太空“快遞員”來聚會

你們還記得將快遞送到全世界的“超級飛俠”樂迪嗎？幾個月前，它的同行小伙伴——“天舟一號”貨運飛船竟然將快遞送到了太空中。

從地球出發(fā)后，經(jīng)過一天多的快速飛行，“天舟一號”貨運飛船成功地將貨物送到“天宮二號”空間實驗室手中，然后和它緊緊擁抱在一起。接著，兩個家伙表演了“太空芭蕾”：轉(zhuǎn)體180°、繞飛……

告訴你們哦，“天舟一號”貨運飛船不是世界上第一個太空“快遞小哥”。“進步號”貨運飛船、ATV、“天鵝座”等都是有名的太空“快遞員”。我們來認識一下它們吧！

既然有載人飛船，為什么送快遞非得勞煩貨運飛船呢？它們有什么區(qū)別嗎？

原型：載人飛船

載人飛船將人貨混裝，一次只能給空間站送去幾百千克的物資，效率低，大大影響了空間站的運行壽命和站上航天員在軌工作時間。

而且它的成本高昂，還給航天員的生命安全帶來了很大風險。

升級版：貨運飛船

貨運飛船由載人飛船演變而來，但青出于藍而勝于藍，能力更強，用途更廣，備受人們青睞。

作為十項全能太空運輸專家，它們在運載能力和運輸成本上完爆載人飛船，堪稱各國空間站的最強后援團，很不簡單喲。

貨運飛船既能給航天員送去飲用水、食品等生活物資，補充空間站維持運行軌道高度而消耗的推進劑，還能運送航天員在空間站中做實驗需要用到的儀器、設(shè)備和材料以及建設(shè)、維修空間站的各種零部件。

除了送貨外，貨運飛船還能從空間站帶走各種垃圾，安全負責地把空間站的科研產(chǎn)品送回地球。

更重要的是，有了能干的無人駕駛貨運飛船，航天員就不用承擔辛苦而危險的太空送貨工作了。只需時不時地收發(fā)下太空快遞，人們就能在空間站愉快地長期工作、生活下去。

各家“快遞員”齊亮相

隨著國際空間站的開建，貨運飛船迎來了全盛時代，美國、歐洲太空局和日本紛紛成為了貨運飛船玩家。

你們不知道吧？全世界已經(jīng)發(fā)射過約180艘貨運飛船。如今，各家特色鮮明的現(xiàn)役貨運飛船齊亮相，我們可以一飽眼福了。

“進步號”貨運飛船：

太空“老大哥”

20世紀70年代，前蘇聯(lián)和美國開始玩空間站。隨著空間站不斷發(fā)展，太空運輸要求越來越高，前蘇聯(lián)的航天人有點吃不消了。

忍受了數(shù)年后，一天，航天專家們突然福至心靈：不就是送個太空快遞嘛，干嗎不搞艘無人駕駛貨運飛船呢？

作為貨運飛船家族的開山怪，“進步號”貨運飛船完全以“聯(lián)盟號”載人飛船為藍本，可以說是去除了所有載人飛行相關(guān)設(shè)備的極簡版“聯(lián)盟號”。

它的長度超過7米，總重量大約7噸，由貨物艙、補給艙和服務(wù)艙組成，擁有約2.5噸的低軌道太空貨運能力。

1978年1月20日，第一艘“進步號”貨運飛船發(fā)射升空，把史上第一單太空“快遞”送到了“禮炮”6號空間站。此后，前蘇聯(lián)（或俄羅斯）對“進步號”貨運飛船進行多次改進，且發(fā)射了不少貨運飛船。截至2016年底，“進步號”及其改進版系列飛船共完成了155次太空飛行，其中只有3次失敗紀錄。憑借這份霸氣的成績單，外觀樸實的“進步號”貨運飛船鑄就了不朽的航天傳奇。

現(xiàn)役“進步-M”系列貨運飛船使用Probe-Cone接口與空間站自主對接，定期為空間站補給物資和燃料。在一次飛行任務(wù)中，它可以運輸約1.7噸物資，或為空間站注入約1.9噸火箭推進劑。卸貨后的“進步號”貨運飛船用貨物艙帶走空間站的垃圾，重返大氣層并化為一團熊熊烈火。

