

理查德·布兰森于14年前创立了他的太空飞行公司维珍银河公司。在这段时间里,该公司经历了一些辉煌,也经历了一些令人沮丧的低谷,但它从未真正进入太空。
直到现在。周四上午,维珍银河公司的载人航天飞机“太空船二号”及其两名飞行员成功以2.9马赫的速度飞行,并达到了51.4英里(约82.7公里)的高度,超过了莫哈韦沙漠的上空——根据美国军方和NASA的定义,这个高度足以跨越进入太空的大气阈值(尽管仍低于国际科学界普遍认为的地球大气层与太空边界的卡门线62英里(约100公里))。在此之前,“太空船二号”的飞行高度仅达到约32英里(约51.5公里)。
“太空船二号”是维珍银河公司自成立以来一直采用的两部分式发射系统的一部分。WhiteKnightTwo将“太空船二号”运载到高空,然后“太空船二号”分离并进行一次强大的发动机燃烧,在亚轨道空间进行短暂飞行。
对于一家在2014年遭遇毁灭性挫折的公司来说,这是一个了不起的成就。当时,其VSS Enterprise航天飞机在飞行中发生灾难性故障,导致一名副驾驶员死亡。

周四的成功意味着该公司比以往任何时候都更接近于实现其将游客送入太空的目标,但其意义已超越了娱乐。如今,维珍银河公司和其他许多私营太空公司一样,可能在拓展科学和技术研究、为各学科的科学家们提供新的、经济高效的实验机会方面发挥关键作用。
普渡大学的航空航天工程师史蒂文·科利科特(Steven Collicott)表示:“我们通常用‘太空旅游’来形容游客。”“但这些亚轨道提供商也在提供亚轨道研究实验室。地球上没有零重力室。我们不能只是按一下墙上的开关就产生失重。”
进入亚轨道或轨道空间的航天器本质上就是一个零重力室。“任何能够提供这种服务的公司,比如蓝色起源(Blue Origin)、维珍银河公司等商业航天公司,都是一个巨大的机遇。这是一个新的、绝佳的机会,而且价格也很合理。”
科利科特之前已经在蓝色起源的多次任务中搭载过四次有效载荷。他指出,空间站仍然是终极的太空实验室——但大多数研究人员将无法有机会在需要数周或数月才能完成的实验中发送实验。他说:“这并不是说[维珍银河公司的航班]比已有的东西更好。”“但以合理的价格获得三分钟的失重体验是无价的。拥有像这个行业这样能够补充空间站时间的资源,简直太棒了。”
能够利用这些系统的学科范围极其广泛。科利科特本人从事流体动力学研究,他致力于理解在宏观和微观尺度上,失重如何改变液体和气体的物理性质。在太空飞行中,这些变化非常重要——例如,确保在飞驰于太空的飞行器或火箭内推进剂的安全储存和使用。
但是,生物学家和生理学家也可以通过将生命系统暴露在类似太空的条件下并观察它们的反应来学习很多东西。这对于我们未来将植物、动物和其他生物系统运往外太空以支持人类在月球、火星及更远地方的居住将极其有用。失重状态下的急救是完全不同的领域,了解如何在地球上从未考虑过的情况下进行操作将至关重要,例如分离血液和空气,或在手术中进行抽吸。
其他研究天体形成过程的物理学家,也可以从微重力实验中获益匪浅,观察细小的岩石和尘埃在失重状态下如何碰撞、粘合或破碎。
最后,大气和气候科学家们几乎没有关于中层大气及以上区域活动的直接数据。太空船二号和其他商业航天器是少数几个直接与这些大气层区域相互作用的物体,为这些科学家提供了极其宝贵的机会来研究那里的活动。
这些飞行只进入太空几分钟,但科学家们足够精明,能够充分利用它们。科利科特说:“显然,三分钟内有很多事情做不了,但也有很多事情可以做。它们确实可以帮助填补科学上的空白。”事实上,周四的飞行搭载了NASA的四项实验载荷,其中一项专注于研究微重力下小行星物质的碰撞,这将有助于绘制低重力天体上尘埃的行为图。这是一个快速的实验,但它可能提供一些数据,帮助我们弄清楚如何将机器人和航天器降落在小行星和小型月球上。
而且,这些机会变得越来越经济实惠,这一点也很有帮助。蓝色起源和SpaceX等公司可重复使用火箭和航天器架构的出现,已经降低了进入太空的成本,而且这种趋势应该会继续下去。维珍银河公司可重复使用的航天飞机系统将进一步压低价格,因为竞争者们都在争夺客户。尽管确切的成本难以得知,但科利科特估计,与旧式火箭发射载荷数百万美元的价格相比,将有效载荷送上维珍银河公司的航班成本要低得多。而且,这些航班可以在短时间内执行,这对于试图进行多轮实验的科学家来说是个好消息。
而且,由于像这样的亚轨道飞行更加平稳(因为它们不需要进入更高海拔所需的g力),研究人员不必花费额外的资金来加固有效载荷以应对颠簸的旅程——他们可以使用更现成的设备。
科利科特认为,太空旅游的兴起对科学而言,最令人兴奋的作用或许就是为年轻学生们提供了机会。以他为例,蓝色起源公司让K-12学生以大约8000美元的价格将实验载荷送入亚轨道空间——这仅相当于一套新足球队制服的一半费用。“这对孩子们来说真的很好,”他说。“我认为这有潜力带来革命性的变化。”
如果维珍银河公司能够继续其最新的成功势头,并明确证明其能够安全地进入太空并返回(是的,这意味着要越过卡门线!),它可能会成为改善全球科学和技术发展的强大力量。我们不可能都买得起太空旅行的票,但它们相对便宜的火箭飞行最终仍然可以帮助改善我们的生活。