美国商业公司执行私人航天员任务分析

赵琪 宋国梁 张蕊（北京空间科技信息研究所）

北京时间2023年5月22日5:37，美国公理空间公司（Axiom Space）在佛罗里达州肯尼迪航天中心39A发射台利用猎鹰-9（Falcon-9）运载火箭成功发射“载人龙”（Crew Dragon）飞船，执行第二次“国际空间站”（ISS）私人航天员任务。“载人龙”飞船经过约15.5h飞行后，与“国际空间站”和谐号（Harmony）节点舱天顶点对接。飞船搭载的4名航天员以私人航天员身份在轨开展了为期8天的短期考察任务。5月30日23:05，搭载Ax-2乘组的自由号（Freedom）“载人龙”飞船从“国际空间站”脱离对接，经过12h飞行，“载人龙”飞船在佛罗里达海岸安全溅落。

1 任务概况

此次任务代号为公理任务-2（Ax-2），是公理空间公司利用“载人龙”飞船执行第2次私人航天员任务，也是该型飞船第10次执行载人飞行任务。本次任务飞船编号为C212，被命名为“自由号”，该飞船为首次重复使用。本次任务中，猎鹰-9运载火箭编号为B1080.1，是该火箭一子级的首次发射任务。

本次任务原计划2023年5月8日实施，但受到“猎鹰重型”（Falcon Heavy）运载火箭发射卫讯-3（ViaSat-3）卫星任务推迟的影响，Ax-2任务也随之推迟，使得该任务在轨时间由10天缩短至8天。本次任务发射过程按照美国国家航空航天局（NASA）和太空探索技术公司（SpaceX）确定的操作程序进行，猎鹰-9运载火箭在零发射窗口点火，顺利将“载人龙”飞船送入预定轨道，并首次在载人航天任务中实现运载火箭一子级的陆上垂直回收。

2 乘组与站上活动

航天员乘组

此次任务中，自由号飞船搭载了4名乘员，分别为美国籍航天员佩吉·惠特森（Peggy Whitson）和约翰·肖夫纳（John Shoffner），沙特阿拉伯籍航天员阿里·阿尔卡尼（Ali Alqarni）和雷安娜·巴纳维（Rayyanah Barnawi）。

任务指令长佩吉·惠特森飞行经验丰富，曾3次前往太空，在职业生涯进行过10次舱外活动，累计舱外活动时间60h21min，在太空中累计停留675天，创造了女性舱外活动次数、美国累计太空停留时间等多项纪录。惠特森也是第一位担任NASA首席航天员的女性，该职位是NASA航天员队伍中的最高级职位。惠特森2018年6月从NASA退休，目前的身份是公理空间公司顾问和载人航天部门主任。

飞行员约翰·肖夫纳是一名商人、赛车手和飞机驾驶员，累计飞机驾驶时间8500h，曾担任Ax-1任务的备份航天员。

阿里·阿尔卡尔尼是一名沙特空军的战斗机飞行员，雷安娜·巴纳维则是一名癌症研究人员。2023年2月12日，沙特航天委员会（SSC）宣布两人参加Ax-2任务，并在“国际空间站”开展14项生物医学和物理实验。两位航天员成为第二位和第三位进入太空的沙特人，巴纳维成为沙特首位女航天员。

站上活动与应用情况

Ax-2任务的乘员活动侧重于科学、教育和推广，4名航天员计划在“国际空间站”上进行超过20项不同的实验，确定人类航天探索新技术的实用性，同时在飞行过程中收集数据，加强对地球和轨道上人体生理学的理解。这种公私合作关系为发展商业太空经济提供了机会，并支持低地球轨道上的生物医学产品和先进材料的商业创新和制造。

Ax-2任务为用户在低地球轨道上开展科学研究、生物制造、技术验证等各类应用提供了更多的机会。作为第二次前往“国际空间站”的私人任务，Ax-2任务是公理空间公司及其学术和工业伙伴在微重力条件下进行概念验证研究和前沿突破的重要一步。参与Ax-2任务应用项目的商业公司有生物服务公司（BioServe）、西达斯西奈医学中心（Cedars Sinai）、螺旋视觉公司（Cortivision）等。

3 后续计划

私人航天员任务进展

2022年8月，公理空间公司作为唯一一家竞标单位获得NASA授予的第二次私人航天员任务。同时，NASA对于私人航天员任务增加了一项要求，即私人航天员任务必须由一名有飞行经验的前NASA航天员指挥，对于执行短期任务且没有接受过专业训练的航天员提供必要保障。2023年3月14日，NASA批准了公理空间公司第三次前往“国际空间站”的私人航天员任务，该任务计划最早于2023年11月发射。

