載人飛船研制潮

常飛

美國宇航局研制的獵戶座載人飛船。

這一輪研制熱潮的先行者是美國。當(dāng)美國政府和美國航宇局把載人探索活動的重點(diǎn)從近地軌道轉(zhuǎn)向深空后，就催生了3種載人飛船。

首先就是美國宇航局用來執(zhí)行深空探索、登月乃至火星任務(wù)的獵戶座飛船。而近地軌道載人飛行的任務(wù)他們則打算交給私營企業(yè)，由此誕生了SpaceX公司的載人龍飛船和波音公司的星際線飛船。這樣一來，美國目前就有3種正在研制的新飛船了。

對于俄羅斯來說，雖然聯(lián)盟號飛船的性能可靠，技術(shù)成熟，但它畢竟是上世紀(jì)70年代的技術(shù)底子，只能搭乘3名航天員，所以俄羅斯很早就想研制一種新飛船將其替換掉。早在2000年前后，俄羅斯就與歐空局推出了一種叫“快船”的新型升力體飛船方案。但當(dāng)時因該方案的難度太大，再加上歐空局的退出，致使該項(xiàng)目不了了之。取而代之的是2013年啟動的新一代飛船“鷹”。“鷹”雖然比“獵戶座”小一點(diǎn)，但任務(wù)基本一樣，都是瞄準(zhǔn)登月飛行而設(shè)計(jì)的。按照俄羅斯官方公布的計(jì)劃，“鷹”將在2023年進(jìn)行第一次無人飛行，2025年進(jìn)行第一次載人飛行，2026年進(jìn)行月球軌道飛行。但由于國家財(cái)力有限，“鷹”的研制進(jìn)度并不樂觀。

綜上所述，在美國載人重返月球、國際空間站商業(yè)化的驅(qū)動下，美國和俄羅斯的載人飛船研制迎來了新的高潮。我國的新一代載人飛船則主要是為自主空間站計(jì)劃服務(wù)。按照中國空間技術(shù)研究院載人飛船系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師馬曉兵的介紹：新一代載人飛船能適應(yīng)載人和載貨等多種任務(wù)，滿足中國近地空間站運(yùn)營任務(wù)，是高安全、可重復(fù)使用的載人天地往返運(yùn)輸飛行器。飛船采用了新型防熱材料、雙層返回艙結(jié)構(gòu)、群傘減速、氣囊緩沖回收系統(tǒng)、無毒發(fā)動機(jī)、大型表面張力儲箱等一系列新技術(shù)。或許有航天愛好者會發(fā)現(xiàn)，上文似乎還漏掉了一種重要的飛船——SpaceX公司正在研制的“星船”。

用不銹鋼做外殼的“星船”洋溢著科幻的色彩，這讓馬斯克的粉絲們興奮不已。馬斯克還曾為這種飛船設(shè)想了豐富的應(yīng)用場景：它可以在地球軌道上飛行，可以往返月球，還可以在地球的任意兩點(diǎn)之間飛行。不過“星船”自從制造出第一艘原型機(jī)到現(xiàn)在，從來沒有順利過。上述這些各具特色的新飛船各自有著不同的任務(wù)目標(biāo)。

根據(jù)美國宇航局發(fā)布的各種文獻(xiàn)顯示，獵戶座飛船的用途絕不僅僅是飛到國際空間站或月球，它所承擔(dān)的任務(wù)可以分成3個方面來解讀。首先，獵戶座飛船可以作為近地軌道天地往返飛行器。

其次，該飛船能成為地月空間的載人渡船。這里所說的地月空間不僅指月球本身，還包括從近地軌道一直到月球軌道的廣大區(qū)域。在這個廣大的區(qū)域中有一個叫第二拉格朗日點(diǎn)的重要位置。在那兒，地球、月球和太陽的引力形成微妙的平衡，航天器若部署在那里，就會繞著一個環(huán)形軌道，也就是所謂的光暈軌道飛行。

按照美國宇航局的設(shè)想，要在那里設(shè)置一個地月軌道空間站，如果要從地球前往月球，航天員可以乘坐獵戶座飛船先抵達(dá)地月軌道空間站，然后再在這里換乘前往月球的登月飛船;而要從月球返回時，乘坐飛船先抵達(dá)地月軌道空間站，然后再換乘獵戶座返回地球。

