太空旅游的目的不是為了體驗(yàn)微重力，相反應(yīng)盡可能使旅客避免長(zhǎng)時(shí)間處于微重力環(huán)境。微重力的環(huán)境一定會(huì)出現(xiàn)在載人飛船入軌后以及與太空旅館對(duì)接的前后。但是一旦旅客進(jìn)入太空旅館，就應(yīng)該擺脫微重力環(huán)境，盡情地觀賞地球和深邃的宇宙的景色。
2021年7月20日，一定是人類(lèi)探索太空歷史上值得紀(jì)念的一天。在這一天，美國(guó)藍(lán)色起源太空探索公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)藍(lán)色起源)成功實(shí)施了其成立以來(lái)第一次載人飛行。盡管飛行高度僅為107千米，但是其起飛和著陸的方式堪比一次小規(guī)模的載人航天任務(wù)。最為值得紀(jì)念的是，這次飛行的乘客中，除了藍(lán)色起源的創(chuàng)始人杰夫·貝索斯和他的弟弟，以及他邀請(qǐng)的一位美國(guó)女飛行員外，還有一位付費(fèi)乘客，因此這次飛行稱(chēng)得上是人類(lèi)歷史上第一次真正意義上的全商業(yè)太空飛行。1969年7月20日，是美國(guó)阿波羅11號(hào)航天員代表人類(lèi)第一次登上月球的日子。52年前的這一天，人類(lèi)書(shū)寫(xiě)了歷史，開(kāi)辟了走出地球的新篇章。52年后，貝索斯希望開(kāi)辟的是一段什么樣的歷史呢？
建立可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)生態(tài)
從70年代開(kāi)始，美國(guó)政府首先將衛(wèi)星通信領(lǐng)域向商業(yè)開(kāi)放。80年代中期，英國(guó)薩瑞大學(xué)開(kāi)始用商業(yè)器件制造衛(wèi)星，首次降低了衛(wèi)星制造業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻，商業(yè)衛(wèi)星開(kāi)始進(jìn)入人們的視野。2000年以后，美國(guó)先后有3家公司——維珍銀河、藍(lán)色起源以及更為著名的SpaceX，進(jìn)入太空旅游領(lǐng)域。但是很多人并不看好它們的未來(lái)。一部分人認(rèn)為載人航天風(fēng)險(xiǎn)極大，只有政府才能確保萬(wàn)無(wú)一失。即使是政府載人航天任務(wù)，比如美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的航天飛機(jī)任務(wù)，還兩次發(fā)生事故，致使14位航天員犧牲，商業(yè)公司如何能確保萬(wàn)無(wú)一失？
還有一部分人認(rèn)為，離開(kāi)地球引力束縛需要極大的速度增量，因此太空飛行成本極高，根本不是個(gè)人可以支付得起的，這就是為什么國(guó)際空間站在接收了7個(gè)旅游者后，就沒(méi)有后續(xù)旅游者了。
從某種意義上來(lái)說(shuō)，這些擔(dān)心并不是沒(méi)有道理。
首先，關(guān)于人員的安全性，商業(yè)載人飛行與政府載人航天計(jì)劃完全不同。政府載人航天計(jì)劃花的是納稅人的錢(qián)，航天員上天是在執(zhí)行國(guó)家任務(wù)，因此必須做到萬(wàn)無(wú)一失。但商業(yè)航天不同，游客是自費(fèi)購(gòu)票，具有承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的心理準(zhǔn)備。參照商業(yè)航空的標(biāo)準(zhǔn)，游客與駕駛員、乘務(wù)員同生死，共同承擔(dān)失事的風(fēng)險(xiǎn)，且有保險(xiǎn)公司設(shè)立保險(xiǎn)。因此，商業(yè)太空旅游項(xiàng)目，具有比政府載人航天任務(wù)更高的風(fēng)險(xiǎn)承受能力。不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別任務(wù)的失敗，造成整個(gè)市場(chǎng)受到毀滅性的影響。
其次是關(guān)于成本，這確實(shí)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。對(duì)政府載人航天任務(wù)而言，為了確保萬(wàn)無(wú)一失，在研制過(guò)程中，從設(shè)計(jì)、試驗(yàn)到生產(chǎn)都做了最全面的考慮，包括大量的同構(gòu)和異構(gòu)冗余設(shè)計(jì)，各種加嚴(yán)的地面試驗(yàn)，以及多種規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的措施等，所有這些往往都是不計(jì)成本的，這也是政府載人航天任務(wù)成本非常高的原因之一。目前國(guó)際空間站仍然對(duì)旅游者開(kāi)放，但一次飛行的報(bào)價(jià)在5700萬(wàn)美元左右，居高不下。這樣的高成本既不符合市場(chǎng)需求，也無(wú)法做到根據(jù)市場(chǎng)需求而調(diào)整，因此是無(wú)法持續(xù)的，根本不能建立起一個(gè)可以自我發(fā)展的商業(yè)生態(tài)。而目前維珍銀河、藍(lán)色起源和SpaceX，最主要的技術(shù)突破和創(chuàng)新，都是為了降低成本。它們分別采用了水平起飛水平著陸、單級(jí)單發(fā)動(dòng)機(jī)火箭發(fā)射和陸上回收以及低成本多發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)和海上回收等不同的技術(shù)方案，做到了火箭和載人艙最大限度的重復(fù)利用。此外，維珍銀河和藍(lán)色起源，都采取了先飛到100千米附近的臨近空間作為第一步太空旅游的方案，以最大限度地降低成本，和剛好能進(jìn)入太空的門(mén)檻為目標(biāo)，建立商業(yè)生態(tài)。促使載人太空旅游能夠由簡(jiǎn)入繁、一步一個(gè)腳印地發(fā)展起來(lái)。
