- 文／陳子翔｜現就讀師大地球科學系， EASY 天文地科團隊創辦者
維珍集團創辦人布蘭森（Richard Branson），和亞馬遜公司創辦人貝佐斯（Jeff Bezos），上個月相繼搭乘自家公司太空船飛上太空，成了備受矚目的焦點。
然而可能是因為兩位富豪本身的財力與名氣，讓這場太空公司競爭被自家老闆搶盡鋒頭，很多相關討論話題都聚焦在布蘭森和貝佐斯展現「有錢人的任性」、「搭乘富豪版大怒神」之類的。但這兩次太空任務的成功對於太空發展的未來，以及並非超級富豪的我們，背後的意義遠不只是「富豪間的炫富」那麼簡單。
這是第一次有人到太空觀光嗎？
布蘭森和貝佐斯的競爭，看起來好像是為了搶先爭奪「太空人」的頭銜，但事實上布蘭森、貝佐斯和這次一同上太空的人，並不是第一批到太空的遊客。第一位「太空觀光客」早在 2001 年就付費搭乘俄羅斯聯盟號（Soyuz）太空船上過太空了，在 2001 至 2009 年間，也陸續有人透過這樣的方式到國際太空站體驗太空生活。
然而不論是聯盟號或是國際太空站，都不是為接待觀光客而打造的，職業的太空人也有很多的任務和工作要進行。因此其實這樣的太空旅遊方式，有點像搭著公務車是跑去別人的辦公室觀光，想必不適合大量開放。另一方面，用這樣管道上太空的人，需要通過基本的訓練，身體條件的限制也會比較嚴格。
綜合前面的因素，使即便有許多財力雄厚的人想上太空旅遊，能實際前往太空一遊的人還是少之又少，這樣「供不應求」的情況，也讓布蘭森、貝佐斯等太空公司老闆看見商機。
維珍銀河和藍色起源的太空觀光競爭
也許比大家想像中早很多，貝佐斯其實早在西元 2000 年就成立了藍色起源（Blue Origin）公司，而布蘭森則是在 2004 年成立維珍銀河（Virgin Galatic）。兩家公司都經過了多年的研發，才終於在今年七月用自己研製的火箭完成首次的商業太空任務。可以想像在這之前，兩家公司在幾乎沒有任何收益的情況下，投入的資本有多大！也必須說這樣的事的確應該也只有像布蘭森、貝佐斯這樣同時擁有驚人財力，又對太空充滿熱忱的企業家才可能辦得到。
而這次的商業太空競賽，與其說是布蘭森和貝佐斯在較勁誰能先上太空，不如說是維珍銀河和藍色起源這兩家公司，在太空觀光市場競爭先機，也是一次打響知名度與博得關注的大型宣傳。
不過，同樣是完成短時間的載人太空飛行，兩家公司使用的方式卻截然不同。接著就讓我們簡單認識維珍銀河和藍色起源，以及它們在這次的載人飛行採取的策略各自有哪些特點吧。
維珍銀河與太空船二號
維珍銀河的主要業務就是聚焦於太空觀光，而像是小型衛星發射這樣的任務，維珍集團旗下則有另有一家名為維珍軌道（Virgin Orbit）的公司經營。
而此次維珍銀河執行任務的太空船，名為太空船二號（SpaceShip Two），最大的特色就是採用「機載空中發射」。出發時，太空船會先懸掛在一架名為白騎士二號（White Knight 2）的特製飛機上。由白騎士二號掛著太空船二號，像是一般飛機一樣起飛，將太空船送到約 14 公里的高空，並在到達指定位置後釋放太空船。
太空船二號從飛機釋放後，會點燃火箭引擎開始快速向上爬升大約一分鐘。火箭引擎關閉後，太空船就會呈拋體運動，並隨者慣性爬升到約 90 公里高的頂點。直到太空船一路再次重返濃厚的大氣為止。
從火箭引擎關閉到落回較濃厚的大氣這四分鐘，太空船上的乘客就能感受失重狀態，體驗太空中漂浮的感覺，同時太空船二號也會刻意將飛行姿態調整為「倒飛」的樣子，讓乘客可以從飛機頂部與側面的窗戶鳥瞰地球。此外太空船二號將尾翼設計成可變形的形式，讓太空船能夠在重返大氣的不同階段中提供良好的控制。
飛行的最後階段，飛行員會駕駛太空船以無動力滑翔的方式返回機場降落，完成任務。
而另一個有趣的地方是，太空船二號基本上是純手動駕駛的飛行器，甚至連太空船的控制系統也不是採取今日多數飛機使用的線傳飛控（Fly by wire），而是傳統的機械式操控，可說是尖端科技與傳統飛行技術的結合，相當特別。
藍色起源與新雪帕德號
不同於維珍銀河，藍色起源的業務範疇就不局限於太空觀光，火箭和火箭引擎的設計與製造也是該公司的業務，像是美國的聯合發射聯盟（ULA）下的下一代的主力運載火箭火神號（Vulcan），就將採用藍色起源公司設計的BE4火箭引擎。同時藍色起源也正在設計一型可重複使用的重型運載火箭──新葛倫號（New Glenn）。總體而言，藍色起源的業務範圍相對與知名的 SpaceX 比較類似，是一家服務範圍相當廣的太空公司。
而這次包含貝佐斯在內的四位乘客，所搭乘的新雪帕德（New Shepard）號，是垂直發射式的火箭，也是目前最常見的火箭形式。火箭本身為單節式，使用液態氫、液態氧做為推進劑。而乘客所乘坐的太空艙則在火箭推進器頂部，每次旅程最多可以乘坐六位乘客。與太空船二號截然不同的是，新雪帕德號是全程自動控制的，因此太空艙內所有人都不用做任何操作，就能完成整趟旅程。
