“龍”飛船設(shè)計(jì)分析

從國(guó)際空間站上拍到的“龍”貨運(yùn)飛船

“ 龍 ”（Dragon） 宇 宙 飛 船 是Space X公司為發(fā)展載人航天能力而研制的飛船，參與競(jìng)標(biāo)NASA的“商業(yè)軌道運(yùn)輸計(jì)劃COTS”和“商業(yè)乘員發(fā)展計(jì)劃CCDev”。2008年12月，Space X獲得NASA價(jià)值16億美元的12次商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)合同。目前，“龍”飛船貨運(yùn)型已經(jīng)順利完成一次演示飛行試驗(yàn)，3次ISS補(bǔ)給任務(wù)?！褒垺憋w船載人型正在開(kāi)發(fā)中。

“龍”飛船由返回艙和箱間段組成，返回艙上集中布置了增壓艙、飛行控制系統(tǒng)、環(huán)控-維生系統(tǒng)、交匯-對(duì)接系統(tǒng)、姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、降落傘系統(tǒng)等關(guān)鍵組件，箱間段是一個(gè)非增壓的圓柱形結(jié)構(gòu)件，安裝有兩個(gè)太陽(yáng)能帆板，為飛船提供在軌電力。箱間段內(nèi)部可以放置那些不需要大氣壓力環(huán)境下運(yùn)輸?shù)呢浳铮蛘唔樀来钶d發(fā)射一些小型、微型衛(wèi)星，對(duì)運(yùn)力可謂物盡其用。在“龍”飛船2012年第二次、2014年4月第三次執(zhí)行COTS任務(wù)時(shí)，都在箱間段內(nèi)搭載了微衛(wèi)星。

一船兩型

“龍”飛船的貨運(yùn)型和載人型的設(shè)計(jì)基本一致，只不過(guò)貨運(yùn)型沒(méi)有安裝載人時(shí)所需的乘員手動(dòng)操作系統(tǒng)和緊急逃逸系統(tǒng)而已。按Space X的說(shuō)法，“龍”飛船從一開(kāi)始就是為載人航天設(shè)計(jì)的，具有很高的安全性。12次COTS任務(wù)正好給了“龍”飛船飛行檢驗(yàn)的機(jī)會(huì)，貨運(yùn)型飛船的飛行經(jīng)驗(yàn)可以為載人型積累成功數(shù)據(jù)，打消航天界對(duì)私營(yíng)公司載人飛船安全性的擔(dān)憂(yōu)。

大空間與大能力

“龍”飛船最大直徑3.6米，高2.9米，貨運(yùn)型擁有10立方米的增壓空間和14立方米的非增壓空間，可以向空間站運(yùn)送6噸物資，這一能力超出了俄羅斯“進(jìn)步”號(hào)貨運(yùn)飛船的能力?！褒垺憋w船還可以攜帶3噸載荷返回地面，這一能力是目前包括俄羅斯“進(jìn)步”號(hào)、歐洲ATV、日本HTV等貨運(yùn)飛船所不具備的，她們返回時(shí)只能在大氣層內(nèi)燒毀。當(dāng)用作載人時(shí)，“龍”飛船最多可以運(yùn)載7名航天員，這一能力與退役的航天飛機(jī)相當(dāng)。而俄羅斯的“聯(lián)盟”號(hào)和我國(guó)的神舟載人飛船目前的載人能力都僅為3人。

高可靠性

“龍”飛船上關(guān)鍵的子系統(tǒng)都做了冗余備份設(shè)計(jì)，以提高可靠性。“龍”飛船共安裝有慣性導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航、銥星回收定位系統(tǒng)、星光導(dǎo)航四種導(dǎo)航/定位系統(tǒng)；兩套獨(dú)立的飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；18個(gè)“天龍座”姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)推力器；雙重備份的降落傘系統(tǒng)。

載人型“龍”飛船降落在著陸場(chǎng)的想象圖

定點(diǎn)降落和重復(fù)使用

目前，貨運(yùn)型“龍”飛船還只能采用傳統(tǒng)的海上濺落方式來(lái)回收，這種方式需要付出一定的回收成本。Space X正在開(kāi)發(fā)的“超級(jí)天龍座”發(fā)動(dòng)機(jī)，用作未來(lái)載人型“龍”飛船的緊急逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)，每艘飛船共安裝8臺(tái)，每臺(tái)推力6.8噸。如果飛船發(fā)射成功，這些發(fā)動(dòng)機(jī)也不會(huì)像傳統(tǒng)的飛船逃逸系統(tǒng)那樣被拋棄，而是在返回降落時(shí)，快接近地面的一刻作為緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)使用，再配合可伸縮的著陸支撐腿，“龍”飛船就成為第一艘可以垂直降落在地面的載人飛船。這種降落回收方案的成本幾乎為0。以前的飛船要么降落在茫茫大洋，要么降落在荒無(wú)人煙的沙漠，“龍”飛船這種可以直接降落在指定的著陸場(chǎng)的設(shè)計(jì)，非常人性化。

龍飛船載人型內(nèi)部人員布局