


十年前的本周,商业太空飞行正式起飞,当时一家私人太空飞行公司赢得了安萨里X奖(Ansari X Prize):一项太空竞赛,奖励1000万美元给任何能够制造并驾驶可重复使用的载人航天器并成功飞行的非政府组织。比赛规则很简单:设计并制造一架飞行器,然后在两周内两次飞到太空边缘——100公里高。
共有26个国际团队参加了比赛,但最终的1000万美元奖金归属于莫哈韦(Mojave)的“第一梯队”(Tier One)项目,该项目由航空航天工程师伯特·鲁坦(Burt Rutan)创建,并由微软联合创始人保罗·艾伦(Paul Allen)资助。“第一梯队”成功完成了其飞行器 SpaceShipOne的两次飞行——第一次是在2004年9月29日,第二次也是获胜的那次是在10月4日。这次胜利对鲁坦个人和整个私人太空飞行领域来说都是一次重大的胜利,它向世界各地充满希望的远见者证明了,太空旅行并非政府部门的专属。在比赛结束一个月后的2004年11月,《大众科学》杂志刊登了以下对“第一梯队”团队的专题报道。

新的优秀人才
作者:Eric Adams
一架蓝白相间的小型火箭飞机在莫哈韦沙漠上空44000英尺处滑翔。试飞员布莱恩·宾尼(Brian Binnie)戴着头盔,穿着海军蓝的飞行服,专注于驾驶舱的数字仪表显示屏,只能偶尔瞥一眼飞行器那18个小小的圆形舷窗。他按下一个开关,点燃了火箭发动机,混合了氧化亚氮和橡胶。效果立竿见影,极其剧烈:宾尼承受着四倍重力(4 Gs),他的飞行器像响尾蛇导弹一样向前飙升。
在任务控制中心,工程师们在显示器上研究飞行数据。外面,亲友们仰望着天空,只见一道白色的小小的火箭尾迹。引擎几乎听不到声音,一种遥远的“砰-砰-砰-砰-砰”声——但更快速,就像有人隔着一段距离对着扩音器吹口哨。
15000磅推力的火箭发动机驱动着重达4500磅的飞行器,产生的巨大力量将宾尼从座位上弹起六英寸(事后工程师们意识到座椅安全带的固定方式不够理想),导致他无意中拉动了操纵杆。这股力量还将燃料推向后方,改变了飞机的重心。结果导致飞行器以惊人的速度凶猛爬升,几乎要翻个底朝天。宾尼通过轻微的配平调整来降低机头——在这个速度下任何操纵杆输入都会过量——并使用方向舵踏板来最小化侧滚。突然,一切归于寂静。长达18分钟的飞行中,动力阶段仅持续了15秒,刚刚足以测试引擎,然后就开始滑翔回家。
引擎关闭时,宾尼——一位前美国海军试飞员,能在深夜不费吹灰之力地将战斗机降落在未点亮的航母上——感到如释重负,因为它结束了。但事实并非如此。减速的飞行器经历了又一轮的鞭状滚转和颠簸。
宾尼忍受了这一切,但他知道最糟糕的还在后面。肾上腺素仍在血管中奔涌,他滑翔降落在莫哈韦机场,对准跑道,放下了起落架。机翼开始晃动,宾尼的直觉告诉他,飞机即将侧翻。他松开操纵杆上的压力试图停止侧滚,但这导致他下降得更快了。当他在触地前尝试拉杆时,已经为时过晚,力度也太小了。他重重地砸在跑道上,左侧起落架塌陷了。SpaceShipOne在跑道上滑行,冲入沙地,原地打转,最终侧翻停在一片尘土飞扬、毫无光彩的景象中。
那是2003年12月17日,莱特兄弟在基蒂霍克(Kitty Hawk)取得突破的100周年纪念日,也是SpaceShipOne首次动力飞行的绝佳日子。由富有远见的航空航天工程师伯特·鲁坦(Burt Rutan)设计的SpaceShipOne,是微软亿万富翁保罗·艾伦(Paul Allen)资助的2500万美元太空计划的核心组成部分。它是1000万美元安萨里X奖(Ansari X Prize)的主要竞争者,该奖项将授予第一个在两周内两次将三人载具发射到亚轨道空间的第一支民间团队。鲁坦的这款激进的宇宙飞船不仅是第一艘可行的私人航天器,他选择驾驶它的机组人员更是世界上第一支私人宇航员队伍——这些经验丰富的试飞员正在 grappling with 一种极其具有挑战性的飞行器,进行首次亚轨道飞行尝试,并经历了如此宏伟实验项目所能预料到的所有戏剧性场面。

