,算是一個滿划算的交易。

那 SpaceX 又是怎麼把成本壓低的呢?

【SpaceX 的獨到之處】

SpaceX 是特斯拉 CEO 伊隆.馬斯克(Elon Musk)創辦的另一個公司,他在 2002 年找了一群工程師,跟他一起在加州創立了這間「太空探索技術公司」,簡稱「SpaceX」。他的終極目標,是要讓人類能成為「跨星球」的物種。因此,登陸火星建立移民基地,可以說是SpaceX一個很大的目標和願景。

那為了要離開地球、實現星際探索的夢想,最重要的還是要把成本降低。SpaceX 最有名的就是他們的火箭可以垂直降落到回收平台上面,所以可以省下不少錢。雖然這個技術不是他們首創,但 SpaceX 的厲害之處,就是把回收火箭再利用努力用到極致,讓商業用火箭的發射成本下降很多。

他們在 2015 年第一次成功測試火箭回收,確認這個想法可行之後, 2017 年他們完整開發出整個燃料火箭回收的步驟。當燃料火箭脫離火箭本體,往下掉到地面附近的時候,會點燃剩餘的燃料讓他可以減速,順利地垂直降落到回收地點。此外,SpaceX 還蓋了一個有火箭降落平台的船,讓降落後的火箭可以直接運回港口。馬斯克曾經說過,這個回收的火箭可以用到 100 次都沒問題,而火箭外部的防火隔熱塗層,也可以等發射了 10 次之後再換新就好。目前成功降落的機率已經達到 7 成多,算是相當的厲害。

在 2018 年的時候,SpaceX 測試了新版的「獵鷹重型運載火箭」,這是一台推進力比 NASA 太空梭還要更強的火箭。為了要宣傳這次的任務,馬斯克突發奇想的在火箭裡面放了一台他的特斯拉紅色敞篷跑車和一個假的太空人,當火箭到達太空後,他就把這輛跑車放出來,讓它往火星軌道的方向飄過去。看看那張照片真的是非常驚人! 到了 2019 年 3月,SpaceX 用獵鷹9號和飛龍號太空艙,載著另外一個假人,成功登上國際太空站。這才終於確認SpaceX的火箭,已經準備好可以把人送上太空了。

目前,發射這個獵鷹9號火箭的成本,大約是 6120 萬美元,火箭本身的造價就佔了總成本的 70%,而燃料成本只有 30 萬美元,不到總成本 0.5%。此外,回收後的火箭還需要重新整理和檢查,一次整理的費用大概要 910 萬美元。不過,這樣算一算,發射很多次之後,分擔下來的成本,還是比用完就丟的火箭便宜太多。


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【火箭發射!】

這次火箭發射的流程是這樣,最一開始啟動的是最下層的第一節火箭,大約 7分鐘大約2分鐘後第一節火箭脫離,往下掉回地面,接著第二節火箭啟動,繼續往前飛行。到了第12分鐘的時候,第二節火箭熄火並且跟太空艙分離,接著就慢慢飛進太空站的軌道,準備對接。

這個整個發射過程完全是電腦自動控制,如果有什麼不尋常的狀況才會由太空人接手。不過,這次的發射相當順利,在火箭發射 19 個小時之後,太空人終於順利進到國際太空站裡面。這次火箭裡面的兩位太空人,預計將會在國際太空站裡待4個月的時間,進行各種研究任務。

那在回程的時候,飛龍號太空艙會丟掉貨倉的部分,只留下太空人的座位區。這樣可以減輕重量,也節省燃料。那當太空艙掉到距離地面 5.48 公里的高空的時候,太空艙就會打開降落傘,預計掉落在佛羅里達州附近的大西洋上。


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【這次的任務的挑戰在哪?】

那這次NASA出人、SpaceX出火箭的任務,其實還是有一些滿特別的點,值得大家一起來看看。

比如說這次火箭發射的時間點要很準確,早一秒或晚一秒發射都不行,主要是因為國際太空站會旋轉,所以只要早了一點點或晚了一點點,最後飛龍號太空船就沒辦法跟太空站對接。也因此遇到天氣不佳要延後發射,不是多等半個小時,而是必須重新計算最適合的發射時間,才改到3天後發射。

另外,第一節火箭的回收也是一大看點,我們剛剛說過目前的成功率大概是 7 成多,並不是每一次都會成功。

困難的地方就在於火箭從很高的地方掉下來的時候,回收平台的位置不能差太遠,而且火箭垂直降落的角度也要控制得很精準才行,不然火箭降落的時候,就很可能會因為沒站穩,倒下來而爆炸。此外,飛龍號太空艙的回程也是滿危險的。因為重力的關係,回程的時候太空艙的速度會比音速還要快,而且不斷磨擦空氣也會產生的高熱,只要一不小心就有可能會讓高溫竄進太空艙裡面,而導致爆炸。

