2018年國外載人航天發(fā)展綜述

王霄（北京空間科技信息研究所）

2018年，國外載人航天領(lǐng)域共進行了13次發(fā)射任務（1次失?。渲邪?次載人飛船發(fā)射任務，9次貨運飛船發(fā)射任務。俄羅斯發(fā)射3艘“進步”（Progress）貨運飛船和4艘“聯(lián)盟”（Soyuz）載人飛船，其中聯(lián)盟 MS－10發(fā)射失利。美國商業(yè)公司成功發(fā)射5艘貨運飛船，日本時隔1年再次發(fā)射“H-2轉(zhuǎn)移飛行器”（HTV）飛船。

截至2018年底，全球共執(zhí)行了323次載人航天飛行任務，包括316次載人軌道飛行任務和7次載人亞軌道飛行任務。其中，美國執(zhí)行的載人軌道飛行任務共計162次，執(zhí)行的亞軌道飛行次數(shù)7次；蘇/俄執(zhí)行的載人軌道飛行任務共計148次；中國執(zhí)行的載人軌道飛行次數(shù)6次。成功將559人送入地球軌道，有24人（27人次）到達過地球軌道以遠的空間，12人登上月球。

1 美國

2018年，美國完成了5次發(fā)射任務，成功將5艘貨運飛船送至“國際空間站”，與2017年發(fā)射數(shù)量持平，發(fā)射成功率為100%。

美國在特朗普總統(tǒng)2017年確立載人重返月球目標之后，2018年通過發(fā)布戰(zhàn)略文件與預算等形式，進一步落實和細化，明確了未來低地球軌道深空探索開發(fā)的重點、方式與途徑等。

低地球軌道載人航天商業(yè)化發(fā)展迅速，并繼續(xù)向深空拓展

低地球軌道商業(yè)貨物運輸方面，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）、軌道-ATK公司實現(xiàn)低地球軌道貨物運輸常態(tài)化，內(nèi)華達山脈公司（SNC）正在追趕。2018年12月，美國國家航空航天局（NASA）批準內(nèi)華達山脈公司開始全面生產(chǎn)“追夢者”（Dream Chaser）太空飛機。

美國政府還計劃逐步推行“國際空間站”的商業(yè)化進程，NASA向美國國會提交了“國際空間站”過渡報告，評估了與國際合作伙伴和商業(yè)航天公司合作、將“國際空間站”作為科學研究、深空探索和低地球軌道飛行平臺的可行性。按照現(xiàn)階段計劃，美國政府將于2025年停止對“國際空間站”的直接投資后，逐步將低地球軌道載人航天飛行業(yè)務轉(zhuǎn)交給私營公司，確保NASA能夠依靠其商業(yè)力量開展低地球軌道研究和技術(shù)演示驗證。

美國政府決定將“國際空間站”的運營轉(zhuǎn)給私營公司。美國政府多次強調(diào)要大力發(fā)展公私合作關(guān)系，未來可能將公私合作關(guān)系作為美國民用航天活動的基礎。在低地球軌道載人航天領(lǐng)域，大力發(fā)展與私營公司的商業(yè)航天合作；在低地球軌道以遠的深空探索領(lǐng)域，也在尋求合作可能性。2018年，NASA公布了“商業(yè)月球載荷服務”（CLPS/Lunar COTS），該計劃可視作商業(yè)軌道運輸服務（COTS）的月球版本。

發(fā)展地月空間站，將探索重心聚焦到重返月球

在將載人重心聚焦到重返月球這個目標后，美國通過多方途徑助推深空探索領(lǐng)域的發(fā)展。2018年9月，NASA公布《國家太空探索活動報告》，進一步明確了美國未來深空探索整體思路，即利用地月空間助力實現(xiàn)美國人重返月球，再以月球為“跳板”，探索火星。

為響應特朗普總統(tǒng)2017年提出的“重返月球”計劃的號召，NASA在深空探索領(lǐng)域增加了“先進探索系統(tǒng)”（AES）分領(lǐng)域，為其分配了8.89億美元的預算。該分領(lǐng)域主要包括“月球軌道平臺-門戶”（LOP-G）、“先進地月表面能力”（ACSC）、“探索先進系統(tǒng)”（EAS）三項計劃?！霸虑蜍壍榔脚_-門戶”計劃在21世紀20年代建立一個培養(yǎng)中短期深空探索能力的平臺，并將其作為探索月球表面和更遠深空的、具有靈活的載人探索架構(gòu)的中轉(zhuǎn)站，該計劃一經(jīng)提出便受到全球各方的關(guān)注。

