平价太空旅行的竞争

贺涛

太空旅行，不再是超级富豪的专属游戏，那些推动太空旅行平价化的创新公司，正在突破技术瓶颈，不久也许就能让更多普通人一览太空的魅力

2016年11月9日夜，新疆博湖县博斯腾湖乡，一个巨大的银色气球悬在半空，顶部距离地面有70余米，从远处望去，它下面吊装的直径2.5米、高3.5米、重量超过1吨的白色舱体显得很小巧。

这是深圳光启集团（下称光启）自主研制的“旅行者”2号，目的是验证未来将用于在临近空间载人旅游的飞行器。

所谓临近空间，是指距地面20公里—100公里的空域，位于天空和太空之间。迄今为止，除了飞向太空的航天器会偶尔穿越、极少数军用飞机能短时间进入这一空间的底层之外，这片寂静的空域仍然算是一块尚未被开垦的处女地。

越来越多的创新公司看到了临近空间的商业价值，谷歌、facebook、World View、Blue Origin等公司都在研制用于临近空间的飞行器，也称浮空器。光启是第一个进入临近空间俱乐部的中国公司。

继天空和太空之后，临界空间正在热闹起来。

一次充满挫折的试飞

中国首个临近空间商用平台——“旅行者”1号，由光启在2015年6月，于新西兰成功放飞，到达设计高度21公里。那一次，在临近空间完成了天地高速通信、海事监控、光学监控等商用载荷测试。

时隔17个月之后，“旅行者”2号要再访临近空间，相比“旅行者”1号，此次试飞最大的区别就是，增加了一个重达1吨的舱体，舱内还搭载了一套小型生命保障系统，携带一只乌龟进入20公里以上的临近空间，并返回地面。

11月9日22时44分，随着数根固定绳索同时释放，“旅行者”2号挣脱了地球引力，逐渐加速向上，带着舱体隐没在深邃的苍穹中。

然而，成功放飞仅1小时后，光启集团就宣布，“旅行者”2号在升至12公里高空后，因部分通讯和控制系统出现故障，无法达到预定高度，指挥部发出紧急降落指令，进行回收检测，查找故障原因。

此前，尽管试飞团队做了相当充分的试飞准备，可试飞过程还是一波三折。

在起飞前，“旅行者”2号受地面风速影响较大。这是此类大型浮空器所面临的难点。提前一个月，试飞团队就在博斯腾湖驻扎下来，掌握了大量的当地风场数据，并与当地气象部门合作，确定了此次放飞的窗口期是11月6日。可是，接连出现的降雪和风速较大等不利天气，只好一天天推迟放飞，直到11月9日风力小下来。

不过，天气可阻挡不了试飞团队的雄心，因为浮空器有着诱人的优点。

与卫星、飞机相比，浮空器最大的优势就是持续使用比较便宜，而且是数量级的差别。如，飞机要想在某个区域持续服务，就必须不停地在上空盘旋，不可能停下来；要想保持在某个地区上空不断有卫星，就必须建设全球星座或者把卫星部署到地球静止轨道上。

而浮空器有很大一个气囊，充满了氦气，依靠螺旋桨的推力来克服空气的阻力，可以依靠太阳能来提供动力，能低速水平飞行，可定点悬停，有点像日本动画天空城堡一样，可行可停在空中。

当浮空器飘浮在20公里-24公里空间时，平均风速低于9米/秒，降低了对能源系统的要求，非常适合其实现持久的区域驻留。只要气囊不漏气，浮空器可以持续几年在天上飘着。

换句话说，如果在临近空间布置可操纵的浮空器来替代亚轨道卫星部分功能，完成各种以前只能靠卫星才能完成的工作，比如农作物产量估计、天气预报、恶劣天气预警、通信中继等，将会大大降低工作成本，提高综合效益。

