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票价200万至300万元的太空旅游,还有多远?

多名航天专家对太空旅游的前景持乐观态度。

太空旅游一直被视为超级富豪的“烧钱游戏”。自2001年美国富商丹尼斯·蒂托成为第一位太空游客后,世界各地的富豪开始陆续加入。此后8年,又有六名太空游客陆续登上国际空间站,费用在2000万~3500万美元之间不等。

太空旅游主要包括失重飞机、高空气球、亚轨道飞行和轨道飞行四种形式。前述动辄上千万美元的太空旅游属于轨道飞行,如今采用该方式的票价已涨至5000万美元以上。相比之下,亚轨道飞行费用远低于前者,使得其成为近年来商业航天追逐的热门赛道。

“2025年中国有望开始亚轨道旅行,票价200万~300万元人民币。”“长征十一号”火箭首任总指挥、中科宇航董事长杨毅强9月17日接受媒体采访时说,目前,中国的商业航天已从1-0时代进入2-0时代,并有望在5年内进入3-0时代。期间,要将火箭运力提升至5吨~14吨,建设全球性卫星星座,实现火箭可回收并降低成本。

“200万~300万元是按使用可重复火箭和飞船预估的亚轨道飞行价格。”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩告诉《中国新闻周刊》,亚轨道旅游需要面向市场,这意味着要在保障安全的前提下尽可能压低成本。使用可重复的亚轨道运载火箭和飞船可以实现这点,但这项工作目前国内还未落地,技术屏障短期内难以突破。

可重复使用火箭是降成本的关键

轨道飞行被视为真正意义上的太空旅游。目前轨道飞行目的地主要是国际空间站,供游客往返的运输器主要有俄罗斯的“联盟”系列飞船和美国的载人“龙”飞船。“通过这种方式,太空游客能在国际空间站生活至少一周,可以长时间享受失重,俯瞰地球美景。但动辄上千万美元的费用,一般人无力承担。”庞之浩说。

国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光告诉《中国新闻周刊》,从技术上来说,中国想要开展轨道太空旅游没问题,但其高昂的价格也决定了轨道太空旅游依然只是属于亿万富豪的“游戏”。“诸如适合于轨道旅游的民用空间站等配套系统还没建成,预计10年之内会有新的突破。所以最先发展的还是亚轨道旅行。”北京大学地球与空间科学学院教授、中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任焦维新向《中国新闻周刊》表示。

技术要求和成本更低,使亚轨道旅行在商业航天的大背景下迅速“出圈”。亚轨道一般指距地面20千米~100千米的空域,不超过100千米高度的冯·卡门线,后者是国际航空联合会定义的大气层与太空分界线。

“亚轨道旅游就是用亚轨道载人飞行器把游客送到约100千米高的太空边缘后,马上返回地面,相当于乘客乘坐飞行器在太空做直上直下的抛物线飞行。”庞之浩介绍,这种方式的优势在于,乘客既能体验地面难以模拟的失重感觉,又可以从高空俯瞰地球长达数千公里的弧线表面。

作为全球太空旅游的主要参与者,美国蓝色起源公司、英国维珍银河公司、美国太空探索技术公司(Space X)三家企业历经多年研究后,均于2021年进行了首次面向游客的太空旅游,且价格不菲,其中前两者为亚轨道飞行。

2021年7月11日,英国维珍银河公司创始人理查德·布莱森搭乘自家的宇宙飞船“太空船二号”升空,抵达80多千米的太空边缘,同行的还有另外5人。这个高度超过美国空军和美国国家航空航天局(NASA)认可的80千米太空边界线,此次飞行被视为试飞。9天后,亚马逊和蓝色起源创始人杰夫·贝索斯以及另外3人乘坐蓝色起源的新谢泼德亚轨道火箭,从美国得克萨斯州一号发射场垂直升空,整个飞行持续10分钟左右。搭载在火箭上的太空舱最高抵达106千米的高空,之后火箭与飞船分别回收。

国内也不乏进展。去年8月,中科宇航对外公布的亚轨道旅行服务显示,每次可载7人进入100多千米的高空,体验3~5分钟的失重感。今年7月,杨毅强表示,其所在公司正在研制亚轨道太空旅游飞行器,计划明年进行首次无人亚轨道验证飞行。之后再进行十余次验证飞行,就可以向公众开放太空旅游服务。

成立于2018年的中科航宇是国内首家混合所有制商业航天企业。据杨毅强披露,执行太空旅游任务的火箭和飞船都可重复利用。该公司官网显示,目前在研产品太空旅游飞行器“中科六号”可重复使用次数超过30次,最大飞行高度达100千米~120千米,留空时间300~550秒。