為配合“月球軌道平臺-門戶”的建造計劃，多家航天企業(yè)開始著手開展相關(guān)概念研究，洛馬公司（LM）于2018年10月公布可重復使用載人級月球著陸器概念，該著陸器可在“月球軌道平臺-門戶”和月面間往返運行，向月球表面運送4名航天員和1t貨物，在月面停留2周。

注重技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)牽引，加大空間技術(shù)研發(fā)力度

美國重視技術(shù)創(chuàng)新水平，采用能力驅(qū)動發(fā)展方式，基于一系列不斷發(fā)展的核心技術(shù)，確保航天領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。于2013年成立NASA空間技術(shù)任務部（STMD），管理、研發(fā)、投資創(chuàng)新技術(shù)，確定NASA未來優(yōu)先發(fā)展和重點投資的技術(shù)領(lǐng)域，帶動空間探索技術(shù)的革命性變化。按照NASA的規(guī)定，STMD的任務是通過開展快速研發(fā)以及技術(shù)融合，提高美國的航天能力，提高NASA的任務能力。太空技術(shù)領(lǐng)域的投資，能夠提高進入太空和執(zhí)行航天飛行任務的能力；操作低地球軌道及以遠的衛(wèi)星；能夠?qū)⒏嗟南到y(tǒng)更準確地投放到太陽系中；提高深空和外行星生存能力。此外，NASA還開展了“NASA創(chuàng)新先進概念”（NIAC）項目，該項目專注于創(chuàng)見性概念的早期研究，這些概念將用來實現(xiàn)NASA及國家的目標，并提供全新的創(chuàng)新解決方案，以完成新任務或大力支持此前的既定任務。該項目旨在從根本上改進航空航天概念或開發(fā)出創(chuàng)見性航空航天概念，以改變NASA未來任務的格局，同時讓美國的創(chuàng)新科研人員和企業(yè)家成為任務中的合作伙伴。NIAC項目尋求多樣化和非傳統(tǒng)來源的創(chuàng)新，并研究可以用技術(shù)實現(xiàn)的創(chuàng)新先進概念，這些概念有朝一日有改變航空航天領(lǐng)域的可能性。

根據(jù)2019財年最新預算，NASA將原來的“空間技術(shù)”領(lǐng)域調(diào)整為“探索研究與技術(shù)”領(lǐng)域，新領(lǐng)域包括了原來“空間技術(shù)領(lǐng)域”的內(nèi)容和一部分原來“探索”領(lǐng)域的內(nèi)容，即“載人研究計劃”。為該領(lǐng)域分配的預算為10.03億美元，主要研究內(nèi)容包括先進環(huán)境控制與生命支持系統(tǒng)及原位資源利用（ISRU），電源與推進技術(shù)，先進材料，通信、導航與電子，進入、下降與著陸，自主操作，空間制造與在軌組裝，以及對人類在多種空間環(huán)境下安全有效地實施操作任務的研究等。

2 俄羅斯

2018年，俄羅斯完成7次發(fā)射任務，包括3次“進步”貨運飛船和4次“聯(lián)盟”載人飛船任務，其中聯(lián)盟 MS－10飛船發(fā)射失敗。

總裝中的聯(lián)盟 MS－10飛船

2018年，俄羅斯載人航天領(lǐng)域整體來說負面消息更多，在進步 MS－09飛船漏洞導致“國際空間站”空氣輕微泄漏之后，聯(lián)盟 MS－10飛船遭遇了發(fā)射失敗，俄羅斯在監(jiān)管方面存在的問題已成為其發(fā)展的掣肘，亟待改善和加強。雖然俄羅斯制定了一系列目標明確、規(guī)劃清晰的長期發(fā)展戰(zhàn)略，但在具體執(zhí)行上還存在不確定性。當前，面臨國內(nèi)航天故障頻發(fā)、經(jīng)濟危機、國際環(huán)境影響等多個因素，載人航天發(fā)展受到一定影響。

俄羅斯總統(tǒng)簽署研制重型運載火箭令，計劃于2028年進行首飛

俄羅斯總統(tǒng)普京于2018年2月簽署研制重型運載火箭的總統(tǒng)令，指定科羅廖夫能源火箭航天集團（RKK Energia）為總研制商。到2019年底，該集團應完成重型運載火箭的草案設計，2028年計劃進行首飛。重型運載火箭將從東方航天發(fā)射場發(fā)射，計劃執(zhí)行未來的空間飛行任務，例如飛向月球與火星，其近地軌道運載能力將達100t，不僅能將載荷送入月球軌道，還可將載荷送至月球表面。

