□ 江 山

燕子去了，有再來的時候，美國航天飛機退役了，誰來承擔天地間人員和貨物運輸?shù)娜蝿?wù)？目前，全世界只有美國、俄羅斯和中國在開展著載人航天軌道飛行計劃，分別依賴航天飛機、聯(lián)盟號飛船和神舟飛船。航天飛機的退役將改變?nèi)愣α⒌木置?，眾多“新人”正摩拳擦掌，準備粉墨登場?/p>

下面我們就來認識一下可能會接替航天飛機的幾種太空飛行器。

一、美國政府的獵戶座飛船

根據(jù)2004年美國總統(tǒng)布什提出的“空間探測構(gòu)想”，2005年美國推出“星座”計劃。布什的構(gòu)想是要在2020年前派人重返月球，進而登陸火星和前往其它地點，共需花費1000億美元，與國際空間站的建設(shè)費用相當?！靶亲庇媱澲邪ā矮C戶座”載人飛船和“戰(zhàn)神”火箭，擬用于接替航天飛機計劃，先用于為國際空間站往返運送人員，然后執(zhí)行“星座”計劃下的重返月球任務(wù)。獵戶座飛船能乘坐4名至6名航天員，質(zhì)量25噸，直徑5米。自2006年9月同洛馬公司簽訂“獵戶座”飛船主承包合同以來，美國航宇局已在該飛船項目上花掉了約50億美元。

2010年2月，奧巴馬總統(tǒng)在其2011財年預(yù)算方案中，提出砍掉由其前任布什推出的“星座”計劃，將國際空間站的工作時間至少延長到2020年，把國際空間站人員和貨物運輸工作交由商業(yè)性運輸工具來完成，在這些商業(yè)飛行器到位之前，美國將依賴俄羅斯聯(lián)盟號飛船來運送人員，并利用俄羅斯、日本和歐洲的貨運飛船來運送貨物。按奧巴馬的方案，美國要在2025年前送人前往一顆小行星，30年代開展載人火星軌道飛行，并拿出數(shù)十億美元來發(fā)展商業(yè)航天飛行器和旨在使美國能持續(xù)開展空間探測的“可改變格局的技術(shù)”。獵戶座飛船項目連同以重返月球為目的的“星座”項目的其它部分一起全部砍掉，給該項目的前途打上了問號。2010年4月份，奧巴馬宣布將“獵戶座”飛船改用作國際空間站的救生飛船，使該項目又重現(xiàn)生機。飛船由用于人員和貨物運輸?shù)某藛T艙，用于推進、供電和流體存儲的服務(wù)艙，裝到運載火箭上所需的飛船適配器和能大大改善乘員安全的發(fā)射逃逸系統(tǒng)組成。這種飛船最早可在2013年進行首次軌道試飛，并將按2010年美國航宇局授權(quán)法案要求在2016年前投入初步飛行使用。

近日美國航宇局稱，國會要求其建造的“多用途機組飛行器”（MPCV）載人深空探測飛船將以原有的“獵戶座”載人飛船設(shè)計為基礎(chǔ)來研制。這意味著自2006年以來一直作為“獵戶座”飛船主承包商的洛馬航天系統(tǒng)公司將繼續(xù)作為MPCV飛船的主承包商。MPCV飛船將可乘坐4人執(zhí)行21天的任務(wù)，在加州沿岸外的太平洋上濺落。飛船重約23噸，底部直徑約5米，增壓空間19.5立方米，居住空間近9立方米。飛船會在太空同某種形式的居住艙會合，讓旅程變得更加舒適。美國航宇局官員說，MPCV在發(fā)射、再入和著陸過程中的安全性將是現(xiàn)役航天飛機的10倍。發(fā)射過程中的安全性主要靠發(fā)射逃逸系統(tǒng)來保證。該飛船可在天上開展各類活動，包括同其它飛行器交會對接。船上航天員將能進行太空行走。新飛船也可根據(jù)需要為國際空間站運送貨物和人員。

二、美國的商業(yè)載人飛船

早在載人航天計劃調(diào)整之前，美國就有意采用商業(yè)性國際空間站往返飛行服務(wù)。美國政府部門長期以來一直負責并承擔著載人航天飛行工作，但一系列以商業(yè)方式研制的載人飛船已經(jīng)在研并開始試飛。這些商業(yè)載人飛船具有以下特點：由私人提供資金支持；由私營部門負責和管理；服務(wù)對象為目前有需求的用戶或潛在非政府用戶；最終是否能夠成功要接受市場的檢驗。這些飛船的最初用戶很可能是國際空間站，隨看今后以商業(yè)方式建設(shè)的空間站投入使用和太空旅游的興起，這些載人飛船將有更多用武之地。

獵戶座飛船與空間站靠近空間站藝術(shù)圖

美國航宇局自2010年初以來已向波音公司、藍源公司、太空探索技術(shù)公司、內(nèi)華達山脈公司和聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司等廠家簽發(fā)了約3.2億美元的技術(shù)合同，以扶持研制商業(yè)載人運輸系統(tǒng)。這些公司均同美國航宇局簽訂了“航天法案協(xié)議”，將制訂機組運輸方式，開展技術(shù)驗證和相關(guān)研究。