“国内的商业航天起步较晚,想要实现亚轨道商业化飞行,仍需要一段时间,并非一蹴而就。”庞之浩说,Space X的猎鹰9号虽然是目前最成熟的可回收运载火箭,但此前经历过多次回收失败。新谢泼德火箭也是研制、发射多次后才投入使用。蓝色起源官方介绍,自2012年以来,蓝色起源一直在对新谢泼德火箭及其冗余安全系统进行飞行测试。该计划已连续执行22次成功任务,其中包括3次成功逃生测试。

在庞之浩看来,想要实现太空旅游繁荣发展,需解决降低成本和保证安全两个问题,这对于亚轨道旅游也同样适用。“亚轨道飞行是国内太空旅游发展的第一步,但目前国内飞船存在载人少、不能重复使用的缺点,研制可重复使用的运载火箭可大幅降低太空旅游的成本。”焦维新说。

蓝色起源官网介绍,新谢泼德亚轨道火箭和新格伦轨道运载火箭从设计开始就考虑到可重复使用,这两款火箭能重复使用25次。而且,两种飞行器都有可节流的液体燃料发动机,可以精确降落在着陆平台上。

“蓝色起源首次亚轨道飞行的票价高达2000万美元,如今已降至二三十万美元/次,价格下降的主要原因在于其可重复使用的运载火箭。”杨宇光说,国内现有一次性发动机成本太高,但民营企业还没有掌握可重复的技术。如果只将人送上100千米的高空,现在有很多可选的发动机;若非要走可重复使用这条技术路线,未来三年实现亚轨道旅行的目标仍存在不确定性。

多名航天专家告诉《中国新闻周刊》,可重复使用的运载火箭和飞船是未来商业航天的主要趋势,能大幅降低飞行成本,但也并非唯一选择。杨宇光认为,太空旅游是一个火热的卖方市场,尽管价格昂贵,想进入太空的游客依然很多。对这些太空游客而言,省钱不是主要目的,先实现这样的旅游才是首要需求。

8月26日,由中国运载火箭技术研究院自主研制的升力式亚轨道运载器重复使用飞行试验获得成功。飞行试验采用的运载器经健康检测维护后,在酒泉卫星发射中心再次点火垂直起飞,按照设定程序完成亚轨道飞行,平稳水平着陆于阿拉善右旗机场。这是国内亚轨道运载器首次重复使用飞行。“这次只是亚轨道运载器的试飞,距离真正的商业应用还存在距离。”焦维新说。

即便解决了成本问题,亚轨道飞行的安全问题也不容忽视。据美国有线电视新闻网(CNN)报道,英国的亚轨道飞行器维珍银河“太空船二号”2014年10月31日上午9时在动力测试飞行时发生事故,造成飞行员一死一重伤。

据路透社9月12日报道,当日美国蓝色起源公司的新谢泼德火箭进行第23次太空试飞,升空一分钟后意外燃烧,太空舱逃生系统启动,将没有载人的太空舱与火箭分离。随后火箭坠毁于地面,太空舱打开降落伞落回地面。据负责监督和管理发射场安全的美国联邦航空管理局称,蓝色起源公司的新谢泼德运载火箭将停飞,直到事故调查结果出来。

“这次事故恰恰也说明蓝色起源的乘员舱安全性比较高,即便出现紧急情况也有应对预案。”杨宇光说,国内如果要开始推广亚轨道旅行,也应最大程度保证乘客安全。简而言之,要从设计上实现一旦飞行器失控,乘员舱和火箭能实现可靠分离,实现更精确的故障判断。此外,飞行器在飞行过程中如果失控砸到人或物,需要对受损的第三方进行赔付,此外,落区的安全性问题也需要进行相应的法律追责。

庞之浩表示,目前中国只有一种载人运载火箭——“长征二号F”能达到这种逃逸救生技术,设备可靠性达98%,航天员安全性可以达到99-996%。但要达到这样的安全性,需要倾注不计成本的研发投入,这在商业航天上并不适用。“这次蓝色起源试飞失败,也提示了各国应该有太空旅游的相关法律作保障,确保安全才行。”

新玩法:乘太空电梯、绕月旅行、火星旅行

近年来,国外太空旅游除了尝试降低成本,也在尝试为游客提供更新奇、舒适的体验。“亚轨道旅游已经不算新鲜事,更多的国外企业在探索绕月旅游,甚至火星旅行。”焦维新说。

2018年,美国太空探索技术公司公布了绕月旅行方案,计划在2023年1月把游客送入月球轨道观光,日本富商前泽友作成为首个参与者。据了解,此次绕月之旅将持续一周时间,游客将乘坐Space X的“星际飞船”前往。前泽友作表示,他要把整个飞船包下来,费用可能会达1-75亿美元,到时会邀请6~8位艺术家一起参与这场旅行。