在重型運載火箭的研制中將使用在研的新型中型運載火箭聯(lián)盟－5的主要元件和技術(shù)儲備。聯(lián)盟－5火箭采用兩級串聯(lián)構(gòu)型，使用液氧/煤油推進劑，一級發(fā)動機為RD－171的改進型RD－171MV，二級發(fā)動機采用化學自動裝置設計局（OSC KBKhA）研制的RD－0124MS。該型火箭主要用于向低地球軌道發(fā)射新一代載人飛船聯(lián)邦號（Federation），向地球同步軌道、高橢圓軌道、高圓形軌道及分離軌道發(fā)射航天器，向地球同步轉(zhuǎn)移軌道及同步軌道進行航天器的商業(yè)發(fā)射。目前，俄羅斯航天國家集團（Roskosmos）與科羅廖夫能源火箭航天集團已正式簽署聯(lián)盟－5火箭的研制合同，暫定于2022年進行首飛。

新型載人飛船聯(lián)邦號研制工作穩(wěn)步推進

俄羅斯新一代載人飛船聯(lián)邦號主要用于登月任務，并能夠完成低地球軌道空間站的技術(shù)維護，能夠自主開展空間實驗和研究。飛船發(fā)射質(zhì)量為20t，在短期向月飛行時，飛船可重復使用10次；在與近月軌道站對接進行長期飛行時，飛船可重復使用不少于3次。聯(lián)邦號飛船計劃于2021年進行首次自主無人飛行試驗，計劃于2023年實施首次載人飛行任務。

即將發(fā)射的聯(lián)盟－5火箭

2018年4月，聯(lián)邦號載人飛船模型被送往茹科夫斯基中央流體力學研究所（TsAGI）進行風洞模擬試驗，用以研究在超聲速及高超聲速氣流中，飛船表面的壓力及熱量分部情況。與此同時，2018年度科羅廖夫能源火箭航天集團開始對新型聯(lián)邦號載人飛船進行一系列其他測試，評估船載人機交互系統(tǒng)性能。該試驗一直持續(xù)到2018年底。

載人航天領(lǐng)域連續(xù)遭遇事故，加強監(jiān)管迫在眉睫

2018年8月29日，對接到“國際空間站”俄羅斯破曉號（Rassvet）艙段的載人飛船聯(lián)盟 MS－09軌道艙部出現(xiàn)了一個直徑約為2mm的裂縫，導致空間站空氣泄漏，該事件對“國際空間站”人員安全沒有造成任何威脅。目前，漏洞的飛船已經(jīng)安全返回地面，但漏洞原因至今尚未查明。

即將發(fā)射的聯(lián)盟－FG火箭

2018年10月11日，聯(lián)盟－FG運載火箭搭載聯(lián)盟 MS－10載人飛船，從位于哈薩克斯坦的拜科努爾航天發(fā)射中心發(fā)射升空，火箭起飛后約117s發(fā)生故障，隨后緊急啟動發(fā)射中止系統(tǒng)，整流罩帶著飛船軌道艙和返回艙脫離火箭，隨后返回艙開啟降落傘，航天員安全著陸，聯(lián)盟－FG火箭墜毀。本次任務是聯(lián)盟－FG火箭自使用以來的首次發(fā)射事故，也是俄羅斯航天史上首次使用整流罩分離發(fā)動機挽救了航天員的生命。

此次事故對“國際空間站”在軌開展活動產(chǎn)生一定影響，對俄羅斯航天國家集團造成了巨大的經(jīng)濟損失。盡管此次事故未造成人員傷亡，不過仍會對俄羅斯的聲譽造成巨大影響。俄羅斯航天國家集團官員表示，未來將加強組裝工作監(jiān)管，確保該類事件不再發(fā)生。

俄羅斯選拔新一批航天員

2018年8月，俄羅斯航天員選拔委員會公布2017－2018年度航天員最終選拔結(jié)果，經(jīng)過1年半的公開選拔，最終從420名申請人中選拔出8名候選人。隨后，8名候選航天員從9月開始在加加林航天員訓練中心完成為期2年的集中選拔訓練任務，通過所有科目考試后，才能正式加入俄羅斯職業(yè)航天員隊伍。本次選拔目標是選出最好的職業(yè)航天員，執(zhí)行“國際空間站”任務和新一代載人飛船聯(lián)邦號的飛行任務，他們可能會成為俄羅斯第一批飛月者。

