[비즈한국] 韩国已启动基础研究,旨在挑战首次独立载人航天任务。其蓝图是:利用已验证性能的韩国运载火箭“世界号(Nuri)”将宇航员送入亚轨道,未来再利用研发中的下一代运载火箭,发射可搭载3人的SpaceX“龙(Dragon)”级载人航天器。若计划实现,这将是韩国建国以来航空航天领域的最大成就;但鉴于美国早在60多年前就已达成此项成就,如何在“成本效率”争议中拿出说服公众的商业可行性依据,仍是一大课题。
在5月6日于釜山举行的韩国航空航天系统工程学会学术大会上,来自韩国航空宇宙研究院(KARI)及昌原大学的徐大班、李金午、金贤俊等研究员及教授,首次公开了题为《基于国产运载火箭的载人运输任务再入设计》的报告,勾勒出了韩国自主技术载人航天器的雏形。

此计划的第一步是“利用世界号进行亚轨道飞行任务”。计划通过在已多次发射成功、可靠性得到验证的世界号火箭上搭载2人座试验航天器,获取各类实验数据。若在世界号顶部取代人造卫星,搭载2吨级航天器从罗老宇航中心发射,航天器将越过太空基准高度“卡门线(100km)”,最高升至203km后返回地球。虽然不像人造卫星那样环绕地球轨道,但在此过程中,可以测试航天器能否承受宇航员在实际飞行中经历的高重力加速度、真空状态以及再入大气层时产生的巨大摩擦热。这些将作为未来开发载人航天器的核心数据。
这种亚轨道飞行是任何挑战载人航天国家必须经历的必经之路。美国也是在1961年通过“水星-红石3号(Mercury-Redstone 3)”任务验证了载人亚轨道飞行后,才开启了环绕地球轨道的“双子座(Gemini)”计划。
不过,据韩国航空宇宙研究院分析,目前若将2吨级航天器送至200km以上高度,宇航员将面临承受高达11G(重力的11倍)极端加速度的问题。为解决这一难题,目前正在研讨通过减少燃料装载量来降低最高高度,从而将重力加速度控制在7G以内的方案。
航天器本身的技术难度极高。除了保护宇航员免受发射冲击的结构设计是基本要求外,还必须应用PICA(酚醛浸渍碳烧蚀)隔热材料,以抵御再入大气层时产生的数千摄氏度高温。同时,还需突破传统胶囊型航天器保持精确姿态、并在适当时机开启降落伞等重重技术难关。
韩国航空宇宙研究院预测,若亚轨道任务圆满成功,正式轨道飞行用的载人航天器将搭载在下一代运载火箭上。由于下一代火箭推力远超世界号,航天器将设计为可搭载3名以上乘员,类似于SpaceX的龙飞船。其计划升至300km以上高度飞行并返回;考虑到韩国的地理特性,着陆点极有可能是地球另一端的澳大利亚乌梅拉(Woomera)沙漠。
目前构想的载人航天器开发蓝图,将以《第4次宇宙开发振兴基本计划修订案》为基础进行具体化。政府提出的5大任务中,“完成太空运输”的核心目标不仅仅是单纯的运载火箭性能提升,而是获取自主载人运输能力。但这属于长期愿景,尚未确定具体的预算或日程。
一旦载人航天器开发正式启动,韩国将继美国、中国、俄罗斯,以及正在推进“加冈扬(Gaganyaan)”项目的印度、正在探索自主研发的欧洲航天局(ESA)之后,成为全球第六个拥有载人航天器的国家。虽然短期内难以通过载人航天器直接创造商业利润,但这无疑将成为证明韩国航空、航天及国防技术处于世界顶尖水平的有力指标。
但前景并非全是玫瑰色。即便这是美国60多年前跨过的山,亚轨道太空飞行依然是极其危险且技术难度极高的领域。一旦发生事故,国家所承担的政治与经济负担将是巨大的。
最难逾越的壁垒是确保“事业可行性”。即便我们研发出了SpaceX龙飞船级别的航天器,SpaceX已经在推动具备更强大经济性的超大型航天器“星舰(Starship)”的商业化。在蓝色起源(Blue Origin)等私营太空企业竞相推出太空旅游产品的“新太空(New Space)”时代,身为后来者的韩国,投入巨额国家预算研发自主载人航天器的逻辑合理性不可避免地会受到质疑。
实际上,邻国日本也曾通过“希望(HOPE)”计划等长期探索载人航天器开发,但最终面对天文数字般的成本和不确定性,放弃了自主路线。目前,日本已转向参与美国的载人登月计划“阿尔忒弥斯(Artemis)”,致力于开发载人月球车“月球巡洋舰(Lunar Cruiser)”。考虑到这一点,耗资数万亿韩元、周期长达十余年的韩国载人航天计划能否顺利通过预算部门的审核尚是未知数。
然而,在人工智能和无人机盛行的现代战争中,载人航天任务的必要性并未消失。因为具备自主的国际空间站(ISS)运输能力或宇航员进入卫星轨道的能力,意味着在紧急情况下,能够直接维修国家核心人造卫星,并主动应对敌国的敌对太空作战,从而掌握强大的“太空作战资产”。我们现在需要跳出狭隘的经济视角,从国家安全和未来太空霸权竞争的宏观视角,细致打磨载人航天开发任务的合理性。