另外，獵戶座飛船還要承擔(dān)從地球前往火星的人員運(yùn)輸任務(wù)。雖然美國宇航局還沒有最后確定火星飛船的總體結(jié)構(gòu)，但是它顯然不可能從地面整體直接發(fā)射，而會采取和國際空間站同樣的一段一段地發(fā)射入軌組合的方式，再前往火星。當(dāng)這艘巨大的火星飛船組合完畢，航天員就將乘坐獵戶座飛船上天，和它對接在一起，然后前往火星。

SpaceX公司的載人龍飛船和波音公司的星際線飛船其任務(wù)就相對簡單了，只是完成從地面到近地軌道載人空間站的天地往返運(yùn)輸工作。馬斯克一度打算把載人龍飛船擴(kuò)展成登月飛船甚至火星飛船，還考慮過把載人龍飛船設(shè)計(jì)成能夠在火星上長期居住的居住艙，但是后來都不了了之。顯然，飛船是飛船，房子是房子，這兩種東西不能混為一談。

俄羅斯研制的鷹載人飛船。

俄羅斯的新一代載人飛船首先是替代老型號飛船完成近地軌道的人員往返任務(wù)，其次也要完成從地球到月球的人員運(yùn)輸工作。當(dāng)然，俄羅斯的新一代飛船不會考慮直接降落在月球表面，其中的原因和獵戶座飛船應(yīng)該也是一樣的。

就在上述幾種新飛船的研制進(jìn)入關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)時，新冠肺炎疫情讓全世界都放緩了腳步。

美國從美國宇航局到航天私企都采取措施，盡量避免人員聚集。雖然重點(diǎn)科研活動還在推進(jìn)，但整個載人航天活動進(jìn)度受到?jīng)_擊已經(jīng)是不可避免的事情。

按照計(jì)劃，獵戶座飛船要在2021年進(jìn)行第一次不載人的月球繞飛，那么2020年的工作將極為緊張。然而目前，美國宇航局的大部分機(jī)構(gòu)都已經(jīng)進(jìn)入了居家辦公的狀態(tài)，效率嚴(yán)重降低。而對于載人龍飛船來說，有消息稱，只有加利福尼亞州的疫情不發(fā)生惡化，載人龍飛船才有機(jī)會在今年完成首次載人飛行。

“星際線”所面臨的問題就更復(fù)雜了。該飛船2019年12月進(jìn)行的一次試驗(yàn)飛行失敗，隨著事故調(diào)查的深入，發(fā)現(xiàn)飛船存在大量的軟件錯誤。

俄羅斯的鷹飛船，其任務(wù)計(jì)劃表相對寬松，它最大的問題并不是疫情，而是火箭。

我國新一代載人飛船試驗(yàn)船返回艙成功著陸。攝影|汪江波

按照計(jì)劃，“鷹”可以用“羅斯M”“安加拉A5”“聯(lián)盟5”3種火箭發(fā)射。但“羅斯M”已經(jīng)下馬，“安加拉A5”第一次亞軌道飛行已經(jīng)過去了6年多，一直沒有再發(fā)射過。據(jù)悉，俄羅斯在2020年為“安加拉A5”安排了5次飛行任務(wù)，具體實(shí)現(xiàn)情況還有待觀察。而“聯(lián)盟5”的發(fā)展非常低調(diào)，俄羅斯政府對它的支持力度也很有限。所以，“鷹”最終選用哪型火箭完成任務(wù)還不得而知。由于我國在疫情防控方面的舉措有力，新一代飛船的生產(chǎn)試驗(yàn)受到的影響比較小。5月8日，我國新一代載人飛船試驗(yàn)船搭載長征五號B運(yùn)載火箭如期完成了首次飛行任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了空間站階段飛行任務(wù)首戰(zhàn)告捷，拉開了我國載人航天工程“第三步”任務(wù)序幕。

總體來說，今年是全球載人航天的關(guān)鍵一年。如果航天科研工作者們能頂住疫情和技術(shù)挑戰(zhàn)，把這一年的工作按計(jì)劃完成，那么本世紀(jì)20年代，我們將迎來載人飛行活動的一個新高潮。

◎ 來源|中國航天報