3 歐洲

太空船－2

2018年，歐洲因“自動轉(zhuǎn)移飛行器”（ATV）已完成“國際空間站”貨物運輸使命，沒有進行載人航天發(fā)射任務。總的看來，歐洲在載人航天領(lǐng)域一直依托國際合作方式適度發(fā)展。歐洲擁有較強的航天工業(yè)基礎，重視航天產(chǎn)業(yè)、應用和效益，空間探測技術(shù)先進。由于載人航天耗資巨大，沒有獨立實施載人航天計劃的意愿和能力，未來將以國際合作形式開展載人空間探索。低地球軌道空間探索，圍繞“國際空間站”開展空間應用；低地球軌道以遠空間探索，積極參與美國主導的載人深空探索任務。

積極參與謀劃深空探索發(fā)展，不斷推進商業(yè)太空旅游發(fā)展

歐洲航天工業(yè)界對參與NASA提出的“月球軌道平臺-門戶”建造計劃展現(xiàn)了濃厚的興趣，期望該月球軌道空間站上有歐洲的艙段，并由歐洲運輸系統(tǒng)參與補給，歐洲航天局（ESA）方面已經(jīng)明確表態(tài)將參與該項目。歐洲空客防務與航天公司（ADS）正為NASA“獵戶座”（Orion）飛船建造服務艙，以提供電源和推進能力，并具備一部分生命保障功能，該公司有意以此為基礎為“月球軌道平臺-門戶”建造居住艙和后勤艙。歐洲希望通過積極參與美國主導的“月球軌道平臺-門戶”計劃，為自己的深空探索事業(yè)鋪路。

2018年12月， 維 珍 銀 河 公 司（Virgin Galactic）的第二架太空船－2（SpaceShipTwo）在莫哈維航空航天港上空完成了迄今為止最高、也是最快的一次試飛，高度達到82.7km。在飛行結(jié)束后，商業(yè)航天飛行聯(lián)合會（CSF）對維珍銀河公司“加入了正在或即將為人員和科研載荷提供高效費比和經(jīng)常性的亞軌道空間進入手段的商業(yè)公司之列”表示祝賀。

依托“國際空間站”和國際合作，快速提升載人航天技術(shù)

歐洲積極利用“國際空間站”開展空間應用，其研究領(lǐng)域分布相對平衡。近年來，歐洲的生物學和生物技術(shù)實驗項目最多，同時也十分重視技術(shù)開發(fā)、物理科學和人體學研究。此外，還為未來低地球軌道以遠的載人探索活動進行先期研究和試驗做好相關(guān)準備。

2018年11月，由歐洲空客防務與航天公司生產(chǎn)的用于執(zhí)行第一次“探索任務”（EM－1）的歐洲服務艙運抵肯尼迪航天中心。此前，歐洲服務艙交付時間一再拖延，導致EM－1任務一再延遲，運抵美國后，歐洲服務艙將與“獵戶座”飛船的乘員艙進行對接和組裝、測試。此外，用于執(zhí)行EM－2任務的第二個歐洲服務艙也開始建造。

4 日本

日本通過國際合作發(fā)展本國載人航天。日本載人空間探索長遠目標是實現(xiàn)載人登月和月面長期生存，建立月球基地，開展月球資源利用。日本未來發(fā)展則主要依賴于美國發(fā)展走向，現(xiàn)階段不論從財力和技術(shù)水平上還不具備獨立實施的能力。日本參加國際合作，一方面希望彰顯本國實力；另一方面，在中俄積極合作載人航天的背景下，日美能夠加強合作，對廣義安全保障方面的意義也十分重大。此外，日本也已經(jīng)確定加入地月空間站建造計劃。

HTV－7貨運飛船飛行示意圖

2018年8月17日，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）提出載人空間探索發(fā)展構(gòu)想，其制定的初步實施方案如下：

1）利用“月女神”（SELENE）研究成果，通過國際合作的方式探測月球南極水冰，并探究其作為燃料的可行性；

2）參與“月球軌道平臺-門戶”計劃，獲得深空載人飛行機會；

3）2025年參與國際合作，開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，為載人登月做準備；

4）在國際合作框架下，利用無人和載人探測器，在月球南極地區(qū)附近建立燃料加工基地，搭建在月表-近月空間往返的可重復使用運輸系統(tǒng)；

5）開展月球南極科學研究并擴大探測范圍。2018年，日本還發(fā)射了一艘貨運飛船（HTV－7），距離上一次貨船HTV－6的發(fā)射時隔整整2年。