文/ 杜駿豪

載人航天是人類走出地球搖籃的第一步。不同于發(fā)射一般的衛(wèi)星，載人航天要求航天器有著完備的生命保障系統(tǒng)，確保航天員可以安全進入太空并返回地面。換句話說，其實就是發(fā)射時坐著可控的特大號“二踢腳”安全達到第一宇宙速度、再入大氣層時摩擦產(chǎn)生幾千攝氏度的等離子體，還能確保航天員沒事兒。

目前，僅中、美、俄三國擁有自主載人航天能力。能夠把人類送入太空的成熟航天器經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，包括美蘇爭霸誕生的第一代、第二代載人飛船，美蘇兩國極度“燒錢”的航天飛機，以及目前還在役的中俄第三代載人飛船。而當前，各大航天領(lǐng)軍國家都在著手研制新一代載人飛船。

第一代載人飛船

蘇聯(lián)東方號載人飛船、美國水星號載人飛船是世界上第一代載人飛船，目前均已退役。

第一代載人飛船解決了有無的問題。1961年4月12日，“東方1號”搭載航天員尤里·加加林進入太空，拉開了載人航天時代的大幕。僅不到一個月后的同年5月5日，在錯失“第一個具有載人航天能力國家”的稱號后，美國名為“自由7號”的水星號飛船將阿倫· 謝潑德送入亞軌道。雖然他在全程僅15分鐘的飛行過程中只有大約5分鐘是處在失重狀態(tài)，但依舊被認定為美國進入太空第一人。第一代載人飛船的特點是體積小、質(zhì)量低、技術(shù)含量低、成本低，狹小的空間只可承載1人，且為一次性使用的。

第二代載人飛船

蘇聯(lián)上升號載人飛船和美國雙子星座號載人飛船屬于第二代載人飛船，目前也均已退役。

蘇聯(lián)上升號飛船是東方號飛船的改良衍生版本，而美國雙子星座號飛船是水星號飛船的放大衍生版本。二代飛船相較于一代飛船，本身的技術(shù)升級并不明顯。其衍生目的都是為了短時間內(nèi)實現(xiàn)承載多人、飛行多天、太空行走等高階目標。

第二代載人飛船特點亦是體積小、質(zhì)量低、技術(shù)含量低、成本低，也是一次性使用的，但是可載乘員為2～3人。其中雙子星座飛船去掉了逃逸塔，轉(zhuǎn)而使用彈射座椅確保航天員在發(fā)射前期的安全。采取這種設(shè)計也是迫不得已，因為受限于當時火箭的運輸能力，需要把逃逸塔所占的發(fā)射質(zhì)量留給更多的航天員和科學儀器。

第一代和第二代載人飛船是美蘇爭霸最白熱化階段的產(chǎn)物。美蘇爭霸時期投入了巨量資金進行航天科技研究，其技術(shù)迭代速度之快令人咂舌。從1957年10月4日蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，到1969年7月20日美國阿姆斯特朗踏上月球，竟然只有不到13年的時間！同時，接近“資金無限”的競爭催生了一系列天馬行空的新技術(shù)與新思想。當然，隨著東歐劇變、蘇聯(lián)解體，蘇聯(lián)的部分極度夸張、運輸能力放在今天也極度驚人的“賽博朋克”設(shè)想并未實現(xiàn)，淹沒在時間之中。假如蘇聯(lián)還存在的話，人類可能已經(jīng)登上火星了。

▲ 2016年10月30日，天宮二號釋放伴星，拍攝的神舟十一號和天宮二號組合體可見光圖像，下半部分是神舟飛船

▲ 1969年7月16日，父親帶著孩子在現(xiàn)場觀看阿波羅11號飛船發(fā)射，巨大的土星五號火箭噴出百余米長的火舌飛向月球

▲ 處在月球軌道上的“阿波羅15號”指令與服務(wù)艙段

▲ 挑戰(zhàn)者號航天飛機爆炸解體后可怕的場景

▲ 挑戰(zhàn)者號航天飛機爆炸后飛行主管Jay Greene驚愕的表情，照片中部的電視顯示了實時的恐怖爆炸畫面

▲ 2003年1月16日，“哥倫比亞號”最后一次發(fā)射的畫面

第三代載人飛船

第三代載人飛船包括蘇聯(lián)/俄羅斯的聯(lián)盟號載人飛船、中國的神舟載人飛船，以及美國為了載人登月研制的阿波羅飛船。目前中、俄第三代飛船在役，美國第三代飛船已經(jīng)退役了。