时间所剩无几
着陆后,宾尼解开了安全带,脱下了降落伞和无线电设备,推开了驾驶舱门,爬了出来,双脚陷进了沙子里。那里不是飞机该去的地方。这架了不起、辛勤工作的SpaceShipOne理应在坚实的停机坪上,以一次平稳的着陆作为完成一次艰苦飞行的奖励。而飞行员也理应获得一次令人振奋、但又毫不在意的绕机检查。
然而,宾尼却站在那里,顶着灼热的阳光,查看着他曾经崭新的飞船上的损坏情况,一边整理思绪,一边等待着紧急车辆和支援卡车沿着跑道驶来。空中,两架追逐飞机和载着SpaceShipOne升空的母舰White Knight在盘旋。所有飞行器都由宾尼的同事试飞员驾驶,其中包括另外两名潜在的宇航员:经验丰富的迈克·梅尔维尔(Mike Melvill),一位极度自信的南非人,被认为是世界上最好的飞行员之一;以及彼得·西博尔德(Peter Siebold),一位年轻的航空工程师,他从未想过自己有一天会站在太空飞行的边缘。宾尼很幸运,SpaceShipOne的损坏并不严重,而且他本人也安然无恙,但他仍然为这一事件的后果而苦恼。这到底是怎么发生的?这会危及整个项目吗?还有一个无法回避的问题:他是否在尊敬的同事面前,就这样失去了成为宇航员的机会?
宾尼很幸运没有受伤。但他是否失去了成为宇航员的机会?
“那太令人沮丧了,”现年51岁、有三个孩子的宾尼回忆道。“但伯特是第一个走到我身边的。他帮我拍掉身上的土,看了看飞船,然后说:‘这没什么大不了的。这是一架塑料飞机!我们几周就能修好它。’他试图在我当时极度低落的时候提振我的士气。”鲁坦的安慰是准确的——损坏程度很小,只需要“斯凯尔德复合材料公司”(Scaled Composites),也就是鲁坦的公司,几周时间就能修复——但在这场争夺X奖关键飞行任务的竞赛中,宾尼那天确实失去了分数。尽管事件被公开淡化了,但它对项目的影响是巨大的。首先,它在飞行员之间造成了紧张关系。他们中的大多数,以及“斯凯尔德”公司的许多工程师,认为这次事故是由对飞行器在飞行前进行的修改所产生的、可以理解的新飞行特性的误解造成的。然而,梅尔维尔则直言不讳地认为宾尼的着陆问题是纯粹的飞行员失误。“他根本没开好这架飞机,”他说。“他只是把它直接开了下去,就像驾驶F-18舰载机降落一样。”

但更大的问题是,这给团队赢得X奖的竞赛进程带来了阻碍。现在,问题不再仅仅是飞行器能否完成任务。问题在于飞行员能否做到,在于鲁坦正在打造的团队——艾伦·谢泼德(Alan Shepard)和约翰·格伦(John Glenn)的现代对应者,他们同样富有冒险精神且成就卓著,只是没有闪亮的银色制服和炫酷的科尔维特跑车——能否在最关键的时候将飞机安全带回家。鲁坦和飞行测试总监道格·沙恩(Doug Shane),他本人也是该项目的一名试飞员(但不是SpaceShipOne的),不得不应对X奖的倒计时,因为X奖的现金部分将于年底到期。如果这是一个长期的项目,宾尼的着陆几乎可以忽略不计——飞行测试中这种事件很常见——但类似的事故可能会终结X奖的竞争。
自宾尼的飞行以来,SpaceShipOne仅飞行了四次:两次由西博尔德驾驶,他也曾有过颠簸的着陆;两次由63岁的梅尔维尔驾驶,他于6月21日成为第一个在没有政府支持的情况下飞越地球大气层的人,获得了他的宇航员徽章。