由于體積和對接口的限制，“進步號”系列貨運飛船的運載能力比起后來者相形見絀。服務(wù)過多個俄羅斯空間站且為國際空間站立下汗馬功勞的“進步號”貨運飛船，令人不得不感慨：“廉頗老矣。”

ATV：

運載“大力士”

加入國際空間站項目后，歐洲小伙伴們分到了補充燃料和運輸科研物料的任務(wù)，也要順便送點氧氣、辣條、火腿腸之類的小件。為了不辱使命，歐洲太空局組織研發(fā)了自動轉(zhuǎn)移飛行器ATV。

ATV是貨運飛船中的巨無霸，長度超過10米，直徑達到了4.5米，形如帶著一個尖頭的大圓筒，外表呈蛋殼色，重約10噸。

“鸛”貨運飛船：

運送大件本領(lǐng)高

內(nèi)部構(gòu)造像雙層巴士的ATV擁有傲視同儕的大型加壓貨艙和燃料艙，可以攜帶重達7噸的貨物沖上太空，是迄今為止已發(fā)射使用的運載能力最大的貨運飛船。

它也使用Probe-Cone接口與國際空間站自主對接，一次最多可以補給5.5噸物資，或補充4.5噸火箭燃料。當然，它也能帶走空間站中的廢棄物。

2008年3月9日，ATV-1飛船從法屬圭亞那的庫魯航天發(fā)射場順利升空，浪漫的法國人把科幻大師儒勒·凡爾納的名字賦予了這艘飛船。

ATV系列貨運飛船設(shè)計精良，但和發(fā)射它的阿麗亞娜火箭一樣，都很昂貴，完成一次發(fā)射需要花費5億美元以上。成功發(fā)射5次后，2015年2月15日，ATV-5為計劃中的飛行任務(wù)畫上了圓滿的句號，歐洲太空局“太空快遞公司”也暫時停業(yè)。

近期，歐洲航天局正在ATV的基礎(chǔ)上研制可以運送貨物且能返回地球的“先進再入飛行器”貨運飛船，預(yù)計在今年或明年首飛。

“龍”飛船：

帶回貨物是絕招

根據(jù)H-II系列運載火箭的特點，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)量身定制了簡稱為“HTV”的貨運飛船。2009年9月10日，首艘HTV-1從日本種子島航天發(fā)射場升空。

HTV又被稱為“鸛”貨運飛船，然而HTV 幾乎是一個長9.8米、直徑4.4米的圓柱體，似乎叫“罐”貨運飛船更加合適。滿載貨物的HTV重達16.5噸，可以一次派送6噸太空快遞。

“天鵝座”飛船：

低成本的“鐵罐頭”

HTV無法與國際空間站自動交會對接，必須先靠泊在空間站10米外，用空間站的機械臂抓取后再使用接口對接。由于艙門大，與空間站的接口各邊均加寬到了約1.2米，所以HTV可以運送其他貨運飛船無法運送的大件物品，比如空間站內(nèi)部書架大小的設(shè)備架、大型站外儀器等。

從2009年到2016年，日本向國際空間站共成功發(fā)射了6艘“鸛”貨運飛船，這些飛船在派送快遞之余還進行了一些重要的科學實驗。未來，“鸛”貨運飛船和它的改進版貨運飛船，還將繼續(xù)向太空派送單程快遞。

“天舟一號”：

強壯的“快遞小哥”

財大氣粗的美國國家航空航天局（NASA）對貨運飛船一直不太上心，然而在全部航天飛機退役后，他們才如夢方醒地發(fā)現(xiàn)：美國既沒有了能載人的航天器，也沒有能送貨的飛船！