于是，美国、西班牙、日本、俄罗斯、英国、德国等国，加大了对临近空间进行探索的力度和频率，纷纷展开各类临近空间可操纵飞行器的研制。

不过，目前的浮空器仍然以军用为主。无论是国内外，民用浮空器也没有形成产业规模，多在实验室阶段，还没有成熟的商业模式。东莞前沿技术研究院院长方东相信，民用浮空器也将迎来一个新的发展契机。因为互联网和大数据技术发展迅猛，各种应用需求和应用载荷在不断涌现出来。

实际上，很多新技术的出现通常都是优先服务于军事应用。随着军事应用技术的成熟和发展，然后再普及到民用领域。当初在新西兰放飞现场，光启集团总裁、光启科学（00439.HK）董事会主席刘若鹏就注意到，旁边的试验场地就是谷歌的项目在试飞。

如果能降价，未来将爆发

在未来临界空间的商业场景中，提供平价太空旅行服务吸引了多家创新公司进入。

在2001年至2009年间，俄罗斯一共将7名富豪游客送往国际空间站，来趟太空旅行，住上几天、十几天，每人要付出2000万至3500万美元不等的费用。这无疑是世界上最昂贵的旅游花费。

如果能降低太空旅游价格，那么令人神往的太空旅游将会有爆发式的增长。国信证券经济研究所的一份研究报告指出，2012年全球空中观光旅游约2000万人次，对应市场规模超过百亿美元。

埃隆·马斯克创办的美国太空探索技术公司（Space X）希望通过火箭的重复使用，来降低太空发射费用。他在2016年9月举行的国际宇航大会上作了“把人类变成星际公民”的演讲，一贯的语出惊人，Space X将开发大型火箭和飞船，将人类送往火星，实现火星移民。最终目标是将成本降低至美国普通住宅的房价，约20万美元。

英国的维珍银河也测试可重复使用的“太空船二号”。“太空船二号”搭载2名飞行员和6名乘客进入太空亚轨道，轨道高度为160公里-320公里，几乎可以达到载人飞船的轨道高度。公开资料显示，该服务的价格为每个座位25万美元。旅途中，乘客们能感受到几分钟的失重感和无与伦比的太空美景。

还有Blue Origin、World View等创新公司，像光启一样，将目标锁定在提供20公里-100公里范围的临近空间旅游。严格说，由于临界空间并未到达真正意义上的太空，顶多算低配版的太空旅游。

Blue Origin走的技术路线跟Space X一样，通过安全、可靠、低成本地回收火箭，并重复使用火箭，来降低太空发射的成本。目前，Blue Origin已有四次发射，并成功回收New Shepard火箭的经历。该公司宣称，最快在2017年，将发射载人航天飞船，同时，乘客将有机会在2018年购买进入太空的门票。

World View是一家位于亚利桑那州的太空公司，其以每张7.5万美元的价格预售通往太空的船票。它与光启一样，采取了浮空器的方式。旅行者只需坐在巨型气球吊着的豪华舱中，大约一个半小时就能到达30公里的高空，享受一次大胆刺激的旅程。

“旅行者”2号包括浮空系统、密封载人舱系统、应急救生系统等，安全性和舒适性都照顾到了。此次“旅行者”2号所携带的舱体，在长度上按载人版的0.6倍尺寸缩比设计制作，因此，载人版的舱体空间是本次放飞的近5倍大，重量是2.33吨，舱内可乘坐6人，飞行高度可达20公里-24公里。

利用火箭发射技术推出的载人太空旅行，过程中伴随着失重、超重等，以及惊心动魄的速度，对旅客的身体条件和经济条件都有着极高的要求。在刘若鹏眼中，浮空器系统有其独特优势，它以让人像乘坐电梯或缆车一样，平稳地升到临近空间，对地球表面景观一览无余，再平稳地返回地面。

客观说，超重和高速，确实会让人感觉难受，失重状态也可能会引起不适感，但太空旅行除了换个角度看世界，另一大乐趣其实就是失重体验。在一定程度上，这是浮空器系统的一个缺憾。

不过，刘若鹏认为，国内的浮空器将比国外公司的太空游更加经济，“一定比载人飞船的成本低很多。我们的目标是让每个人都有机会，降低门槛儿，不管是经济上面，还是个人身体承受力上”。在单张船票的价格上，肯定是低于10万美元。