聯(lián)盟號飛船是迄今為止發(fā)射次數(shù)最多的飛船。自1966年第一艘聯(lián)盟號飛船發(fā)射，到2020年4月9日“聯(lián)盟MS-16”載人飛船發(fā)射，這一艘“吃老本”飛船已經(jīng)進行了170次發(fā)射，經(jīng)歷了4次升級換代，衍生出39種不同構(gòu)型，其中144次載人發(fā)射運送航天員達383人次。技術(shù)成熟、發(fā)射成功率高、成本低是俄羅斯始終沒有放棄聯(lián)盟號飛船的主要原因。聯(lián)盟號飛船老驥伏櫪，頗有“后世以計數(shù)，二世、三世至于萬世，傳之無窮”之勢。

細心的讀者可能發(fā)現(xiàn)，“聯(lián)盟”與“神舟”外觀十分相似。二者都是三艙段構(gòu)型，即返回艙、軌道艙與推進艙。他們都可乘載3人、且均只能一次性使用。

▲ 2003年2月1日，“哥倫比亞號”再入大氣層時解體

中國的神舟飛船雖然在外觀設(shè)計上參照了蘇聯(lián)聯(lián)盟號飛船，但是其設(shè)計理念、設(shè)計標準、使用技術(shù)都要比聯(lián)盟號飛船先進。中國載人航天發(fā)展過程中，借鑒了美俄(蘇)的發(fā)展道路，但沒有從一、二代開始從頭研發(fā)，而是直接瞄準第三代飛船。中國航天工業(yè)起步晚，但在彎道拼盡全力的追趕非常成功。中國的神舟飛船發(fā)射產(chǎn)出投入比非常高，前期每艘神舟飛船都會攻克新的大型技術(shù)難題，諸如“神五”初探太空、“神六”多人多天航行、“神七”太空行走、“神八”無人自動對接、“神九”載人手動對接。“神箭”送“神舟”，中國的“神舟”飛船是中國人遨游天際夢想的開始。神舟飛船在中國空間站建立后還將執(zhí)行多次任務(wù)，讓我們拭目以待。

美國的阿波羅飛船與中、俄的第三代飛船差異較大，因為該飛船不僅是為了將人類送入低地球軌道，還要配合登月艙將人類送入地月轉(zhuǎn)移軌道。阿波羅飛船指令與服務(wù)艙段是兩艙式構(gòu)型飛船。從1969年到1972年，共計有21名航天員乘坐阿波羅飛船踏上登月之旅，12人成功登上月面，成為那個時代的傳奇。

▲ 1988年11月15日，性能強大的“能源號”運載火箭發(fā)射“暴風雪號”航天飛機史詩般的場景。這是這只鋼鐵巨獸的第一次航行，也是遺憾的最后一次。

▲ 使用Google Earth軟件時，偶然在俄羅斯茹科夫斯基機場一眾退役飛機殘骸內(nèi)，發(fā)現(xiàn)落魄的暴風雪號航天飛機，其編號為3K

航天飛機

美國載人飛船之所以退役，是因為啟動了太空運輸系統(tǒng)（STS）也就是公眾所熟知的航天飛機計劃。

航天飛機與之前的幾代載人飛船有很大不同，它擁有飛機的外形，體積及質(zhì)量大、技術(shù)含量高，最多可載7人且可重復(fù)使用。

航天飛機也是美蘇太空爭霸的結(jié)果。設(shè)計航天飛機的初衷是為了重復(fù)使用載人航天器，降低以往高昂的一次性載人發(fā)射成本。然而，事與愿違。

