问答:SpaceX 工程师 Garrett Reisman 谈建造世界上最安全的航天器

问答:SpaceX 工程师 Garrett Reisman 谈建造世界上最安全的航天器

本月晚些时候,商业太空公司 SpaceX 将进行猎鹰 9 号火箭和无人龙飞船的关键试飞,其无人航天发射计划即将进入高潮——与国际空间站进行机器人会合。SpaceX 的下一步计划是:做同样的事情,但这次是将人类而不是货物送入轨道。

为此,SpaceX上周宣布,将召集一个由前宇航员和NASA研究人员组成的独立安全顾问小组,对猎鹰9号和龙骑士号(SpaceX的龙飞船的载人版本)进行客观评估。该公司表示,它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,这绝非易事。

因此,随着 SpaceX 将其重点从无人火箭发射转向载人航天的未来,PopSci 采访了 SpaceX 自己的 Garrett Reisman 博士,他是前 NASA 宇航员和国际空间站机组人员,现任 SpaceX 载人航天计划龙骑士项目经理,谈论从头开始建造载人航天运载火箭的过程,以及 SpaceX 计划如何建造世界上有史以来最安全的航天器。

PopSci:为什么要召集这个独立的安全咨询小组?SpaceX 当然希望全面提高人类安全,但您希望从这个特定的群体中了解到 SpaceX 尚不知道的什么?

赖斯曼:我们正进入一个新阶段,越来越关注载人航天。将一堆货物运往空间站和将人运往空间站有很大区别。安全级别和担忧程度,以及出现问题的影响——这是一个全新的、不同的游戏。

“你担心的是未知的未知数——那些你没有做好准备的事情。”我们希望确保我们有机会发现任何可能导致安全问题的潜在问题。因此,我们正在与 NASA 以外的这些顶尖专家一起创建这个独立的安全顾问小组。通过引入他们的所有经验,我们觉得我们得到了最好的顾问团队,可以确保我们朝着正确的方向前进。但值得注意的是,NASA 本身通过商业乘员计划发挥着非常类似的作用。他们有一个洞察团队和一个监督团队,将为我们提供出色的建议。所以这个小组将对此进行补充。我们认为,SpaceX 拥有的熟练团队,加上 NASA 的经验和他们学到的所有教训以及这些独立的安全专家,让我们处于一个非常好的位置,可以确保我们的载人飞船达到比之前任何飞船都更好的安全水平。

在多次进入近地轨道后,许多人很容易将载人航天视为相当常规的事情,尽管我们已经多次悲惨地被提醒这实际上是一项非常危险的事业。在整个载人航天计划中,SpaceX 是否关注过某些特定领域——哪些特别令人担忧的地方?

很多特定技术领域都存在问题,比如主推进系统或热保护系统,我们从过去吸取了惨痛的教训。我们努力打造的飞行器比现在或过去的任何飞行器都更安全。我们实现这一目标的方法之一是尽量减少可能发生故障的因素。很多安全性都来自于拥有一个坚固而直接的设计,可以最大限度地减少故障模式的数量。

但很多时候,航空或太空事故或灾难都是由于想象力不足造成的。你担心的是未知的未知数——你没有做好准备的事情。通过引入这些人——NASA 和这个独立安全顾问小组的人员——他们将凭借他们的经验保护我们免受想象力不足的影响。他们会确保我们不会忽略任何事情,他们能想到的一切都是我们没想到的。

似乎在建造任何载人航天系统时,都必须在舒适度、成本和安全性之间进行某种权衡。您如何确定这些界限?

安全并不总是金钱的产物。有时钱太多反而会成为祸害。如果你采取冒一切可能的风险并将其降至零的方法,那么你将制造出一枚永远无法升空的火箭。与任何船只一样,实现 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,而诀窍就是找到所有关键风险,即可能导致真正灾难性事件的风险。

成本效益和安全性都面临着一个共同的敌人,那就是复杂性。如果你设计的车辆非常复杂,那么它既昂贵又不坚固,当然也不太安全。我们所做的就是设计一款消除不必要复杂性的车辆。这使得制造更容易,成本更低,也意味着出错的可能性更小。

一个很好的例子就是我们的发射中止系统。在过去,或者即使你看看今天的联盟号,飞船顶部都会有一个塔,上面有一个固体火箭发动机,如果你点燃发动机,它就会像弹射座椅一样把你拉走,比如说,当火箭即将爆炸时。如果你有这样一个塔,而且一切顺利,你仍然必须抛弃它,因为你不能打开降落伞,塔会挡住路。现在你又创造了另一个每次都必须顺利的东西——就像你每次飞行都必须使用的弹射座椅一样。

我们所做的就是将发射中止系统整合到火箭的侧壁中。这可以为你做很多事情。现在,如果你过得不错,你不必依赖机械事件来保证安全。这种必要性已经消除。同时,你可以随身携带这些火箭并将它们带回来,这样你就不必将它们扔掉。而且由于你一路随身携带它们,你可以在任何时候进行动力中止,直到进入轨道。所以我们一举降低了成本并提高了安全性。这就是你想要的。

美国宇航局上一次真正从头开始建造载人航天系统是在 20 世纪 70 年代。在这 40 年中,我们经历了一段前所未有的技术发展时期。2012 年建造载人航天系统与航天飞机计划开始时相比有何不同?

我们的巨大优势在于,我们可以从过去吸取教训,这样我们就不必重新发明轮子了。在阿波罗时代和航天飞机时代,NASA 做了很多伟大的工作,而我们则是这些工作的受益者。他们与我们分享经验教训,并监督我们,确保我们不会重蹈覆辙。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设备和计算能力。我们有能力创建更强大的故障检测系统,为我们提供充足的警告时间。当出现问题时,您有时间采取行动。这又回到我之前所说的:事故往往是由想象力的缺失引起的。当时他们必须拥有更多的想象力,因为以前没有人这样做过。我们的想象力负担较小。尽管如此,我们仍必须保持警惕。总有一些我们以前没有想到的东西潜伏在那里。

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