文/常飛

▲ 載人龍飛船

5 月8 日，中國(guó)新一代載人飛船試驗(yàn)船完成首飛并成功著陸。5 月31 日，美國(guó)太空探索技術(shù)公司的新一代載人飛船也進(jìn)行了第一次載人飛行。2020 注定成為載人航天史上重要的一年。那么，現(xiàn)在有多少類型的飛船正在推進(jìn)研制？它們各自又有哪些特點(diǎn)呢？

掀起新一輪研制熱潮

我們先來談?wù)勥@一輪載人飛船研制熱潮的時(shí)代背景。

這一輪研制熱潮的先行者是美國(guó)。當(dāng)美國(guó)政府和美國(guó)宇航局把載人探索活動(dòng)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(guó)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(yíng)企業(yè)，由此誕生了太空探索技術(shù)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(guó)目前就有3 種正在研制的新飛船了。

對(duì)于俄羅斯來說，雖然聯(lián)盟號(hào)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(shí)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(dòng)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(guó)家財(cái)力有限，“鷹”的研制進(jìn)度并不樂觀。

綜上所述，在美國(guó)載人重返月球、國(guó)際空間站商業(yè)化的驅(qū)動(dòng)下，美國(guó)和俄羅斯的載人飛船研制迎來了新的高潮。

中國(guó)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(guó)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(guó)近地空間站運(yùn)營(yíng)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(dòng)機(jī)、大型表面張力儲(chǔ)箱等一系列新技術(shù)。

或許有航天愛好者會(huì)發(fā)現(xiàn)，上文似乎還漏掉了一種重要的飛船——太空探索技術(shù)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(chǎng)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，研制工作從來沒有順利過。

各國(guó)新飛船任務(wù)迥異

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)。

▲ 獵戶座飛船剖面圖

▲ 太空探索技術(shù)公司殖民火星的“星船”

根據(jù)美國(guó)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(guó)際空間站或月球，它所承擔(dān)的任務(wù)可以分成3 個(gè)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，還包括了從近地軌道一直到月球軌道的廣大區(qū)域。在這個(gè)廣大的區(qū)域中有一個(gè)叫做第二拉格朗日點(diǎn)的重要位置。在那兒，地球、月球和太陽的引力形成了微妙的平衡，航天器若部署在那里，就會(huì)繞著一個(gè)環(huán)形軌道，也就是所謂的光暈軌道飛行。

按照美國(guó)宇航局的設(shè)想，要在那里設(shè)置一個(gè)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(shí)，乘坐飛船先抵達(dá)地月軌道空間站，然后再換乘獵戶座飛船返回地球。

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(guó)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(huì)采取和國(guó)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(duì)接在一起，然后前往火星。

▲ 俄羅斯鷹飛船

太空探索技術(shù)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(duì)簡(jiǎn)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(zhǎng)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。

俄羅斯的新一代載人飛船和中國(guó)的新一代載人飛船定位比較相似，首先是替代老型號(hào)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，無論是俄羅斯的還是中國(guó)的新一代飛船，都不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。

疫情對(duì)新飛船研制的影響如何？

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

美國(guó)從美國(guó)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(dòng)還在推進(jìn)，但整個(gè)載人航天活動(dòng)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。目前，美國(guó)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。

“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(cuò)誤。

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

▲ 獵戶座飛船在廠房

▲ 正在進(jìn)行測(cè)試的龍飛船

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(duì)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。

由于中國(guó)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，中國(guó)新一代載人飛船試驗(yàn)船搭乘長(zhǎng)征五號(hào)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，拉開了中國(guó)載人航天工程“第三步”任務(wù)序幕。

而太空探索技術(shù)公司的載人龍飛船，也克服了疫情的影響，按計(jì)劃在5月31 日進(jìn)行了首次載人飛行。

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(dòng)的一個(gè)新高潮。