太空梭計畫的結束對太空科學來說是挫折,還是新的機會? 太空梭計畫的結束對太空科學來說是挫折,還是新的機會?

太空梭計畫的結束對太空科學來說是挫折,還是新的機會?

太空梭計畫的結束對太空科學來說是挫折,還是新的機會?

除了業餘愛好者使用的攝影氣球之外,要把一個切實可行的科學實驗送入太空相當困難。首先,你需要購買運載火箭、獲得許可、找到發射地點、保護有效載荷,並獲得實際發射的許可。過去,你或許可以與NASA合作完成這些任務,但要獲得聯邦政府對火箭或太空站任務的支持從來都不是一件容易的事,而且隨著太空梭今年夏天退役,情況只會變得更加艱難。

但對實驗者而言,太空梭時代的終結意味著希望,因為新一代由私人建造和營運的太空船即將取而代之。商業太空旅遊業將徹底改變科學家研究微重力的方式,其價格更低、便利性遠勝於政府所能提供的任何服務。科學家將不再需要向美國NASA申請才能進行實驗。更重要的是,他們無需加入太空人隊伍即可親自前往太空,這種範式轉變有望使前沿研究惠及更廣泛的群體。

普渡大學航空航天學教授史蒂文·科利科特是計劃開展新實驗的幾位科學家之一,這些實驗旨在利用太空旅遊飛行器進行飛行,而不是像科學家自 20 世紀 50 年代以來一直使用的那種探空火箭。

他說:“新一代商用亞軌道火箭看起來比老式火箭便宜得多,飛行頻率也高得多,而且在體積、緩衝等方面,建造實驗裝置也簡單得多。”

商業航太公司方面表示,他們期待將科學家與冒險愛好者一起送入太空。

維珍銀河公司總裁兼首席執行官喬治·懷特塞茲表示:“讓理科生,也就是相關專業的大學生,真正有機會進入太空——不是通過宇航員隊伍送一兩個人,而是隨著時間的推移,送幾十甚至幾百人——我認為這真的令人興奮。我們對此感到非常激動,除了實際的科學成果之外,其教育也是其中非常重要的一部分。”

今年2月,西南研究院預訂了維珍銀河公司的8次太空飛行,並預訂了XCOR Lynx 1火箭飛機的6次飛行,成為第一個購買太空機票的研究機構。維珍並未透露首批商業飛行的具體時間,但懷特塞茲表示,該公司將於明年實現太空飛行。

同時,其他幾位研究人員也安排了有效載荷進行試飛,其中包括科利科特,他幫助他的學生設計了一些項目,這些項目將由 Armadillo Aerospace、Masten Space Systems 和 XCOR 製造的火箭進行飛行測試。

他還設計了一項由美國國家科學基金會資助的流體動力學實驗,該實驗將搭載在藍色起源公司即將進行的「新謝潑德號」水滴形火箭飛船的無人試飛中。科利科特表示,火箭開始發射後,實驗進入太空的速度將比現在快得多。

他說:“它的成本足夠低,你或許可以不用經過同行評審小組的審核就能完成創新性的任務。你可以真正地進行創新,承擔風險。如果失敗了,也沒關係,你花的錢不多,而且你很可能負擔得起第二次飛行,從而做出更好的版本。”

由亞馬遜創辦人貝佐斯創立的藍色起源公司向來對其計畫諱莫如深,但該公司表示,最快可能在今年啟動載人試飛實驗。科利科特的實驗是目前選定的三個實驗之一,旨在研究表面張力和毛細作用在太空中的作用。他目前也是國際太空站上一項實驗的研究員,但他對頻繁的短途太空旅行充滿期待。

「登上國際太空站確實是終極體驗。但你的職業生涯中有多少機會能體驗到這種終極體驗?有很多想法——一個更經濟實惠的實驗室可以讓更多的人研究更多的課題,」他說。 “它可以讓零重力研究時間不再那麼珍貴和有限,而變成了一種你可以從商店裡買到的東西,比如一個用收縮膜包裝的小盒子,然後說‘我要買這兩趟飛行’。”

太空船二號
維珍銀河

西南研究院(SWRI)負責研發的副總裁艾倫·斯特恩一直是私有化亞軌道研究的主要倡導者。他擔任藍色起源公司的顧問,並在今年2月舉辦了一場面向亞軌道研究人員的會議,會上他宣布了西南研究院將科學家送入亞軌道空間的計畫。