搭乘新雪帕德號整趟旅程大約只有十分鐘，火箭發射後引擎會持續點燃大約 140 秒，在火箭熄火後，太空艙就會自動與推進器分離，進入拋物線的軌道。太空艙飛行的最大高度大約會來到 110 公里，與飛行高度大約 90 公里的太空船二號相比，新雪帕德號有越過 100 公里高的「卡門線」。至於乘客體驗失重狀態的時間，則與太空船二號差不多都是四分鐘，因此兩者實際上在太空中的體驗與視野應該是相差不遠的。而新雪帕德號太空艙返回大氣的方式，則是利用三具降落傘進行減速，緩緩飄回地面降落。
另一方面，由於推進器下落時的阻力較小，新雪帕德號的推進器會比太空艙還早返回地面。而新雪帕德號的推進器擁有如同鋼鐵人般「懸停降落」的本領，在降落的最後一刻，推進器會用自身火箭動力懸浮於降落基地上方再緩緩落地，相當壯觀。有趣的是，雖然火箭用自身動力垂直降落是 SpaceX 獵鷹九號火箭（Falcon9）的招牌，但其實 2015 年 11 月時，新雪帕德號硬是比獵鷹九號早了一個月達成這樣的成就喔！不過由於獵鷹九號是軌道發射載具，飛行的速度和高度都遠高於幾乎只是直上直下的新雪帕德號，因此兩者技術上的難度其實還是有不小的差距。
此外，新雪帕德火箭擁有相當好的安全設計。舉例來說，如果推進器在發射過程中發生問題、可能有爆炸風險時，太空艙本身設有的逃生火箭就可以將太空艙帶離推進器並安全降落。另外在這次載人任務成功前，新雪帕德號也已經累積了 15 次成功的無人試飛任務。
私人公司百花齊放的新太空時代
由於成本和技術難度都非常高，在過去，發射火箭到太空可說是只有傾國家之力（而且是少數的大國）才有辦法完成的事。然而近十年，這樣的狀況有了相當大的變化。
除了維珍銀河、藍色起源在太空觀光的領域取得了初步的成功，馬斯克（Elon Musk）成立的 SpaceX 也已經在過去十幾年間完成了衛星發射、太空站補給、低地球軌道載人太空飛行等等，只有少數「國家」完成過的壯舉。另外，這幾年新興的太空公司也如雨後春筍般地冒出，也都希望能在太空市場中殺出一片天。
商業太空發展這能為我們帶來什麼好處呢？
首先，商業太空公司的發展會使許多新的市場被開闢與創造，而新市場的出現就會吸引更多人與更多企業投入其中，帶來很多新的可能性。例如在這次維珍銀河與藍色起源所競爭的「太空觀光業」，就是過去不曾出現過的新事物，而像是訂閱式衛星網際網路服務、商業太空望遠鏡等等，也都是正逐漸成形的「新太空服務」。
再來，商業發展下由於企業的相互競爭與追求獲利，會讓前往太空的成本持續降低。過去需要幾千萬甚至上億美金才能夠讓自己的衛星上太空，現在最低甚至一百萬美金有找。而私人太空公司也正設計著更多可重複使用的太空載具，期望進一步壓低前往太空的成本。如同馬斯克說，如果飛機是一種不可重複使用的交通工具，那麼一張機票的價格想必會貴的不可思議。過去太空運載火箭就是一種不可重複使用的載具，因此發射衛星和太空船的價格當然居高不下。這次為太空旅遊設計的太空船二號、新雪帕德號都是完全可重複使用的，而 SpaceX 能夠發射衛星的獵鷹九號火箭，也能夠重複使用第一節火箭。這些都能大幅的降低前往太空，以及發射衛星的成本。
截至今天，太空發射的成本目前已經可以壓低到「讓許多有錢人能上太空旅遊」的程度。或許未來有一天，太空旅行的費用能讓多數人都能夠負擔，而發射衛星的成本也大幅降低，讓各式各樣的產業與服務都能在太空有新的可能性。
如同數十年前搭乘飛機旅行，或是一百年前乘坐汽車都是富豪的專利，但在技術不斷精進以及商業的競爭下，如今搭乘飛機和汽車早已不再是遙不可及的白日夢。同時公路運輸、航空運輸也都成了現今人類社會中不可或缺的命脈，但相信在動力車輛、動力飛行器剛剛問世時，也很難預期它們會成為現今的模樣。
當然，當太空產業快速發展，就如同過去所有新興產業的快速成長一樣，除了能帶來好處與利益，同時也會形成許多外部成本。但人類的科技與文明一直以來就是在進步的同時面對新的問題，在推進的過程嘗試找到平衡，但當我們回過頭一看，常常就會發現世界已經在這樣的過程中，變得更加便捷與進步。
因此，其實維珍銀河與藍色起源這次的商業首飛任務成功，除了對於布蘭森、貝佐斯是好消息外，對於世界而言，也是又一次看見商業太空時代發展的可能性，也讓我們期待未來能夠看到一個不一樣太空新時代，並享受其帶來的好處與便利。
參考資料
- SmallSat Rideshare Program
- Spaceflight Pricing
- Space Launch to Low Earth Orbit: How Much Does It Cost?
延伸閱讀
- New Shepard VS SpaceShipTwo – Everyday Astronaut
- 一閃一閃亮晶晶，滿天都是人造衛星 – 泛科學
- 【時事新聞】聯合號太空飛機首次動力飛行成功 – EASY 天文地科小站
狐禪
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EASY天文地科小站
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