在近地軌道開(kāi)設(shè)太空旅館
將人送到100千米左右高度的太空邊界，并獲得幾分鐘的微重力環(huán)境體驗(yàn)，并不是維珍銀河與藍(lán)色起源2個(gè)公司創(chuàng)始人的最終目標(biāo)。但是這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，可以為他們建立起后續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。那么，他們后續(xù)的目標(biāo)是什么呢？
下一個(gè)目標(biāo)，是近地軌道太空旅館。在幾百千米高的軌道上，以7.6千米/秒的速度運(yùn)行，飛行器就不會(huì)因地球的引力掉下來(lái)，這也被稱(chēng)為第一宇宙速度。2020年8月，美國(guó)曾發(fā)布藍(lán)皮書(shū)《太空探索的新紀(jì)元》，其中明確將近地軌道向商業(yè)太空旅游開(kāi)放。也就是說(shuō)，美國(guó)商業(yè)公司可以自行建造近地軌道的太空旅館，并在那里開(kāi)展太空旅游業(yè)務(wù)。
這將是一個(gè)什么樣的旅館？首先它不會(huì)是國(guó)際空間站那樣龐大的科研設(shè)施。其次，太空旅館或許會(huì)通過(guò)自旋來(lái)制造人工的重力(實(shí)際上是自旋帶來(lái)的離心力)以避免微重力環(huán)境對(duì)人的生理影響。這里必須要說(shuō)明的是，太空旅游的目的不是為了體驗(yàn)微重力，相反應(yīng)盡可能使旅客避免長(zhǎng)時(shí)間處于微重力環(huán)境，這可能是太空旅游必須要考慮的因素之一。
微重力的環(huán)境一定會(huì)出現(xiàn)在載人飛船入軌后以及與太空旅館對(duì)接的前后。但是，一旦旅客進(jìn)入太空旅館，就應(yīng)該擺脫微重力環(huán)境，盡情地觀賞地球和深邃的宇宙的景色，而不至于因微重力環(huán)境產(chǎn)生眩暈、嘔吐等生理反應(yīng)，影響在太空中有限的幾天度假時(shí)光。
更遠(yuǎn)的目標(biāo)是開(kāi)展商業(yè)月面旅游
在近地軌道太空旅游的基礎(chǔ)上，月球旅游會(huì)很快地發(fā)展起來(lái)。應(yīng)該說(shuō)，如果僅是環(huán)月旅游，目前人類(lèi)的技術(shù)完全可以做到。SpaceX就以1.7億美元的價(jià)格將一艘飛往月球的星艦飛
船(Starship)出售給了日本富商前澤友作，飛行任務(wù)預(yù)計(jì)在幾年后實(shí)施。但那是從地球直接起飛，繞月球飛行數(shù)圈，再飛回地球。而比較容易的做法是以一艘來(lái)往于地球近地軌道旅館和月球軌道之間的穿梭飛船接送旅客到月球?qū)嵤┉h(huán)月旅游。
該飛船可以在月球軌道附近加注在月面上生產(chǎn)出來(lái)的燃料。這樣比將燃料從地球表面帶上來(lái)要便宜得多，可以極大地降低成本。但前提是要完成從月壤中提取燃料的技術(shù)和在軌加注關(guān)鍵技術(shù)的突破。幸運(yùn)的是，這兩項(xiàng)技術(shù)正是世界上很多新航天企業(yè)正在努力的方向。
更遠(yuǎn)的目標(biāo)，則是在月面上建設(shè)月球旅店，開(kāi)展商業(yè)的月面旅游。
通過(guò)持續(xù)多天的近地軌道旅游，以及飛往月球的環(huán)月旅游，人類(lèi)已經(jīng)可以獲得更大的視野。在國(guó)際空間站上，就有一個(gè)360度的全景觀察窗。這次藍(lán)色起源公司的載人飛船上為每一位乘客安排了一個(gè)高度達(dá)1米的大觀景窗。所有進(jìn)入過(guò)太空的航天員，對(duì)從太空欣賞地球的美景都有難忘的經(jīng)歷。特別是那27位阿波羅航天員，他們對(duì)從那么遠(yuǎn)的距離欣賞地球有過(guò)很多論述：在那個(gè)距離上，你已經(jīng)看不到任何國(guó)家的邊界，也聽(tīng)不到任何喧鬧和爭(zhēng)吵，地球就是一顆藍(lán)色的美麗行星在那里孤獨(dú)的旋轉(zhuǎn)，那是我們?nèi)祟?lèi)的家園。我們?nèi)祟?lèi)或許是太陽(yáng)系當(dāng)中唯一的智慧物種，我們有責(zé)任將地球家園保護(hù)好，讓人類(lèi)創(chuàng)造的燦爛文明得以永續(xù)發(fā)展。
在2021年7月20日，這一切美好篇章的第一頁(yè)已經(jīng)翻開(kāi)。
(作者系中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員)