「我們堅信,商業化的下一代亞軌道飛行器具有變革性的力量,能夠推動多種研究的發展,」他當時說。

美國西南研究院行星科學家丹·杜爾達將成為首批進入亞軌道空間的科學家之一,他此前已經嘗試過太空人路線。

他一直在F-18戰鬥機上接受訓練,並在那裡完善了一些他計劃帶到“山貓”或“太空船二號”飛船上的實驗。其中一項是他設計的天文成像系統,可以透過太空船舷窗進行測量,以研究遙遠的恆星、高層大氣,甚至地球上的土地利用。在另一項實驗中,他將佩戴一套生物監測裝置,用於監測他的血壓、心率和其他心血管數據。最後,他將進行一些微型球碰撞實驗,以研究小行星的形成過程。

杜爾達與NASA 2003年太空人班的選拔擦肩而過,從最初的3000多名申請者中脫穎而出,進入了最終的100人名單。杜爾達、斯特恩以及另一位西南研究院的行星科學家凱西·奧爾金(她將搭乘維珍或XCOR飛船執行任務)都曾是宇航員候選人,並且都通過了NASA的飛行體檢。

「我們三個都走過這條傳統路線,一路走到了最後,但最終還是沒被選中。現在我們無論如何都要飛,」杜爾達說。 “我們不接受失敗。”

但用營利性飛船將實驗送入太空,與擠在聯邦火箭或太空梭上爭奪空間截然不同。除了成本更低之外,大學和私人研究機構的科學家還可能面臨一些新的法律問題。

曾為私人航太公司、美國國家航空暨太空總署(NASA)和聯合國工作的太空法專家史蒂芬·E·多伊爾表示,商業航太公司可能會引發關於智慧財產權和技術許可協議的新問題。國際太空站的15個成員國簽訂了專利協議,涵蓋國際太空站上的各個模組以及如何處理在這些模組中取得的發現。多伊爾說,日本建造了實驗艙“希望號”(KIBO),並明確規定其所有權歸日本所有,艙內進行的任何研究也歸日本所有:“在那個實驗室裡進行的任何研究都屬於日本所有,並將被視為日本的發明。”

同樣,旅遊航太公司完全可以製定合同,確保對其飛船上取得的任何新發現享有免版稅許可。科學家將擁有任何源自亞軌道靈感時刻的發明,但促成此類發明的公司可能也想從中分一杯羹——就像一家私人實驗室希望獲得使用其實驗室發明成果的許可一樣。

「他在實驗室裡透過發明創造所做的任何事情都將歸發明人所有。但他們(實驗室或船舶所有者)可能會說,『如果你不在我的實驗室裡,你不可能做到這一點,』」多伊爾說。

在這種情況下,所有者可以製定一份合同,要求享有免版稅使用該發明的權利,並約定如果所有者從該發明中獲得任何收入,則支付版稅。

懷特塞茲表示,SWRI 的合約並沒有深入到那種程度的細節——他說維珍集團的高層還沒有討論過潛在的授權協議。

「未來我們或許會與其他研究人員和技術人員達成商業化協議,但我預計最初的幾筆交易會相當簡單——只要安全,他們就擁有所有成果的權利,」他說。 “但這確實是一個值得我們深入思考的有趣觀點。”

截至上週,維珍航空已收到超過420份來自潛在太空旅行者的訂金,他們希望至少支付20萬美元,體驗一次四分鐘的亞軌道飛行。科學家如何擠進如此擁擠的乘客名單?懷特塞茲表示,維珍航空的目標是每週飛行一次,包機飛行可以安排在飛行計畫中。他也說,在某些情況下,只要科學家的實驗不影響飛行,甚至可以與遊客一同飛行。

「這些將是包機或專機飛行。我們可能會在某個時候宣布,例如2013年7月15日將進行一次科學考察飛行,然後看看誰想參加,」他說。

對於像 XCOR 這樣只能容納一名飛行員和一名乘客的公司來說,就需要專門的科學任務。

懷特塞茲表示,自從西南研究院宣布這一消息以來,他已經收到其他研究人員的來信,他們有興趣乘坐維珍銀河公司的飛船進行飛行實驗或派遣人員。但他拒絕透露任何姓名或細節。

「人們還在慢慢接受這將是一個可供他們使用的研究平台這一事實。隨著時間的推移,越來越多的研究人員會意識到他們可以在這個平台上進行出色的科學研究,」他說。

杜爾達表示,他預計亞軌道研究將隨著太空旅遊領域的蓬勃發展而蓬勃發展。

「這將改變我們對地球生命的看法,」他說。 “因為我們將搭載擁有不同人生觀和背景的人,我認為我們將取得一些前所未有的驚人突破和變革。這將是一個令人驚嘆的未來。”

猞猁
Lynx 圖片由 Mike Massee/XCOR 提供