進行一番謀劃后，NASA決定把送快遞的粗活委托給私營航天公司，美國太空探索技術(shù)公司研制的“龍”飛船和美國軌道科學公司研制的“天鵝座”飛船就此粉墨登場。

“龍”飛船很小巧，長約6米，最大直徑為3.7米，重4.2噸，主體形如截去了尖端的子彈。它擁有一個加壓艙和一個非加壓艙，理論上可以運載6噸物資。

“龍”飛船是唯一可以運回貨物的貨運飛船，因此開辟了往返快遞業(yè)務(wù)。為什么它能帶回貨物呢？

因為它有熱防護罩，在返回地球時，能夠承受約3.3噸有效載荷進入大氣層，使用減速降落傘平穩(wěn)著陸。而其他貨運飛船沒有熱防護罩，在再入大氣層時只能被燒毀。

2012年5月22日，“龍”飛船以世界上第一艘靠泊國際空間站的私營商業(yè)飛船永載史冊。在一系列后續(xù)發(fā)射中，“龍”飛船和運載它的“獵鷹9”火箭多次發(fā)射失敗。不過美國太空探索技術(shù)公司并沒有縮手縮腳，之后成功研發(fā)了可載人和運貨的第二代“龍”飛船。這種飛船的自動化程度很高。

“天鵝座”飛船成本低廉，采用了大量來自俄羅斯、烏克蘭的廉價部件，外觀簡陋得像一個鐵皮罐頭，由密封加壓貨艙和通用服務(wù)艙組成。

標準型“天鵝座”飛船長5.1米，直徑為3.07米，可運載貨物約1.7噸。在進行第五次飛行任務(wù)前，美國軌道科學公司把飛船加長1.2米，推出了運載能力為3.5噸的增強型“天鵝座”飛船。

2013年9月18日，第一艘“天鵝座”飛船進行了首次驗證飛行，2014年1月，正式開始為國際空間站運送貨物。“天鵝座”飛船也是靠泊式貨運飛船，不能為空間站補充推進劑。

迄今為止，“天鵝座”飛船取得了7次發(fā)射6次成功的不錯成績，未來還將為國際空間站送兩次快遞。

“天舟一號”是我國自主研制的第一艘貨運飛船。它以“天宮”系列航天器為藍本設(shè)計，是一次性使用的全密封貨運飛船。

“天舟一號”全長約10.6米，最大直徑為3.35米，起飛質(zhì)量達到了13噸，是我國目前體積最大、重量最重的航天器。與其他國家的現(xiàn)役貨運飛船相比，“天舟一號”算得上是一位重量級選手。連我國的“神舟十一號”飛船和“天宮二號”空間實驗室都不如它的塊頭大。

“天舟一號”的外觀像兩個圓柱體連接在一起，由大型密封加壓貨艙和動力艙組成。它身強力壯，肚大能容，可以裝下約6噸物資，其中包括火箭推進劑、維修設(shè)備、航天員的生活用品和空間科學實驗設(shè)備等，運載能力相當于“神舟”載人飛船的20倍以上。下行墜毀前，它還能帶走約6噸廢棄物。

由于設(shè)計優(yōu)良，“天舟一號”具備“皮薄餡多”的優(yōu)點，有效載荷接近發(fā)射重量的48%，如此強悍的運載能力在貨運飛船大家族中名列前茅。

作為中國貨運飛船的開路先鋒，“天舟一號”在出發(fā)前受了不少苦呢。比如，它一直在減肥：甩掉了“腰部贅肉”，連接框變成鏤空形式，只保留了結(jié)構(gòu)受力部分；去除“皮下脂肪”，壁板盡可能薄；除去貨架上的“贅肉”，貨架采用輕質(zhì)高強度材料……

4月20日，在人們的矚目下和巨大的破空聲中，“天舟一號”發(fā)射升空，直接飛向“天宮二號”空間實驗室。

接下來，它與“天宮二號”空間實驗室進行了2次自主交會對接，一個月后，還將首次嘗試6小時自主快速交會對接。在與“天宮二號”空間實驗室對接為組合體的飛行過程中，“天舟一號”會完成3次“太空加油”任務(wù)，為“天宮二號”空間實驗室進行3次在軌推進劑加注。

如果你以為“天舟一號”只負責送貨、加油，那你就錯了，它還是科學家。在獨自飛行期間，它進行了一系列空間科學實驗。這些實驗只能在擺脫了地球引力的太空環(huán)境中完成。

完成既定任務(wù)后，“天舟一號”將離軌，隕落至預(yù)定安全海域。

未來，我國將建設(shè)自己的空間站，中國航天事業(yè)將進入一個全新的時代。