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时隔9年美国重启载人航天,划时代的SpaceX龙飞船

来源:admin日期:2020/06/04

静态点火测试已经完成,将要进行首次载人发射任务的 SpaceX 猎鹰 9 号火箭已准备就绪,计划于美国东部时间5月27日16时33分(北京时间28日4时33分)发射。

火箭的最顶部是载人版龙飞船,它将搭载两名NASA宇航员前往国际空间站。这也是2011年亚特兰蒂斯号航天飞机退役后,时隔9年,美国再一次拥有载人航天飞行器——这期间,美国宇航员前往国际空间站,只能购买俄罗斯联盟号飞船的“船票”。

这是2019年3月2日,SpaceX载人龙飞船首次无人试飞的视频。装有实验假人的龙飞船,搭乘猎鹰9火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,次日与国际空间站对接。

其一:有能力搞载人航天的,迄今不过美俄中三家;现役的,更是只有俄罗斯的联盟号和中国的神舟号。载人龙飞船比起它们,“载客量”更多,飞船可重复使用。

其三:龙飞船仅仅是近地轨道飞船,对于未来的载人登月,乃至登陆火星任务,还需“飞得更远”的飞船。其中就包括美国在研的“猎户座”飞船,以及尚未命名、刚刚完成试验船飞行试验任务的中国新一代载人飞船,或许还有长期跳票中的俄罗斯新飞船……

联盟号的历史要追溯到上世纪60年代,“联盟”即指苏联。迄今已执行了近150次载人任务,远超其他型号载人飞行器。虽然联盟系列飞船历经数次改进,但基本结构并无大改,采用经典的三舱结构,最大载员3人。

这是2014年5月28日联盟号飞船前往国际空间站的任务。三名宇航员分别来自俄罗斯、美国和德国。 欧空局ESA视频截图

神舟十一号。此次飞行只有景海鹏和陈冬两名宇航员。可以看到空置了一个座位。 中央电视台视频截图

而载人龙飞船,采用不同于联盟、神舟飞船的两舱结构,最大载员达7人(但NASA目前只允许最多4人)。

之前逃生测试时的龙飞船内部图。可以看到内部空间比较大。这次测试同首次载人飞行一样,只安装了2个座位。座位上为假人。 SpaceX视频截图

上世纪60年代设计、用于登月的阿波罗系列飞船,至今仍然是人类“走得最远”的载人航天器。这一点上,定位于近地轨道运输的载人龙飞船,和阿波罗飞船并无太多可比性。

虽然技术方向不同,从设计目标上,以载人龙飞船为代表的“商业载人航天项目”,和当年的航天飞机不乏相通之处。

阿波罗计划之后,NASA认为一次性火箭的成本过高,为了降低成本、提高安全性,提出了可以重复使用的航天飞机的设想。

事实上,这两个目标均没有实现:因结构过于复杂事故风险反而增高,挑战者号和哥伦比亚号航天飞机事故共造成14名宇航员罹难;本想通过飞行器重复使用降低成本,但因维护费用太高,最后算单次成本反而是天价——根据科罗拉多大学的一项研究,在计算全生命周期成本的情况下,航天飞机单次飞行费用高达15亿美元。

2011年7月,执行最后一次任务的亚特兰蒂斯号航天飞机。之后,航天飞机全部退役。 NASA图

吸取了航天飞机的教训,新一代载人航天器的设计理念发生重大转变。火箭+飞船重新取代航天飞机;多用途覆盖、模块化、重复使用等理念逐渐成为主流。

航天飞机也留下了宝贵遗产:这一“史上最复杂”的航天器,积累了大量航天技术,包括助推器、隔热材料等等,在之后的航天发展中不乏应用。

除了近地轨道,NASA的载人深空探测项目也在计划中,其中包括“重返月球”。“猎户座”载人飞船是这一项目的关键。

“猎户座”于2014年完成了首次试飞。首次载人飞行时间如果不继续跳票的话,预计在2022年。

同样用于深空探测,前不久,随长五B首飞的中国新一代载人飞船试验船,也成功完成了飞行试验任务。

可以看到,“猎户座”飞船、中国新一代载人飞船、龙飞船,以及尚在计划中持续跳票的俄罗斯“鹰”号飞船,都采用了返回舱+服务舱的两舱结构。最大载员也都在6-7人左右。

他们最大的不同是,除了龙飞船外,另外三者都能兼顾近地轨道和深空探测。换句话说,飞得更远。

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