“聯(lián)盟”與“進步”：本是同根生

文/松堂

聯(lián)盟MS載人飛船和進步MS貨運飛船是同一種設計下衍生的不同型號。因此，隨著聯(lián)盟載人飛船的不斷改進，進步貨運飛船也在發(fā)生變化。有些變化是和聯(lián)盟載人飛船同步的，有些卻獨具特色。

載人飛船的改進

聯(lián)盟載人飛船的歷史演進廣為人知，正在使用的聯(lián)盟MS是著名的聯(lián)盟TMA-M飛船的改進型，在2016年開始發(fā)射，主要是在通信和導航子系統(tǒng)上有所改進，推力器的位置也發(fā)生了變化。

具體改進內(nèi)容如下：

太陽能電池的光伏效率從12%提高到14%，總面積增加了1.1平方米。添加了第五個容量為155安時的電池，稱為906V。

軌道艙外側(cè)增加新的微型流星體保護層。

改用了新型的TsVM-101計算機，替代了以前的Argon-16計算機，質(zhì)量從70千克降到8.3千克。

推力器從過去的16個高推力DPO-B和6個低推力DPO-M，改成了28個高推力DPO-B，分成14對布置。每個推力器都是獨立供應推進劑和電力的，具備完全的容錯能力。

新裝備的衛(wèi)星導航系統(tǒng)ASN-K備有四個固定天線，可以實現(xiàn)5米的定位精度，并且有希望提高到3厘米，并實現(xiàn)0.5°的姿態(tài)測量精度。

采用了新的測控通信系統(tǒng)EKTS，可以工作在甚高頻(VHF)、超高頻(UHF)和S波段上。舊的38G6天線被四根全向天線和S波段相控陣天線替換。系統(tǒng)中還有一個COSPASSARSAT轉(zhuǎn)發(fā)器，著陸后可以自動發(fā)射位置信息。

新的Kurs-NA自動對接系統(tǒng)，質(zhì)量比舊的系統(tǒng)減輕了25千克，體積減少了30%，耗電量減少了25%。天線位置也發(fā)生了變化。

飛船視頻系統(tǒng)放棄了傳統(tǒng)的模擬電視系統(tǒng)Klest-M，改為MPEG-2標準的數(shù)字電視系統(tǒng)。

采用新型數(shù)字備用回路控制單元BURK，取代了舊的設備運動和方向控制單元BUPO以及信號轉(zhuǎn)換單元BPS。用新的BDUS-3A角速度傳感器替換了舊的BDUS-3M。

飛船上還采用了新的黑匣子SZI-M。

俄羅斯進步號飛船與國際空間站對接

航天員將進步號飛船運送的水罐搬到空間站

國際空間站上的聯(lián)盟MS-09（左）和聯(lián)盟MS-08（右）

進步MS-09飛船

聯(lián)盟載人飛船采用小步快跑的方式，從上世紀60年代開發(fā)到現(xiàn)在，經(jīng)過了多個型號的逐步改進。雖然現(xiàn)在看起來有點過時，但依然是全球最穩(wěn)定、最可靠的載人飛行器。雖然俄羅斯多次提出新載人飛行器的理念和方案，但估計短期內(nèi)沒有什么型號可以替代聯(lián)盟飛船的地位。

狹窄的聯(lián)盟號飛船返回艙

聯(lián)盟MS-18載人飛船升空

貨運飛船的進步

進步MS貨運飛船在2015年12月21日首次發(fā)射。它同樣實施了微流星體防護增強、測控通信增強、衛(wèi)星導航技術引入、圖像系統(tǒng)數(shù)字化、全船電子系統(tǒng)數(shù)字化等改進，還采取了獨特改進措施，包括攜帶了微小衛(wèi)星、與空間站的直接無線電實時相對導航。另外，因為此前的一部分天線和饋電系統(tǒng)是烏克蘭研制的，所以改成了俄羅斯自己研制的統(tǒng)一遙測遙控系統(tǒng)（UCTS）。

俄羅斯也曾經(jīng)打算在聯(lián)盟貨運飛船基礎上開發(fā)一種可回收的貨運飛船，叫做聯(lián)盟GVK，能夠把2000千克貨物送入軌道，然后攜帶500千克貨物返回地球，但是不能重復使用。聯(lián)盟GVK原本打算在2022年首飛，現(xiàn)在看是沒希望了。

聯(lián)盟號飛船對接在國際空間站上

飛船變成空間站

蘇聯(lián)時代還曾經(jīng)研制過大型貨運飛船，就是著名的TKS，是為“鉆石”軍事空間站配套的型號。TKS的基本型是TKSVA，這是一種非常緊湊和高效的航天器，實際上可以載人。它的原型是蘇聯(lián)載人登月計劃中的LK-1繞月飛行器，總設計師切洛梅還曾經(jīng)想用它改造成LK-700月球著陸器。

TKSVA可以自主飛行31小時，內(nèi)部配備了環(huán)境控制系統(tǒng)、姿軌控發(fā)動機、離軌制動發(fā)動機、降落傘系統(tǒng)和軟著陸發(fā)動機。不過它從來沒有實施過載人飛行。因為載人空間偵察站的成本太高，蘇聯(lián)最后還是放棄了“鉆石”。TKS只發(fā)射了4次，剩下的7艘飛船后來被改造成空間站艙段，包括“和平”號空間站的“量子1”、“量子2”、“晶體”、“光學”、“自然”和國際空間站的“曙光”多功能貨艙、“科學”實驗艙。

可重復使用貨運飛船

一家俄羅斯的私營航天企業(yè)MTKS提出了所謂的“阿爾戈”可重復使用貨運飛船，這家企業(yè)的名字全稱其實就是“可重復使用空間運輸系統(tǒng)”。這是一種發(fā)射重量11.5噸的飛船，據(jù)說上行運載能力達到2噸，還可以帶回1噸重的物資。這個重量可以用聯(lián)盟-2.1b火箭發(fā)射，未來可能由聯(lián)盟-7或聯(lián)盟-5火箭發(fā)射。

它的內(nèi)部容積和貨運龍飛船差不多，也是11立方米。飛船可以攜帶1.2噸燃料，用于在軌機動、軌道脫離、下降階段的制動和著陸反推，還有大約500千克燃料可以提供給國際空間站。和聯(lián)盟或者進步飛船不同的是，“阿爾戈”大約有52%的結(jié)構質(zhì)量采用復合材料。

按照MTKS老板的說法，只要經(jīng)過10次飛行，“阿爾戈”飛船的技術就可以成熟，后續(xù)的飛行準備工作在發(fā)射場進行就可以了，不需要運回工廠翻新。每一艘“阿爾戈”可以飛行20次。

按照2020年俄聯(lián)邦航天局與MTKS簽訂的合同，打算用1.36億美元生產(chǎn)4艘“阿爾戈”，這筆錢包括其制造、航天器測試和發(fā)射前的所有工作，但不包括發(fā)射服務。按照原計劃，“阿爾戈”將在2024年首飛，于2025年開始為國際空間站提供服務，每年最多發(fā)射3次，單次飛行時間300天。如果作為科學研究平臺，它還可以獨立飛行30天，然后把設備和試驗貨物運回地球。

“阿爾戈”的想法或許不錯，但是美俄在國際空間站上的合作正在走向盡頭，它恐怕沒有機會再為國際空間站服務了。