波音公司的CST-100飛船

作為知名的載人航天系統(tǒng)與服務(wù)供應(yīng)商，波音在該行業(yè)有很深厚的歷史傳承。它正在研制的“機組航天運輸”（CST-100）飛船外形與美國航宇局阿波羅登月飛船和新型“獵戶座”載人飛船相近，但個頭更小，呈錐形，直徑約4.5米，可乘坐多達7人，CST-100飛船的首次試飛擬于2015年前進行，可由宇宙神5、德爾它4或獵鷹9運載火箭發(fā)射。按波音公司所確定的設(shè)計要求，CST-100應(yīng)能重復(fù)使用多達10次，具體要看回收后的檢查結(jié)果。該項目得到了美國航宇局“商業(yè)機組發(fā)展（CCDev）航天法案協(xié)議”下1800萬美元的經(jīng)費支持。該飛船設(shè)計用于飛往國際空間站和其它未來的私營空間站。除擬供美國航宇局用于向國際空間站運送航天員外，船上座位還可出售給太空游客、各公司或其它非政府團體以及美國其它聯(lián)邦政府部門。波音公司空間探測部門負責人稱，迄今有幸上天飛行的人數(shù)還很少，全球60億～70億人口中大概只有500多人有此經(jīng)歷；波音希望看到更多的人有機會上天。

2010年9月，波音公司和太空歷險公司已簽署一份協(xié)議備忘錄。太空歷險公司將推銷CST-100新型載人飛船執(zhí)行商業(yè)飛行任務(wù)時船上的座位。太空歷險公司作為一家中介公司已成功地安排7位私人游客參與了8次前往國際空間站的飛行，乘坐的均為俄羅斯聯(lián)盟號飛船。與波音公司聯(lián)手將能更好地向商業(yè)航天飛行客戶提供安全和廉價的運輸服務(wù)。雙方尚未確定船上每個座位的具體價位，但表示會比俄制聯(lián)盟號飛船有競爭力。2009年10月加拿大億萬富翁拉利伯特乘聯(lián)盟號前往國際空間站的收費約為4000萬美元。

內(nèi)華達山脈公司的追夢者飛船

追夢者飛船停在跑道上

波音公司的CST-100飛船

太空船二號

內(nèi)華達山脈公司的追夢者飛船得到了美國航宇局商業(yè)機組發(fā)展計劃下的資金支持?！白穳粽摺笔且环N跑道著陸升力體式飛行器。這種可乘6人的飛船以美國航宇局 20世紀90年代初提出的HL-20飛行器方案為基礎(chǔ)，將由宇宙神5等一次性火箭發(fā)射，可滑翔返回，在跑道上著陸。目前該公司已成功地對追夢者的主發(fā)動機進行了試車，并已著手建造原型飛船。預(yù)計追夢者最早可在2014年首飛。該公司已與維珍銀河公司聯(lián)合提交了商業(yè)機組發(fā)展計劃投標方案。銀河維珍公司將負責向商業(yè)用戶推銷追夢者飛船上的座位。

太空探索技術(shù)公司的“龍”飛船

2010年12月8日，由太空探索技術(shù)公司建造的“龍”飛船由同出一門的“獵鷹”9火箭發(fā)射，船箭飛離后，飛船繞地球飛行兩圈后再入，在太平洋上濺落，并成功回收。這次飛行共持續(xù)了3小時21分鐘。這使太空探索技術(shù)公司成為首家從軌道上回收飛船的商業(yè)公司?！褒垺憋w船及其非增壓部段長6米多，艙內(nèi)最大直徑超過3米。該飛船的這次首飛是美國航宇局國際空間站商業(yè)補給服務(wù)合同下的首次驗證飛行。根據(jù)合同，“龍”飛船共將進行至少12次貨運補給飛行。太空探索公司還參加了美國航宇局人員運輸服務(wù)項目的投標，擬開始研制“龍”飛船的載人型號。

軌道科學(xué)公司

軌道科學(xué)公司正在研制為國際空間站提供支持服務(wù)的天鵝座貨運飛船。該公司也已表達了研制載人飛船的意向，它正在與維珍銀河公司聯(lián)合提交一項商業(yè)機組發(fā)展計劃投標方案，將研制一種至少可把4人送往國際空間站的升力體式飛行器。該飛行器可由宇宙神火箭發(fā)射，計劃利用維珍銀河公司的白衣騎士二號載機運往卡納維拉爾角發(fā)射場。

