问答:SpaceX 工程师加勒特·赖斯曼谈如何建造世界上最安全的航天器

太空旅游即将起飞,如何确保不会发生巨大的不幸爆炸

随着其猎鹰9号火箭和无人龙飞船在本月晚些时候进行一次关键的试飞,商业航天公司SpaceX正临近其无人航天发射计划的巅峰——与国际空间站的无人对接。SpaceX的下一步计划:做同样的事情,但这次是将人类而非货物送入轨道。

为此,SpaceX上周宣布将组建一个独立的安委会,成员包括前宇航员和NASA研究人员,对猎鹰9号火箭和DragonRider(SpaceX龙飞船载人版本)进行客观评估。该公司表示,希望打造世界上最安全的载人航天系统——考虑到太空是多么危险的地方,这绝非易事。

因此,随着SpaceX将重点从无人火箭发射转向载人航天的未来,PopSci采访了SpaceX的Garrett Reisman博士,他曾是NASA宇航员和国际空间站乘员,现任SpaceX载人航天计划的DragonRider项目经理,谈论了从零开始建造载人航天运载工具的过程,以及SpaceX将如何打造有史以来最安全的航天器。

PopSci:为什么要成立这个独立的安委会?SpaceX自然希望全面提升载人安全,但您希望从这个特别的团队身上学到什么,而这些是SpaceX本身不知道的?

Reisman:我们正进入一个新阶段,越来越专注于将人员送入太空。将一堆货物运送到空间站与将人员运送到空间站,两者之间有很大区别。安全等级、关注点以及发生意外的后果——这是一个全新且不同的游戏规则。

“你担心的往往是未知的未知——那些你没有准备好的事情。”我们希望确保有各种机会来发现任何可能导致安全问题的潜在隐患。因此,我们成立了这个由NASA以外的顶尖专家组成的独立安委会。通过引入他们所有的经验,我们相信能得到最好的顾问,确保我们朝着正确的方向前进。但需要指出的是,NASA本身通过商业载人计划也扮演着非常类似的角色。他们既有洞察团队,也有监督团队,他们会为我们提供宝贵的建议。所以这个委员会将是对其的补充。我们认为,SpaceX内部的专业团队,加上NASA的经验以及他们所有的经验教训,还有这些独立的安保专家,使我们处于一个非常有利的地位,可以确保我们的载人飞行器达到比以往任何飞行器都更好的安全水平。

在多次进入近地轨道的飞行后,许多人很容易将载人航天视为相当常规的事情,尽管我们曾多次悲惨地提醒大家,这实际上是一项非常危险的任务。在整个载人航天计划中,是否有任何特定方面——任何特别值得担忧的点——是SpaceX关注的重点?

在过去,有很多具体的技??术领域曾出现过问题——主要推进系统或热防护系统——我们从中吸取了痛苦的教训。我们一直努力建造一个比现在或过去任何可用飞行器都更安全的飞行器。我们做到这一点的一个方法是最小化可能发生故障的因素。很多安全都来自于一个稳健而简洁的设计,它最大限度地减少了故障模式的数量。

但很多时候,在航空或太空发生事故或意外,都是由于想象力的失败造成的。你担心的往往是未知之未知——那些你没有准备好的事情。通过引入这些人——无论是NASA的内部人员还是这个独立的安委会——他们将凭借他们的经验,帮助我们避免这种想象力的失败。他们会确保我们不会遗漏任何事情,确保没有他们能想到的而我们没想到的。

似乎在建造任何载人航天系统时,都必须在舒适性、成本和安全性之间做出某种权衡。您如何确定绘制这些界限的位置?

安全并不总是金钱的函数。有时太多的钱可能是一种诅咒。如果你采取那种可以设想的每一种风险都将其降至零的??方法,你将建造一个永远无法起飞的火箭。就像任何船只一样,100%安全的唯一方法就是永远不要离开港口。总会存在一定程度的风险,关键在于找出所有危??险的风险,那些可能导致真正灾难性事件的风险。

成本效益和安全性的一个共同敌人是复杂性。如果你设计一个极其复杂的飞行器,那么这个飞行器就会既昂贵又不坚固,当然也不够安全。我们所做的是设计一个消除了不必要复杂性的飞行器。这使得制造更容易,降低了成本,并且意味着可能出错的事情更少。

一个很好的例子是我们的发射中止系统。过去,甚至看看今天的联盟号,飞船顶部有一个塔,塔顶有一个固体火箭发动机,如果你点燃这个发动机,它会像弹射座椅一样把你拉离火箭,例如,如果火箭即将爆炸。如果你有一个这样的塔,并且一切顺利,你仍然必须将其抛弃,因为你无法部署降落伞,塔在路上。现在你创造了另一个必须每次都正常工作的??东西——这就像一个每次飞行都必须使用的弹射座椅。

我们所做的是将我们的发射中止系统集成到飞行器的侧壁。这为你做了很多事情。现在,如果你一切顺利,你就不必依赖机械事件正常工作才能保持安全。这种必要性被消除了。同时,你带着这些火箭,并将它们带回来,所以你不需要扔掉它们。而且由于你全程都带着它们,你可以进行动力中止,一直到轨道。所以我们一举降低了成本,提高了安全性。这就是你想要做的。

NASA上次真正从零开始建造载人航天系统是在20世纪70年代。在这四十多年的时间里,我们经历了前所未有的技术发展。与上世纪70年代的航天飞机计划开始时相比,2012年建造载人航天系统有何不同?

我们拥有巨大的优势,那就是我们可以从过去吸取??教训,所以我们不必重新发明轮子。NASA在阿波罗时代和航天飞机时代做了很多出色的工作,我们从中受益。他们与我们分享他们的经验教训,并且他们也在监督我们,以确保我们不重蹈过去的覆辙。所以这是一个巨大的优势。

当然,我们拥有的其他优势是现代电子产品和计算能力。我们能够创建更??强大的故障检测系统,为我们提供充足的预警时间。当出现问题时,你就有时间采取行动。这回到了我之前所说的:事故往往是由于想象力的失败造成的。他们那时需要更多的想象力,因为以前没有人做过这件事。我们想象力的负担减轻了。尽管如此,我们必须保持警惕。总有一些我们以前没??想过的事情在潜伏着。

 

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