公理空间公司表示，后续前往“国际空间站”的私人航天员任务将主要面向政府，由政府资助的航天员将成为此类任务的主要客户，未来的Ax-3和Ax-4任务乘员中将只有一名个人客户。2022年11月，匈牙利政府计划通过与公理空间公司达成协议，斥资1亿美元在2024年底或2025年初将一名航天员送往“国际空间站”执行为期一个月的私人航天员任务，届时将测试12台匈牙利设备，并进行匈牙利大学的8项实验，同时为欧洲航天局（ESA）进行研究和实验。除匈牙利外，公理空间公司还与土耳其达成协议，计划将一名土耳其航天员送往“国际空间站”。

商业空间站进展

公理空间公司在执行私人航天员任务的同时开发一系列连接到“国际空间站”的商业舱段，这些舱段将在“国际空间站”2030年左右退役后作为独立商业空间站的核心。在公理空间公司安装完这些商业舱段后，公司将拥有属于其自身的对接端口，这样可以极大增加飞行机会，而不必竞争私人航天员任务，目前NASA将私人航天员任务限制在每年2次。

公理空间公司计划最早在2025年底发射其首个商业空间站舱段，2026年发射第二个商业空间站舱段，可以使公司的商业舱段一次最多容纳8人，在2026年末或2027年，该空间站还将增加一个用于科学研究的舱段。第二次私人航天员任务进一步支撑了该公司建造空间站及进入太空的能力，在支持低地球轨道经济产业增长的同时使公司向实现商业空间站的目标又迈进了一步。

4 几点分析

（1）私人航天员任务促进低地球轨道商业化快速发展

公理空间公司时隔一年再次开展私人航天员任务，在首次私人航天员任务基础上吸取了大约200条经验教训，并对公司的计划、训练方法以及最终执行任务的方式进行了调整。随着后续私人航天员任务进入常态化运行模式，NASA在《低地球轨道商业开发计划》中明确提出的发展私人航天员任务目标正快速实现，太空旅游市场将迎来更多商业机会。近年来，SpaceX、蓝源（Blue Origin）、维珍银河（Virgin Galactic）等商业航天公司都将部分业务重心转移至轨道和亚轨道太空旅游市场，5月25日，维珍银河公司时隔近两年再次利用太空船二号（Space Ship Two）飞行器成功将6人送入亚轨道。SpaceX也计划于2023年9月实施“北极星黎明”（Polaris Dawn）任务，进行世界首次商业舱外活动。更多的竞争者意味着更低的成本和更优质的服务，未来，私人航天员任务将成为发展低地球轨道经济计划的一部分，而NASA将成为低地球轨道上的众多客户之一，低地球轨道向商业化快速发展。

（2）私人航天员任务开创载人航天活动新模式

私人航天员任务不同于普通的太空旅游，该类型任务需要航天员在空间站完成大量科学实验和研究。NASA和商业公司将与“国际空间站”航天员和地面飞行控制员协调，为私人航天员在轨活动进行规划。商业公司负责提供任务规划、硬件开发、生命支持、医疗支持、乘员培训与乘组配置、安全认证、在轨运行和任务管理服务。在私人航天员选拔方面，NASA及其国际合作伙伴会对商业公司提出的航天员名单进行背景审查，同时，拟议的私人航天员需要接受NASA的医疗资格测试以获得飞行批准。NASA将根据该机构支持任务的能力、商业公司成功执行任务的能力及公司对低地球轨道商业化目标的贡献，综合评估私人航天员任务。NASA私人航天员任务开创了载人航天活动新模式，为人类进入低地球轨道提供了新思路。

（3）私人航天员任务将扩大进入太空国家规模

随着科技进步和商业化航天的发展，进入航天领域的门槛越来越低，航天已不再是少数发达国家的专利，众多航天基础较为薄弱的国家纷纷选择与航天大国开展合作，发展本国的航天事业。随着公理空间公司瞄准的客户群体发生改变，不具备独立实施载人航天计划的国家有望通过该模式将本国航天员送入太空。公理空间公司为世界各国提供的私人航天员载人航天项目，是以可负担、可持续和可预测的价格提供统包服务。相比于政府间合作，通过与商业公司签署相关合同，能让有意愿将航天员送入太空的国家更方便实现任务目标，进而扩大进入太空国家的规模。