單架航天飛機造價約30億美元（以“奮進號”為標準），最初美國宇航局認為每架航天飛機都可以重復(fù)使用100次以上，每次任務(wù)平攤下來的成本低于3000萬美元。事實上，5架航天飛機共計僅進行了135次飛行，以每架飛機平均飛行27次計算，每次飛行的成本超過1億美元。當然這還沒有算上維護和檢修的成本。

即便不提成本，航天飛機也令美國的航天探索之路充滿了挫折坎坷，5架正樣航天飛機僅3架全身而退。1986年1月28日，挑戰(zhàn)者號航天飛機發(fā)射升空73秒后爆炸解體。2003年2月1日，哥倫比亞號航天飛機返回著陸時在得克薩斯州北部上空解體墜毀。兩次任務(wù)共造成14位航天員遇難。

▲ 世界第一次載人飛行任務(wù)，尤里·加加林在“東方1號”艙內(nèi)的照片。其頭盔上醒目的蘇聯(lián)“CCCP”是發(fā)射前緊急噴涂上的，以防止他在蘇聯(lián)偏遠地區(qū)著陸后被當成國外的空降間諜

▲ 用于進行DEMO-2試驗飛行的載人龍飛船

看到美國搞出了航天飛機，蘇聯(lián)也不甘人后，開展了雄心勃勃的暴風雪號航天飛機計劃。為了顯得比美國厲害，蘇聯(lián)航天飛機設(shè)計指標比美國的要高，這也造成了該項目燒錢不斷。該項目是蘇聯(lián)太空探索歷史上耗資最大的項目，在一定程度上加速了蘇聯(lián)解體的進程。

暴風雪號航天飛機共制造了5架正樣，僅有1架完工，在其生命周期中僅進行了一次軌道飛行任務(wù)。1988年11月15日，在由強大的能源號運載火箭發(fā)射3小時25分鐘后，暴風雪號航天飛機順利自動著陸在拜科努爾航天發(fā)射場。在這次堪稱完美的首飛后，由于缺乏資金，且蘇聯(lián)局勢江河日下，該項目最終被取消。

2002年5月12日，連日大雨造成廠房倒塌，摧毀了這唯一的一艘遨游過宇宙的航天飛機，令人無比唏噓。

2020年5月31日，載人龍飛船完成了DEMO-2首次載人試飛任務(wù)，以上就是所有人類載人航天史上有服役經(jīng)歷的載人航天器。我們可以看到明顯的遞變規(guī)律：發(fā)射質(zhì)量越來越大、功能越來越完善、航天員舒適度越來越高，并且在尋求重復(fù)使用、降低成本的新途徑。這就是各國積極發(fā)展新一代載人飛船的主要原因。

▲ 現(xiàn)場星艦MK1實物

新一代載人飛船

新一代載人飛船如萬花筒般井噴，在研飛船總計達6款，人類航天史上首次出現(xiàn)如此盛況。各航天大國以及私人航天公司都參與到了這一場必然的改革潮流中。

其中，有中國的新一代載人飛船、俄羅斯的鷹號載人飛船、美國的獵戶座載人飛船、美國波音公司的星際線飛船和美國太空探索技術(shù)公司的載人龍飛船，以及極具科幻色彩的太空探索技術(shù)公司正在研制的“星船”?！靶谴弊鳛橐豢钶d人-貨運兩用火箭，能否實現(xiàn)馬斯克的殖民火星夢想，讓航天愛好者充滿了無限遐想和期待。

5 月8 日，中國新一代載人飛船試驗船完成首飛并成功著陸。5月31日，美國太空探索技術(shù)公司的新一代載人飛船也進行了第一次載人飛行。

目前，各國新一代載人飛船研制都在按計劃有條不紊地推進。除俄羅斯的鷹號載人飛船研制進度不容樂觀外，其他幾款載人飛船都在緊鑼密鼓進行。在可預(yù)見的未來，世界載人航天將迎來新一輪高潮。