截至本文发稿时,该团队原定于9月29日和10月5日进行两次X奖飞行,但驾驶SpaceShipOne的人选尚未确定。鲁坦非常希望让西博尔德和宾尼获得他们的宇航员徽章,原因既在于他们为项目付出了巨大的努力,也因为他需要更多的工作人员。毕竟,鲁坦的太空项目被称为“第一梯队”(Tier One),如果他有“第二梯队”(Tier Two)正在计划中(他无疑是有),那么他将需要有经验的宇航员。西博尔德和宾尼比梅尔维尔年轻得多,因此在鲁坦的下一代、可能具备轨道飞行能力的飞行器准备就绪时,他们更有可能在团队中。但眼前的现实是1000万美元的赌注,以及是否更明智的选择是让梅尔维尔——他所有着陆都做得无可挑剔——驾驶一次或两次X奖飞行。随着鲁坦在设计SpaceShipOne时冒的风险即将得到回报,他现在被迫决定在选择飞行员时愿意承担多少风险。
飞行员名单
鲁坦设计的胆大妄为是吸引这些飞行员的原因。SpaceShipOne实际上是集三种飞行器于一体——滑翔机、火箭和宇宙飞船。它在飞行的每个阶段都使用不同的控制系统和配置,包括戏剧性的机翼“羽化”向上,使飞行器能够像羽毛球一样自动定位以进行再入大气层。从一种模式切换到另一种模式,以及每种模式下的几乎每一秒飞行,都要求在如此灵敏的飞行器上具备极高的技巧,这是一种现代航天飞机指挥官和联盟号(Soyuz)宇航员在他们大多自动化进行的发射、轨道机动、再入和着陆过程中很少遇到的手动操作。幸运的是,鲁坦近三十年来一直致力于打造一支规模虽小但能力极强的试飞员队伍,这些人驾驶过一些有史以来最不寻常的飞行器,从奇特配置的高性能休闲飞机、环球旅行的记录保持者,到秘密军事项目和科学研究飞机。其中几名飞行员曾骑在实验飞机顶部飞行,如同骑马一般。他们曾经历致命的平旋,重要部件曾脱落,完全失控——但他们从未因此丧命。甚至没有人需要跳伞逃生,而鲁坦的某个古怪发明在沙漠中留下一个冒烟的弹坑。
在1000万美元的赌注下,鲁坦必须决定在选择飞行员时冒多大的风险。
现在,鲁坦正在进行从飞机到航天器的巨大飞跃,他依靠那些最了解他飞行器的人,将它们驾驶到“斯凯尔德”(Scaled)公司全新的领域。这与40多年前美国太空计划的黎明时期,NASA从军方试飞员队伍中招募“水星七号”(Mercury Seven)的方法如出一辙。那是一个飞行更依赖经验、计算机和官僚机构控制程度更低的时代。这一代私人宇航员在很多方面都与20世纪50年代和60年代的试飞员兼宇航员相似:具有进取心、技能高超且富有竞争力,但也对眼前的任务充满忠诚,并且会犯错。
SpaceShipOne,其设计灵感很大程度上来源于X-15——一架在20世纪60年代飞到太空边缘的火箭飞机,曾多次由未来的宇航员尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)驾驶——即使对于经验丰富的飞行员来说,也是一个极难驾驭的飞行器。宾尼拥有数千小时的硬核军事试飞经验,还曾驾驶过另一款潜在的航天器,即公司“旋转火箭”(Rotary Rocket)公司极其具有挑战性(现已封存)的Roton,一个顶部装有火箭动力直升机叶片的巨型交通锥。尽管宾尼是“斯凯尔德”团队最近的成员之一,于2000年加入,但他接受过比他的同事们更正规的培训,这要归功于他的军事背景。