其他設(shè)想

除了美國公司外，現(xiàn)在正在為國際空間站提供貨運服務(wù)的歐洲和日本也有意將其貨運飛船改造成載人飛船。

歐洲的自動轉(zhuǎn)移飛行器（ATV）重8噸，由阿里安5火箭發(fā)射。ATV飛船用于向國際空間站運送食品、推進劑和其它補給，一般在站上停留約6個月，隨后攜站上垃圾再入地球大氣并被燒毀。首艘飛船2008年圓滿完成了任務(wù)。第二艘飛船今年2月被發(fā)往空間站，并于7月離站。第三艘飛船定于2012年2月發(fā)射。一些人一直在建議把ATV改造成能把貨物從太空帶回地球的可重復(fù)使用飛船，甚至可用于人員的天地往返運輸，但這些建議并未得到官方正式回應(yīng)。在2008年的柏林航展上曾展出了載人ATV飛船的模型，但歐空局尚未宣布任何正式相關(guān)研制計劃。

太空探索技術(shù)公司的“龍”飛船

歐洲的自動轉(zhuǎn)移飛行器再入大氣層概念圖

日本的貨運飛船H-2轉(zhuǎn)移飛行器將停泊于國際空間站

日本的貨運飛船H-2轉(zhuǎn)移飛行器（HTV）可運送5噸增壓貨物和1噸半不增壓貨物。2009年HTV執(zhí)行了國際空間站的首次飛行任務(wù)，2011年1月又進行了第二次飛行。把HTV改造成能把貨物帶回地面的可重復(fù)使用飛船或?qū)⑵涓脑斐梢环N載人天地間往返運輸飛船，在日本國內(nèi)已有一些非常初步的探討。

三、亞軌道載人飛船

“山貓”可重復(fù)使用亞軌道飛船

近年來，受安薩里X大獎賽的影響，人們對載人亞軌道飛行器的興趣大增。這項賽事為最先在兩周時間內(nèi)兩次利用可重復(fù)使用亞軌道飛行器把3人送到100千米以上高空的參賽隊伍提供1000萬美元的獎金。目前已取得一些進展的亞軌道載人飛船主要有太空船二號和山貓等。

太空船二號

維珍銀河公司和升高復(fù)合材料公司正在聯(lián)手研制亞軌道載人飛行器。其研制的太空船一號2004年在安薩里X大獎賽中獲獎。太空船二號是一種空射飛船，由專門研制的“白衣騎士二號”載機攜帶升空，到達15千米的高度后船機分離，這時太空船二號會點燃火箭發(fā)動機，將兩名飛行員和6名乘客送入110千米的高空，完成飛行后，在跑道上滑翔著陸。2010年10月，太空船二號進行了首次滑翔試驗。如果一切順利，2011年它將采用內(nèi)華達山脈公司研制的一種混合動力火箭發(fā)動機進行有動力試飛。首次載客飛行可能在2012年進行。

維珍銀河公司已與美國西南研究所簽訂了具有里程碑意義的一份協(xié)議，將向該研究所提供“太空船二號”飛船上的兩個座位。西南研究所還預(yù)訂了另6個座位。這是維珍銀河首次同用戶簽訂送科學(xué)家進入亞軌道空間的協(xié)議。此前該公司主要是從希望上天旅游的人員那里收取訂金。公司官員稱，這份協(xié)議表明該公司的系統(tǒng)具有巨大的科學(xué)潛力。該協(xié)議將使科學(xué)家能把“太空船二號”作為飛行實驗室，用于開展微重力、生物學(xué)、天文學(xué)和氣候研究等實驗。

山貓飛船

維珍銀河公司并不是西南研究所科學(xué)家要借以上天的唯一私營飛船廠家。正在建造“山貓”可重復(fù)使用亞軌道飛船的XCOR宇航公司稱，這家研究所從該公司訂購了6次亞軌道飛行，供其研究人員和實驗設(shè)備乘用。每次飛行都將乘坐一位由該研究所培訓(xùn)的科學(xué)家，以開展生物醫(yī)學(xué)、微重力和天文學(xué)成像等實驗。西南研究所還取得了隨時增購3次飛行的選擇權(quán)。擬乘“山貓”飛船上天的科學(xué)家包括美國航宇局主管科學(xué)的前副局長斯特恩。“山貓”為兩座飛船，與小型飛機相像，利用自身動力在跑道上起降。2010年9月，XCOR公司已利用美國航宇局馬歇爾航天飛行中心的設(shè)施完成了山貓的超音速風洞試驗。目前，該公司已開始制造首架山貓樣機。

另外，2007年歐洲航空航天業(yè)巨頭歐洲宇航防務(wù)集團公司曾表示將涉足太空旅游業(yè)。該集團公司下屬空間公司阿斯特里姆表示，將建造可搭載自費游客的太空飛機。它將采用噴氣發(fā)動機起飛，升高到12千米后，火箭發(fā)動機開始工作，把飛行高度迅速提升到60千米以上，之后，發(fā)動機關(guān)機，太空飛機靠慣性飛至100千米，然后返回地面。但該項目進展如何外界一無所知。

綜上所述，美國政府和私營公司的下一代載人飛行器也許很快就會填補航天飛機退役后留下的空白，為美國政府和其他用戶提供更多選擇。商業(yè)航天活動的興起，還將增加就業(yè)，促進美國經(jīng)濟的發(fā)展并帶動其他國家也加大在這一領(lǐng)域的投入。

太空船二號