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维珍、SpaceX相继突破大气层 太空旅游正式起飞

随着维珍银河(Virgin Galactic)创始人Richard Branson爵士(Sir Richard Branson)、亚马逊(Amazon)创始人Jeff Bezos相继成功完成太空旅游,加上后续Elon Musk旗下SpaceX也成功将全平民宇航员送上太空轨道3天,不仅创下民间航太史上重要里程碑,也为太空旅游产业正式揭开序幕。

不过,甫于年前接下维珍银河CEO的Michael Colglazier尽管设下了每天载客,年均往返太空旅游400趟的目标,但就推进商用时程来说却相对保守,并坦承短期内扩展业务仍有不少挑战待克服,因此未来几年发展仍相当有限。

为达上述目标,Michael Colglazier表示该公司计划2022年改采全新设计、便于维护的新太空船,以缩减维护时间来增加飞行次数;另外也不排除开发便于生产制造的太空船设计,以求短期内快速增加航班。

而在维珍银河完成首航仅仅9天后,Jeff Bezos也搭乘自家蓝色起源(Blue Origin)的New Shepard太空载具进入次轨道并短暂停留4分钟后重返地面。不同于维珍银河太空船VSS Unity型似飞机可在次轨道进行滑翔,再如飞机般降落地面,New Shepard则是由火箭发射送入次轨道,在短暂停留后下降,辅以降落伞降落地面。

编按:次轨道太空飞行指飞行器成功进入太空,但未绕行地球轨道一圈的飞行方式。

Elon Musk旗下SpaceX则是于台北时间9月16日在佛罗里达州美国太空总署(NASA)的甘乃迪太空中心(Kennedy Space Center)成功发射Falcon 9火箭,将载有全平民宇航员的Crew Dragon太空船送上太空轨道。此项名为Inspiration4的航太任务是由企业家Jared Isaacman赞助并担任指挥官,由SpaceX负责执行。

次轨道?太空轨道?

相较于Richard Branson在次轨道太空停留约40分钟、Jeff Bezos短暂体验4分钟无重力状态,Inspiration4任务团队四名宇航员则在太空轨道上停留3天之久。同时,Inspiration4任务达到350英里(约560公里)高度的太空轨道,为人类宇航员达到的最高高度;相较之下,维珍银河最高达53.5英里(约86公里)高度,甚至还未突破NASA定义外太空分界卡门线(Karman Line)的100公里高度;而Jeff Bezos则是达到65英里(约105公里),虽突破卡门线,但仍低于进入太空轨道所需的高度。但无论如何Richard Branson抢先竞争对手上太空已为公司新业务做了最佳行销。

编按:卡门线:试图定义大气层与太空的分界线。国际航空联合会目前认为卡门线位于海拔100公里处,美国空军和NASA则定为80公里。

就上述三家公司所进行的任务来看,差别在于维珍银河与蓝色起源的太空行仅来到次轨道太空,可在大气层上观看太空与地球,并让乘客体验无重力,但其飞行轨迹与大气层或地球表面相交而无法完成1周轨道飞行,因此这2次太空旅游都是当天往返。

这样的次轨道太空飞行所需的推动力和速度较低,意谓着火箭燃烧的时间更少、太空船外部温度更低、对太空船造成的压力更小,因此出现问题的可能性也较小。

相较之下,SpaceX的太空轨道之旅就需要更大的推动力,让太空船有足够的能量来摆脱地心引力;为此,推进火箭需要具备高达每小时27,360公里的动能、即俗称的「轨道速率」(orbital speed),让太空船有足够的能量绕着地球转,也因此,Crew Dragon太空船得以达到560公里高度,并以每90分钟绕行地球一周的速度在太空轨道上停留3天时间。

不过,次轨道太空飞行也并非没有优点,至少在成本上会比太空轨道旅游要低得多,同时也仅需要数天的训练即可,不似太空轨道旅游需要数月的培训时间。

一般大众能否体验太空观光?

当然,在如今全球面临包括气候变迁、COVID-19(新冠肺炎)疫情等诸多挑战和危机之际,上述这些亿万富豪大肆挥霍上太空「玩乐」对许多人来说相当「刺眼」、或认为并不恰当;但退几步来看,这对全人类而言并非毫无意义。

一如过去火车或飞机旅行,最初发明这些运输工具并正式商业化时,无一不是售价不斐,但随着技术成熟、市场规模扩大、市场竞争加剧,整体成本会一路下跌,在某种程度上达到市场均衡状态。当然,或许未来太空观光仍不会是大众市场,但仍可望普及更多人。

此外,就维珍银河VSS Unity此前仅完成过3次完整飞行、且还曾发生过重大事故而言,Richard Branson为证实其太空旅游服务安全性仍赌上性命搭乘首航,就应该为其勇气鼓掌。更不要忘了,Richard Branson投入了17年的时间与金钱来完成其梦想,这些成本远比那些太空船座位费用来得高很多,收费提供太空观光服务似乎也不为过?