庞之浩介绍,近年,俄罗斯拟开展太空行走旅游和月球旅游。前者在轨道太空飞行旅游费用的基础上再交至少1600万美元,游客就可在1名职业航天员的陪护下完成空间站出舱活动,在太空行走90分钟。

值得注意的是,国际空间站不是专门为旅游设计。现在国际空间站里要开展各种科学实验、技术验证工作,游客进入会影响正常工作,也可能带来设备损坏的风险。“美俄私营公司准备建造‘太空旅馆’,不完全依赖现在的空间站。在更远的将来,绕月旅行和火星旅行可能成为现实。”庞之浩说。

除了建造太空旅馆,美国、日本、俄罗斯等多个国家已经开展针对“太空电梯”的研发。

“如果能研制出24小时运转的‘太空电梯’,太空旅行的成本可能降至目前的1%,亚轨道旅行只需要2万~3万元,这样大部分人都能实现到太空旅游的愿望。”庞之浩解释说,“太空电梯”就是在地球静止轨道建设一个空间站。因为静止轨道和地球转速一致,在静止轨道和地球间拉几根“绳”,乘员舱就可以顺着“绳”上下滑动。“这种设想原理简单,但技术难度很大,因此刚开始被认为是天方夜谭。现在通过轻并结实的碳纳米管材料做相关实验,有望研制出‘太空电梯’关键的那条‘绳子’,不过真正研制出来至少还要再过30年。”庞之浩说。

值得注意的是,游客上太空前要经过专门的训练,不同的旅游种类训练时间和强度存在差异。庞之浩表示,亚轨道飞行由于时间短,一般只要游客身体健康,训练几天就可以参与飞行;轨道旅游的游客训练时间可能长达半年以上。因为游客在太空待得久,必须经过太空中吃、喝、睡等生活技能的专业化训练,有时还需要离心机训练,后者有助于游客克服出发和返回时的超重。

“即便完成了飞行前的专业训练,也不一定能最终飞行,还要身体条件过关。”庞之浩提到,虽然太空旅客不需要达到职业宇航员的要求,但身体也不能有大毛病。在火箭发射、航天器返回及太空生活过程中,可能会导致旧病复发甚至诱发新病。

在政策扶持、资本加持和市场需求推动下,中国商业航天近年来发展较快。据艾媒咨询数据,中国商业航天市场规模自2015年以来保持高速增长,2015~2021年中国商业航天产业保持22-3%的年均复合增长率,预计2024年市场规模有望达到2-3万亿元。

“最迟到2027年,中国商业航天的‘春天’便会到来。”杨毅强近期接受媒体采访时谈到,到时运载火箭进入高密度发射阶段,实现低成本大型液体火箭回收和复用,同时为大众和企业提供的导航定位、导航增强、低轨互联网等配套服务也会逐渐完善。据他了解,中国商业航天的注册企业已逾370家。

“商业航天领域的投资热点是火箭和卫星,民营企业虽然总数多,但与美国的民间巨头企业相比,整体规模不强,尤其是专门做太空旅游的公司很少。”焦维新说,国内商业航天领域民企近几年才发展起来,如果想发展更快,应当联合体制内航天机构,发挥各自优势,不要从头再做,比如引进体制内航天部门已经成熟的火箭、飞船。在庞之浩看来,体制内航天探索更领先航天技术,民营航天企业把成熟技术商品化,实现更低价格、更广泛推广,这是未来的一个出路。

但也有分析认为,太空旅游行业的一个主要限制是缺乏回头客。商业航空之所以有效,是因为人们需要长途旅行来探望家人或朋友,往返工作或度假,飞机取代了已有巨大需求的长途铁路、轮船、汽车等交通方式,但去太空这件事却没那么容易。未来,除非人们需定期前往另一个星球工作或探亲,否则无论价格如何,太空旅游的需求都将受限。

多名航天专家对太空旅游的前景持乐观态度。2021年,中国创下了55次的航天发射新纪录,并成功开展月球、火星研究,实施天宫空间站建设。“太空旅行”还被写入国务院新闻办公室发布的《2021中国的航天》白皮书中,成为未来5年的发展规划之一。

“随着火箭及飞船等载人航天器的商业化发展,太空旅游的门槛将逐渐降低,有望实现‘平民化’。”杨宇光说。

庞之浩说,虽然太空旅游有一定风险,但作为一种产业发展既能带来一定商业利益,也可以带动航天技术、航天医学等科技进步。

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