不過,NASA 和 SpaceX 對這次的合作還滿有信心的,看起來是非常有機會順利完成整個任務。

【我們的觀點】

NASA 和 SpaceX 成功的在美國本土發射載人火箭,表示說美國未來再也不需要依賴別人了,這件事情對美國人來說是個滿大的激勵,也是在今年各種悲劇當中,一個比較正面的好消息。

而這個事件對於全人類的歷史來說,也是一個很重要的里程碑,表示重視成本和利潤的私人企業,也終於要開始跨足太空旅行的市場了。這就跟搭飛機旅行的道理還滿類似的。以前人們要搭飛機出國超貴,但因為成本持續降低,才讓我們可以用很便宜的價格,飛來飛去、認識這個世界。因此,或許我們可以預期,未來太空旅行的成本也會有類似的趨勢,搭乘火箭上太空,可能也不再只是個夢想了。

講到這裡,也讓我想到,我在研究這個主題的時候,滿好奇如果真的上了太空之後,有哪些事情是可以做的、哪些又是不能做的?

結果查了之後才發現,哇!原來太空中沒有任何法律的規範,只有聯合國有一個《外太空條約》,很宣示性的說:「外太空屬於全人類共同有、利益由所有國家共享」也禁止任何國家宣示他們在外太空的主權。不過,美國和盧森堡卻鑽了個漏洞,他們在幾年前就相繼立法,避開了主權的議題,說只要國內的私人企業到得了其他的行星,那就能擁有合法使用那顆行星上各種資源的權利,完全不甩聯合國的那個條約。

我想,以「上太空」越來越容易的趨勢來看,目前各種國際間的角力,大概也很有可能會跟著火箭,漸漸的延伸到外太空去。讓目前全球合作的航太科技領域,再度進入各國競爭的狀態,科幻小說裡面那種搶奪其他資源的情節,感覺就越來越有可能真實發生了。

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好的,那今天的提問想要來問問大家,你覺得哪一種太空科幻的情節,未來最有可能會發生呢?
A. 各國爭相派出太空船,去開採其他星球上的各種資源;
B. 我們在太空中遇到了其他高等生物,見識到了更驚人的文明;
C. 我們人類發展成跨行星的文明,不只離開太陽系,還成功征服宇宙;
D. 其他,留言告訴我們吧!

最後,如果你喜歡今天的影片,歡迎分享出去,讓更多人知道「SpaceX載人火箭成功升空」!
此外也可以點這邊,看看「福衛七號」以及「台灣航太科技」的討論;
那麼,今天的志祺七七就到這邊告一段落,我們明晚再見囉~掰比!



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【 本集參考資料 】

→ 美SpaceX火箭載人升空 開啟太空旅行新時代:https://bit.ly/3dEc4S1
→ 開啟新紀元!SpaceX火箭載太空人升空 火箭回收省成本:https://bit.ly/2Myriwj
→ 〈詳細解說〉SpaceX飛龍號為何最後一刻取消任務?:https://bit.ly/37335aO
→ SpaceX 實現載人上太空,料加速推進太空產業商業化:https://bit.ly/2ALfSlU
→ SpaceX Makes History With First-Ever Human Rocket Launch For NASA:https://bit.ly/2UfQT18
→ New Audit Reveals NASA Paid Boeing $2 Billion More Than SpaceX for Same ISS Mission:https://bit.ly/3gZ0nrc
→ 獵鷹重型運載火箭|維基百科:https://bit.ly/2AaMmGi
→ 天龍號太空船|維基百科:https://bit.ly/2BwyF4S
→ 福衛七號順利升空,獵鷹重型火箭主推進器回收失敗:https://bit.ly/2Mw56Tv
→ 太空時代2.0—當登上太空不再高不可攀:http://bit.ly/34lqSAc
→ 伊隆·馬斯克的特斯拉Roadster|維基百科:https://bit.ly/30dFiU5
→ SpaceX 火箭升空!從發射細節、技術 demo 到周邊產業一次全解析:https://bit.ly/3h2xhHt
→ 火星軍情局|臉書貼文:https://bit.ly/3dERHnR
→ 火星軍情局|臉書貼文:https://bit.ly/2AJRAch
→ 投資「太空採礦」:地球小國能不能成為宇宙霸權?:https://bit.ly/2AFVzqa
→ 【天空之上的千億商機】從「太空投資」來看,為何 SpaceX 載人任務將掀新型太空競賽?:https://bit.ly/3dDcE2t


【 延伸閱讀 】

→ 太空旅行不是夢!史上首次民間企業送人上太空 這「一小步」有多大【TODAY 看世界】:https://bit.ly/30cEazZ
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