他被选中执行2003年12月的试飞任务,是因为他在超音速飞机方面的经验最丰富,并且曾负责火箭发动机的初期测试。他那次有问题的着陆并没有削弱他作为试飞员的技能,这些技能在他的漫长职业生涯中得到了证明,并在着陆前18分钟的飞行中得到了充分展示。但那是一个糟糕的地方出现问题:在距离触地仅10秒、无动力飞行的情况下,几乎没有修正的空间。这并不是说梅尔维尔和西博尔德在SpaceShipOne上也未曾有过重大惊吓。他们只是在时间上更幸运。
梅尔维尔——一位热情、戴着眼镜的祖父,在“斯凯尔德”公司之外几乎没有接受过正规的试飞培训,但他统治着他驾驶过的每一架飞机——在2003年9月的一次无动力飞行中担任了飞行员。SpaceShipOne突然在空中翻了个跟头,失控翻滚。为了恢复,他猛地向前推操纵杆并尝试俯冲机头,但这反而使情况变得更糟。他忘了,该飞行器的尾翼设计是为了保持机头向下,这与普通飞机完全相反。这是一个与宾尼的失误同样严重的判断失误,但梅尔维尔有充足的时间进行修正。鲁坦的气动专家们通过增加尾翼解决了这个问题,他们的方法是将尾翼安装在一辆福特F-250皮卡车前面,并在滑行道上以90英里/小时的速度进行测试。
这一代新人与20世纪50年代和60年代的飞行员/宇航员相似:具有进取心、技能高超……并且会犯错。
梅尔维尔于1978年来到莫哈韦,此前他制造了鲁坦的一架套件飞机Long-EZ,并驾驶它横跨全国,仅仅是为了向设计师展示。鲁坦印象深刻,当即聘请他为业务合伙人,并让他的妻子萨莉(Sally)担任行政助理。梅尔维尔一直是“斯凯尔德复合材料公司”的联合创始人之一,并驾驶过鲁坦设计的每一架飞机。他是鲁坦最老、最亲密的朋友之一,他们之间的信任牢不可破。今年5月,当梅尔维尔遭遇他的第二次事故——在一次飞往211400英尺的动力飞行中,他的仪表显示屏出现故障,但他继续飞行,而许多飞行员可能会选择关闭引擎返回机场——鲁坦坚决捍卫他免受批评。“迈克在指导系统失效的情况下,仍飞到了预定的动力飞行目标,”鲁坦说。“在某些地方,这会让你被解雇。在这种情况下,我认为这是一件好事,迈克能够坚持下去并继续前进。”
鲁坦说,这是他选择梅尔维尔执行6月份第一次亚轨道飞行的主要原因之一。这次飞行巩固了鲁坦愿景的可行性,也提升了梅尔维尔的声誉。当飞船飞到其300000英尺弧线的顶端时,梅尔维尔经历了三分钟的失重。他欣赏了南加州的美景,并从口袋里掏出前一晚放进去的几颗M&M巧克力豆。它们在他面前飘浮,直到飞船开始几乎垂直地冲回大气层。随着机翼向上收拢,声音和剧烈颠簸变得十分强烈。“我被冲入大气层的加速度吓坏了,”他说。“感觉就像飓风。这是飞行中最可怕的部分。到处都是吱嘎作响和咆哮声,飞船的振动太剧烈了,我甚至看不清显示屏。”
梅尔维尔的声音低沉粗犷,他的自信与他在驾驶舱中精确的操作同样显眼。这正是人们对如此经验丰富的试飞员的期望。但人们不期望的是他出人意料地坦诚承认恐惧,或者他以一种含蓄温柔的方式提及他妻子对他职业日益增长的担忧。每次飞行前,萨莉都会将一枚小小的银色马蹄铁——这是迈克16岁时送给她的礼物——别在他飞行服上以求好运。“在这些飞行中,她一直非常害怕,”他说。“最后两次真的把她吓坏了。但恐惧源于缺乏了解,而这无法弥补。我无法向她解释这一切。”

竞争中的同志情谊
鉴于他的经验,梅尔维尔被选为第一次也是最具历史意义的亚轨道飞行的飞行员并不意外。但这对宾尼和西博尔德来说仍然是坏消息。“如果有人说他们不失望没有被选中,那他们就是在撒谎,”33岁的航空工程师、有两个年幼孩子的父亲西博尔德说。“无论我们是否喜欢,我们都在竞争。事实是我们都渴望执行这些飞行任务,但任务数量有限,而我们有三名飞行员。”
