三、龙翔太空
2011年，“亚特兰蒂斯”号航天飞机完成最后一次飞行，标志着航天飞机时代正式成为历史。NASA需要新的载具将宇航员与物资送往太空，SpaceX公司抓住了这一历史机遇，“龙”飞船应运而生。
“亚特兰蒂斯”号航天飞机是美国宇航局第四代航天飞机，质量为77.7吨。在1985～2010年之间进行了17次飞行。于2011年7月完成最后一次飞行后退役。
“龙”飞船的研制工作始于2004年年底，是由SpaceX公司自筹资金设计的。2006年，以此设计作为方案的核心，SpaceX公司成功中标NASA商业轨道运输服务（COTS）验证项目。2008年12月23日，NASA授予SpaceX公司一份价值16亿美元的商业补给服务（CRS）合同，合同要求在12次飞行中向国际空间站运送20吨货物，合同金额根据情况可最多增加到31亿美元。
“龙”飞船整体外形呈钝头圆锥状，高约6.1米，直径约3.7米。飞船由圆锥舱体、一个头部整流罩（发射后弹射掉）和装备了两列太阳能板的支杆组成。其独特之处在于采用了一些标准件，如对接舱口、机动推进器（共计18台）以及支杆结构。与其他可重复使用的飞船不同，支杆结构在再入前与舱体分离（见图1-10、图1-11）。
图1-10 “龙”飞船
资料来源：SpaceX公司官方网站。
图1-11 “龙”飞船内部结构示意图
资料来源：SpaceX公司官方网站。
2010年6月，“龙”飞船成功进行了验证飞行。2010年11月22日，“龙”飞船获得了美国历史上第一个商业航天器再入许可证。2010年12月8日，“龙”飞船首次试飞成功。2012年5月22日，“龙”飞船由“猎鹰-9”火箭成功发射，与国际空间站成功对接。在对接前两个多小时，空间站宇航员用机械臂完成了对“龙”飞船的“抓捕”，飞船被安全固定在空间站的“和谐”号节点舱上，“好像我们抓到了龙尾。”宇航员唐·贝蒂特说（见图1-12至图1-14）。
“龙”飞船是美国目前正在使用的唯一可重复使用的宇宙飞船，它的成功创造了美国商业轨道运输服务的新模式，也使SpaceX公司名声大噪。
图1-12 技术人员正在将“龙”飞船组装到“猎鹰-9”火箭的第二级上
资料来源：SpaceX公司官方网站。
图1-13 “龙”飞船与国际空间站“和谐”号节点舱对接，机械臂将“龙”飞船拖向对接舱口
资料来源：SpaceX公司官方网站。
图1-14 “龙”飞船与“猎鹰-9”火箭组装
资料来源：SpaceX公司官方网站。
2012年5月31日，“龙”飞船作为与国际空间站实现对接的首艘商业货运飞船，完成了历时9天的历史性飞行。在远离国际空间站的过程中，“龙”飞船关闭其工作模块舱门，以保护这些仪器不受再入过程影响。与国际空间站分离4小时后，“龙”飞船在远离空间站的安全位置上启动发动机。发动机运行20分钟后，“龙”飞船进入再入轨道，利用“天龙座”发动机稳定姿态。在海拔3千米左右，“龙”飞船发出主降落伞打开命令，在主降落伞的作用下减速至每小时17～20千米的着陆速度，然后在距离加州海岸约450千米的位置溅落。SpaceX公司用4艘船迎接了“龙”飞船，飞船搭载的返回货物被运回NASA（见图1-15）。
在整个旅行中，SpaceX公司的“猎鹰-9”火箭将“龙”飞船带到空间站，它从那里带回来的已不仅仅是货物（见图1-12）。“龙”飞船完美返回地球，使人们改变了对该公司的怀疑态度。此次任务表明，“龙”飞船成为造访国际空间站的第一个商业航天器，成为常规货物和人员往返轨道平台的新一代可重复使用运输工具。作为相对独立于NASA的承包商，能够如此成功地研制并试验飞船，SpaceX公司创造的成就数量堪称美国航天项目之最。
图1-15 “龙”飞船回收
资料来源：SpaceX公司官方网站。
与国际空间站对接验证任务的成功也使SpaceX公司与NASA向空间站运送12次物资的合同生效。截止2014年3月，SpaceX公司已将进行了两次商业补给服务飞行。2012年10月7日，“龙”飞船首次执行商业补给服务合同任务，向国际空间站运送了重达455公斤的货物；2013年3月3日，SpaceX公司进行了第二次商业补给服务飞行。这两次飞行都有小插曲，凸显了轨道飞行的挑战：第一次任务中，“猎鹰-9”火箭上9个“灰背隼”发动机中的一个过早关闭，造成一个作为二次有效载荷的通讯卫星被放置到了错误轨道；第二次飞行，出现了吊舱故障，SpaceX公司的工程师用几个小时设法解决了故障，确保“龙”飞船重回正轨。
除了“龙”飞船，SpaceX公司还将研制一种被称作“龙实验室”（DragonLab）的无人飞船。“龙实验室”可重复使用，可进行自由飞行，还能够携带压缩的和非压缩的有效载荷。
在“龙”飞船和“龙实验室”开展往返国际空间站货运业务的同时，SpaceX公司还着手开发载人飞船——“龙骑士”（DragonRider）。“龙骑士”的研发可以追溯到2006年，马斯克宣称SpaceX公司已经建立了一个载人太空舱原型机，并对30人/天的生命支持系统进行了测试。2009年，马斯克建议在两三年内完成载人型“龙”飞船。2011年12月，SpaceX公司进行了首次船员舱室测试。2012年8月，NASA授予SpaceX公司4.4亿美元的合同（CCiCap计划），委托SpaceX公司参与美国的载人航天任务。2013年，NASA公布其太空舱已通过载人发射的设计审查。首次无人发射将在2017年进行，各种测试正在按计划进行。
“联盟”号是苏联第三代载人飞船，与之相对应的载人航天计划称为“联盟”计划。“联盟”号飞船是苏联在积累了多年经验后，所开发出的一种最成熟的载人航天器。
“龙骑士”能够支持7名宇航员或宇航员和货物组合，也能够实现人工控制或自主交会对接，并采用NASA对接系统（NDS）停靠到国际空间站。对于大多数任务，“龙骑士”能够持续停靠国际空间站长达180天，也可以延长至210天——与俄罗斯“联盟”号一样。值得一提的是，相对于有一定历史的“联盟”号，“龙骑士”的一次飞行将花费1.4亿美元左右，平均每个座位仅2万美元；而“联盟”号一次飞行的成本为6.3亿美元，几乎是“龙骑士”的4倍
。SpaceX公司将使用集成了推进器的发射逃生系统，该系统不仅能够为船员再入轨提供全阶段的逃生能力，也是可重用系统。与之前大部分载人航天器可抛弃的多级方案相比，该系统由于不存在一级分离，比传统逃生系统更为安全。
目前，SpaceX公司还在优化“龙骑士”的设计并进行严格测试，包括生命支持系统和先进的座舱设计。一旦通过NASA所有的检查和测试，“猎鹰-9”火箭与“龙骑士”的组合，再加上其最少的级间分离、上升过程中的发动机关闭能力以及入轨全过程中的动力中止能力，有望成为有史以来最安全的飞船。
NASA选择“龙骑士”的决定意味着航天领域的市场化。尽管也有反对的声音——很多人认为SpaceX公司毕竟是一家仅有十余年历史的公司，但NASA选择SpaceX公司创造了新的可能性，为长远的载人航天发展开辟了新道路。