同样的情况也适用于Jeff Bezos身上。过去20年来在蓝色起源事业上投入数十亿美元,怀抱的就是人类能够上太空的梦想,且不仅是太空旅游,还希望能够实现例行往返月球、建造太空工厂、小行星采矿等。

相较于维珍银河目前完成4次飞行,蓝色起源的New Shepard自2017年底以来已完成10次飞行,不过仍远少于SpaceX Falcon 9火箭超过20多次的飞行纪录。无论New Shepard或是Falcon 9火箭都为复次飞行设计,可大大降低飞行成本,且据各家业者透露,后续研发推进火箭也都将采复次使用设计。

除上述选择外,美国新创公司Space Perspective于6月宣布一项太空观光计划,以氢气球带上一个逆水滴型的太空舱Neptune升上约30公里高度让乘客有2个小时左右观赏地球与太空景观。据悉,这整趟旅程约6小时,每名乘客费用约12.5万美元左右,预计在2024年进行首次商业飞行。

尽管目前太空旅游仍是小众市场,但仍有不少金字塔顶端客层抢搭,如蓝色起源在2021年底前已规划2趟飞行;另维珍银河则已有至少600人支付25万美元预约旅程。虽然蓝色起源以及SpaceX并未公布太空旅游费用金额,但预期都是百万美元起跳,不过各家业者均强调未来几年成本将会降低。

卫星和太空市场研究和谘询机构Northern Sky Research(NSR)预测到2030年时,全球太空观光市场累积营收规模可达79亿美元,其中太空轨道旅游将是未来头几年太空观光营收的主要动能,但次轨道太空部分将呈现快速成长,并到2030年时基本与太空轨道领域并驾齐驱。

NSR预估自2021~2030年太空轨道旅游累积营收将来到48亿美元,另抛物线飞行(parabolic flight)旅游累积营收预期将为1.7亿美元;依此推估,次轨道太空旅游将在短短几年内由2020年的基本为零,增至2030年的29亿美元规模。

编按:抛物线飞行:让失重飞机做连续的克卜勒抛物线飞行,可让乘客体验犹如太空旅游的失重感受。

若观察太空轨道、次轨道太空以及抛物线飞行这3个垂直领域,很明显次轨道太空旅游将是未来十年推动太空观光市场营收的重要领域。NSR指出,太空轨道旅游将是独特细分市场,其每个座位费用将在上百万至上千万美元水准,因此预期每年仅不到百人有能力并愿意支付如此高价格;而抛物线飞行则是最「亲民」领域,座位费用约在7,000美元以下,因此可望吸引大量游客,每年飞行频率可望到2030年时增至350趟以上;而次轨道太空旅游则是介于上述两个领域之间,费用约如维珍银河数万到数十万美元不等。

从体验无重力到国际太空站观光

即使那些富翁富豪并不在意那几百万美元,但也会评估花得值不值得、能获得那些体验。首先,当然就是从太空看地球以及广阔太空的独特景观视野,或许一辈子就这麽一次。据上过太空的人普遍看法就是,从太空看地球会改变你对许多事物的看法、改变与他人间的联系方式,并会更珍惜所有地球上天然资源。

此外,则是体验微重力或无重力漂浮。不过目前维珍银河和蓝色起源到达次轨道太空仅能体验数分钟到数十分钟的飘浮,相较之下SpaceX执行的Inspiration4任务则在太空轨道上停留3天之久,许多活动都得习惯在无重力环境中进行,例如饮食、运动等。据悉SpaceX已与NASA达成协议,未来将载旅客往返国际太空站(ISS)观光,这对从小梦想成为太空人的民众将有相当吸引力。

另一方面,先不计维珍银河和蓝色起源仅数十分钟的「太空行」,SpaceX执行的太空轨道任务在3天时间内还可同步进行某些科学研究或实验,例如动植物在无重力环境变化、太空通讯技术、甚至太空船设计改良等等,对未来人类太空发展亦有所贡献。

还需要注意的是旅客身体能否负荷太空旅游。在飞行中,乘客将体验到强烈的高度和重力、即所谓的G力(G-Force),身体将有20秒到30秒需承受同一方向超过6 G、即体重6倍的压力。这也是为何宇航员都需要经过长时间的训练课程,以适应这样的重力。

同时,游客在太空暴露于辐射照射的机率也远高于地面、太空轨道又大于次轨道太空。这都是太空旅客需要注意的事项。

太空旅游观光谁来监管?

目前,美国联邦航空总署(FAA)被赋予监督商业航空工业的任务,但对太空空间的监管仍相对薄弱。

其中最被质疑的部分是火箭或太空船的发射授权许可该由哪些机构单位来审核,以及太空飞行如何避免撞击其他人造飞行物的相关规范,如客机、无人机、卫星等。这些问题都有待立法和监督机关尽快找到解决方法,特别是太空飞行预期将在未来以倍数成长,必须尽快拟定适用于全球的相关产业法规规范。

此外,FAA目前也没有太空观光环境保护的相关管辖权,因此这些太空旅游可能对环境造成的冲击,将需要政府加紧立法涉入监管。例如火箭推进器的排放便远高于一般飞机,何况运载的人数远远低于客机,以人均排放量来看是相当不环保的,且随着未来太空飞行盛行,整体排放将只增不减。

还须注意的是,目前并没有任何政府机关针对这些业者在保障乘客人身安全方面进行审查。FAA不愿具名官员便坦承,尽管该机关向业者颁发载客太空旅游许可证,但并无法保障这些旅游是否安全。预期到2023年前美国国会都不会授予FAA相关管辖权,这也意谓着目前在这方面存有监管缺口。

更糟的是,目前应该还没有保险公司提供太空旅游险之类的保单,太空观光业者也会让你(你)签署了解相关风险并放弃所有权利的同意书。也就是说,一切后果自负。

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