在“斯凯尔德”,西博尔德得以将他最热爱的两个领域——飞行和计算机技术——融为一体,成为他从事的事业。他是一位典型的数字时代的孩子,他主导开发了SpaceShipOne的复杂飞行模拟器,这是“斯凯尔德”公司首次从零开始设计和建造的模拟器,以及实际飞行器的航空电子设备软件。模拟器位于“斯凯尔德”主机库旁一个黑暗的房间里,是一个驾驶舱的1:1模型——配有碳纤维座椅、仪表显示屏和全套舷窗,每个窗户都安装了显示逼真景物的显示器。它既是训练设备,也是工程工具,用于测试和验证实际宇宙飞船的设计变更。
你不会期望梅尔维尔会如此坦率地承认恐惧。
我爬进驾驶舱,西博尔德为我的飞行进行设置。他坐在我身后敲击键盘,我忍不住对着杂乱的舷窗(多个圆形舷窗有助于加强机身结构)以及飞行员如何在这种拼图般的视野中保持方向发问。西博尔德向我保证,大脑会将一切整合起来,你会逐渐适应的。就是通过其中一个舷窗,西博尔德在去年12月看到了宾尼的着陆,当时他驾驶着White Knight,它的驾驶舱与SpaceShipOne几乎完全相同(这是鲁坦为了帮助飞行员/宇航员训练而采取的刻意措施)。“我当时正在机场上空转弯,看到了整个过程,”他回忆道。“我能做的就是想象一下自己身处那种情况会有什么感觉。试飞员被描绘成超人,拥有超凡的飞行技能。我们尽了最大的努力,但仍有一些事情是我们无法控制的。我们希望我们的训练已经涵盖了它们,并且我们的本能反应是正确的。但事实并非总是如此。”
他爬到模拟器后面,向我讲解我的飞行。随着我们上升,云层在我们下方缓缓飘过。悬停在White Knight下方,感觉很平静。但随着按钮的按下,西博尔德让我下坠。机头向下倾斜,屏幕上充满了下方七英里处的褐色地形。我拉起操纵杆,点燃火箭发动机。突然,飞船向上猛地倾斜。我努力让它保持直线飞行,但很快就失控翻滚了。西博尔德重置了模拟器,我又试了一次,结果略有好转——我坚持到了发动机在160000英尺处关闭,然后我滑翔到250000英尺以上,那里的屏幕变得漆黑,可以看到星星,下方是地球的地平线。我收拢了机翼,重新进入大气层,然后滑翔回到莫哈韦,在那里我因为冲过了跑道而撞进了泥土里。我只有几个小时的飞行训练,但我知道足以识别出巨大的挑战。如果加上持续的重力加速度和剧烈的颠簸,我或许就能体会到驾驶这东西有多难了。
在过去的两年里,西博尔德的模拟器对所有三名飞行员的训练都至关重要,而且随着两次X奖飞行的临近,它仍然是如此。但模拟器无法帮助进行着陆,着陆必须在实际飞行器上进行演练,因为这很大程度上取决于飞行器的运动和真实地面的参照物。SpaceShipOne的练习飞行是不可能的——每次飞行成本高达数十万美元,会侵蚀X奖的奖金——所以飞行员们在其他飞机上进行训练。
挑战巨大,随着奖金截止日期的临近,紧张气氛不断升级。莫哈韦的气氛在某种程度上让人想起NASA载人“水星”计划(Mercury)之前的日子,当时最初的七名宇航员正在争夺成为第一个进入太空的美国人的称号。就像1961年一样,如果发生任何错误,那都将是在众多观众面前。“整个项目的发展与我预期的完全不同,”西博尔德说。“里面充满了比我想象中要多得多的情感。”
危险也很多,也许这就是为什么鲁坦的试飞员们在保持同志情谊的同时也保持竞争关系。在X奖飞行前的最后几周,梅尔维尔经常驾驶他的Long-EZ飞机,带着宾尼练习着陆,这架飞机几乎完美地模拟了SpaceShipOne最后进近时的下降速率。两名飞行员甚至为驾驶舱创建了一个模拟器模板,以模拟飞船受限的视野。
“我曾和迈克一起开Long-EZ,并驾驶White Knight,以保持对驾驶舱和系统的熟悉,”宾尼说。“收到了来自每个人的很多鼓励的信号——你知道,不要绝望。”
