[비즈한국] 韓國已啟動基礎研究,旨在挑戰首次獨立載人航天任務。其藍圖是:利用已驗證效能的韓國運載火箭“世界號(Nuri)”將宇航員送入亞軌道,未來再利用研發中的下一代運載火箭,發射可搭載3人的SpaceX“龍(Dragon)”級載人航天器。若計劃實現,這將是韓國建國以來航空航天領域的最大成就;但鑑於美國早在60多年前就已達成此項成就,如何在“成本效率”爭議中拿出說服公眾的商業可行性依據,仍是一大課題。
在5月6日於釜山舉行的韓國航空航天系統工程學會學術大會上,來自韓國航空宇宙研究院(KARI)及昌原大學的徐大班、李金午、金賢俊等研究員及教授,首次公開了題為《基於國產運載火箭的載人運輸任務再入設計》的報告,勾勒出了韓國自主技術載人航天器的雛形。

此計劃的第一步是“利用世界號進行亞軌道飛行任務”。計劃透過在已多次發射成功、可靠性得到驗證的世界號火箭上搭載2人座試驗航天器,獲取各類實驗資料。若在世界號頂部取代人造衛星,搭載2噸級航天器從羅老宇航中心發射,航天器將越過太空基準高度“卡門線(100km)”,最高升至203km後返回地球。雖然不像人造衛星那樣環繞地球軌道,但在此過程中,可以測試航天器能否承受宇航員在實際飛行中經歷的高重力加速度、真空狀態以及再入大氣層時產生的巨大摩擦熱。這些將作為未來開發載人航天器的核心資料。
這種亞軌道飛行是任何挑戰載人航天國家必須經歷的必經之路。美國也是在1961年透過“水星-紅石3號(Mercury-Redstone 3)”任務驗證了載人亞軌道飛行後,才開啟了環繞地球軌道的“雙子座(Gemini)”計劃。
不過,據韓國航空宇宙研究院分析,目前若將2噸級航天器送至200km以上高度,宇航員將面臨承受高達11G(重力的11倍)極端加速度的問題。為解決這一難題,目前正在研討透過減少燃料裝載量來降低最高高度,從而將重力加速度控制在7G以內的方案。
航天器本身的技術難度極高。除了保護宇航員免受發射衝擊的結構設計是基本要求外,還必須應用PICA(酚醛浸漬碳燒蝕)隔熱材料,以抵禦再入大氣層時產生的數千攝氏度高溫。同時,還需突破傳統膠囊型航天器保持精確姿態、並在適當時機開啟降落傘等重重技術難關。
韓國航空宇宙研究院預測,若亞軌道任務圓滿成功,正式軌道飛行用的載人航天器將搭載在下一代運載火箭上。由於下一代火箭推力遠超世界號,航天器將設計為可搭載3名以上乘員,類似於SpaceX的龍飛船。其計劃升至300km以上高度飛行並返回;考慮到韓國的地理特性,著陸點極有可能是地球另一端的澳大利亞烏梅拉(Woomera)沙漠。
目前構想的載人航天器開發藍圖,將以《第4次宇宙開發振興基本計劃修訂案》為基礎進行具體化。政府提出的5大任務中,“完成太空運輸”的核心目標不僅僅是單純的運載火箭效能提升,而是獲取自主載人運輸能力。但這屬於長期願景,尚未確定具體的預算或日程。
一旦載人航天器開發正式啟動,韓國將繼美國、中國、俄羅斯,以及正在推進“加岡揚(Gaganyaan)”專案的印度、正在探索自主研發的歐洲航天局(ESA)之後,成為全球第六個擁有載人航天器的國家。雖然短期內難以透過載人航天器直接創造商業利潤,但這無疑將成為證明韓國航空、航天及國防技術處於世界頂尖水平的有力指標。
但前景並非全是玫瑰色。即便這是美國60多年前跨過的山,亞軌道太空飛行依然是極其危險且技術難度極高的領域。一旦發生事故,國家所承擔的政治與經濟負擔將是巨大的。
最難逾越的壁壘是確保“事業可行性”。即便我們研發出了SpaceX龍飛船級別的航天器,SpaceX已經在推動具備更強大經濟性的超大型航天器“星艦(Starship)”的商業化。在藍色起源(Blue Origin)等私營太空企業競相推出太空旅遊產品的“新太空(New Space)”時代,身為後來者的韓國,投入鉅額國家預算研發自主載人航天器的邏輯合理性不可避免地會受到質疑。
實際上,鄰國日本也曾透過“希望(HOPE)”計劃等長期探索載人航天器開發,但最終面對天文數字般的成本和不確定性,放棄了自主路線。目前,日本已轉向參與美國的載人登月計劃“阿爾忒彌斯(Artemis)”,致力於開發載人月球車“月球巡洋艦(Lunar Cruiser)”。考慮到這一點,耗資數萬億韓元、週期長達十餘年的韓國載人航天計劃能否順利透過預算部門的稽核尚是未知數。
然而,在人工智慧和無人機盛行的現代戰爭中,載人航天任務的必要性並未消失。因為具備自主的國際空間站(ISS)運輸能力或宇航員進入衛星軌道的能力,意味著在緊急情況下,能夠直接維修國家核心人造衛星,並主動應對敵國的敵對太空作戰,從而掌握強大的“太空作戰資產”。我們現在需要跳出狹隘的經濟視角,從國家安全和未來太空霸權競爭的宏觀視角,細緻打磨載人航天開發任務的合理性。