技术的瓶颈

因知识和实践积累都实在太浅，荷载能力、蒙皮材料等技术和材料，一直在掐着临近空间飞行器发展的脖颈。

在20公里的高空，“旅行者”2号上的气球状囊体，会发生巨大的形态变化，从水滴形膨胀成圆鼓鼓的。这是因为，随着高度上升，大气压力下降，到20公里高度处，大气压力约为地面的5.3%，当外部气压降低后，囊体内外压差越大，囊体就会鼓得越大。同时，临近空间低温、低压、高紫外辐射和高臭氧浓度的环境，都在挑战囊体的蒙皮材料。

2013年，哈尔滨工业大学、航天六院46所、中科院应用化学研究所等单位，联合发表的一篇临近空间飞艇蒙皮的国内现状分析论文总结，国内对于这方面的研制起步晚，而且现在真正投入研制工作的单位很少，产品性能和国外差距很大，重要原料全部依赖进口。

现在，“旅行者”号的囊体均为光启自主研发，在位于深圳市大鹏新区的光启空间材料中试基地加工、生产，并进行相关实验。“旅行者”2号的囊体直径近40米，体积约3万立方米，厚度不到0.2毫米。

如此薄的囊皮，竟然是由多层材料构成，有耐低温层、防紫外线层、耐压层、抗腐蚀层等，经过精密的工艺，把这些材料加工成囊皮材料，令其在拥有多种功能的同时，依然材质轻、强度高。

从世界范围看，不像飞机和卫星，已经积累了很多经验和大数据，这一领域还缺乏成熟的飞行平台的支持，导致临近空间飞行器的负载仍停留在较低的水平。

洛克希德·马丁公司设计的“高空飞艇”，到2011年载重也仅为1814公斤，只与卫星量级相当，大型载荷一直是临近空间飞行器的技术难点。

“旅行者”2号的放飞，就显露了部分短板。比如，对于放飞环境的风力要求过严，当风速超过5米/秒后，就不得不停止放飞了。实际上，5.5米/秒的风力为4级，属于和风。

试飞过程中，在舱内还搭载了一只乌龟。一位航天业内人士告诉《财经》记者，送乌龟上去和送猴子上去，对于生命保障系统的要求差别很大，后者的难度大很多；而从搭载猴子到载人，技术上还要再迈一大步。

在载人之前，搭载重量、耗氧量、体温等与人类近似的大型哺乳动物上天，这是必须的动作。

这可没有阻挡住刘若鹏的计划。在深圳的基地，载人版旅行者号已经初具规模，2.33吨的舱体，已经完成设计和建造，目前可以在地面模拟临近空间的所有条件，接下来测试生命保障系统，主要解决如何保障处于舱体中的人员安全。

还有一个问题需要全世界该领域的人士去思考，由于临近空间目前还只是一个学术概念，国际法尚未对其进行明确的界定，因此对其内涵、性质和法律地位都缺乏权威的、统一的认识。

临近空间作为介于空气空间和外层空间的特殊区域，其界定必然依赖于空气空间和外层空间概念的明确。事实上，国际社会至今未能就天空和外空的划界问题达成一项全面协议，临近空间也就更加难以界定了。

World View的共同创始人和首席技术官Taber MacCallum撰文称，随着美国太空创新公司接近商业运作和行业的发展，监管体系也必须做出改变。他向美国国会提出了一个二级监管制度的建议，一是永久延伸现政策（使用“许可证”），另一个是通过更加强大的法规来保护航天参与者的安全，根据飞行器的具体功能或目的，来颁发“扩展许可证”。

刘若鹏操心的是这个领域的技术瓶颈，还无暇顾及政策。他表示，对于临近空间的飞行器发展，当地主管部门在气象数据支持和空域批准方面，都给与积极的支持。

“旅行者”2号正式版，将在2017年进行试飞。到2020年，光启或可突破临界空间载人技术。