各國新飛船催生載人航天新高潮

文/常飛

▲ 載人龍飛船

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，美國太空探索技術公司的新一代載人飛船也進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，現在有多少類型的飛船正在推進研制？它們各自又有哪些特點呢？

掀起新一輪研制熱潮

我們先來談談這一輪載人飛船研制熱潮的時代背景。

這一輪研制熱潮的先行者是美國。當美國政府和美國宇航局把載人探索活動的重點從近地軌道轉向深空后，就催生了3 種載人飛船。

首先就是美國宇航局用來執行深空探索、登月乃至火星任務的獵戶座飛船。而近地軌道載人飛行的任務他們則打算交給私營企業，由此誕生了太空探索技術公司的載人龍飛船和波音公司的星際線飛船。這樣一來，美國目前就有3 種正在研制的新飛船了。

對于俄羅斯來說，雖然聯盟號飛船的性能可靠，技術成熟，但它畢竟是上世紀70 年代的技術底子，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。但當時因該方案的難度太大，再加上歐空局的退出，致使該項目不了了之。取而代之的是2013 年啟動的新一代飛船“鷹”。

“鷹”雖然比“獵戶座”小一點，但任務基本一樣，都是瞄準登月飛行而設計的。按照俄羅斯官方公布的計劃，“鷹”將在2023年進行第一次無人飛行，2025 年進行第一次載人飛行，2026 年進行月球軌道飛行。但由于國家財力有限，“鷹”的研制進度并不樂觀。

綜上所述，在美國載人重返月球、國際空間站商業化的驅動下，美國和俄羅斯的載人飛船研制迎來了新的高潮。

中國的新一代載人飛船則主要是為自主空間站計劃服務。按照中國空間技術研究院載人飛船系統副總設計師馬曉兵的介紹：新一代載人飛船能適應載人和載貨等多種任務，滿足中國近地空間站運營任務，是高安全、可重復使用的載人天地往返運輸飛行器。飛船采用了新型防熱材料、雙層返回艙結構、群傘減速、氣囊緩沖回收系統、無毒發動機、大型表面張力儲箱等一系列新技術。

或許有航天愛好者會發現，上文似乎還漏掉了一種重要的飛船——太空探索技術公司正在研制的“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想了豐富的應用場景：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之間飛行。不過“星船”自從制造出第一艘原型機到現在，研制工作從來沒有順利過。

各國新飛船任務迥異

上述這些各具特色的新飛船各自有著不同的任務目標。

▲ 獵戶座飛船剖面圖

▲ 太空探索技術公司殖民火星的“星船”

根據美國宇航局發布的各種文獻顯示，獵戶座飛船的用途絕不僅僅是飛到國際空間站或月球，它所承擔的任務可以分成3 個方面來解讀。

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域。在這個廣大的區域中有一個叫做第二拉格朗日點的重要位置。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，就會繞著一個環形軌道，也就是所謂的光暈軌道飛行。

按照美國宇航局的設想，要在那里設置一個地月軌道空間站，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，乘坐飛船先抵達地月軌道空間站，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從地球前往火星的人員運輸任務。雖然美國宇航局還沒有最后確定火星飛船的總體結構，但是它顯然不可能從地面整體直接發射，而會采取和國際空間站同樣的一段一段地發射入軌組合的方式，再前往火星。當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，和它對接在一起，然后前往火星。

▲ 俄羅斯鷹飛船

太空探索技術公司的載人龍飛船和波音公司的星際線飛船其任務就相對簡單了，只是完成從地面到近地軌道載人空間站的天地往返運輸工作。馬斯克一度打算把載人龍飛船擴展成登月飛船甚至火星飛船，還考慮過把載人龍飛船設計成能夠在火星上長期居住的居住艙，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的新一代載人飛船定位比較相似，首先是替代老型號飛船完成近地軌道的人員往返任務，其次也要完成從地球到月球的人員運輸工作。當然，無論是俄羅斯的還是中國的新一代飛船，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該也是一樣的。

疫情對新飛船研制的影響如何？

就在上述幾種新飛船的研制進入關鍵節點時，新冠肺炎疫情讓全世界都放緩了腳步。

美國從美國宇航局到航天私企都采取措施，盡量避免人員聚集。雖然重點科研活動還在推進，但整個載人航天活動進度受到沖擊已經是不可避免的事情。

按照計劃，獵戶座飛船要在2021年進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，美國宇航局的大部分機構都已經進入了居家辦公的狀態，效率嚴重降低。

“星際線”所面臨的問題就更復雜了。該飛船2019 年12 月進行的一次試驗飛行失敗，隨著事故調查的深入，發現飛船存在大量的軟件錯誤。

俄羅斯的鷹飛船，其任務計劃表相對寬松，它最大的問題并不是疫情，而是火箭。

▲ 獵戶座飛船在廠房

▲ 正在進行測試的龍飛船

按照計劃，“鷹”可以用“羅斯M”“安加拉A5”“聯盟5”3種火箭發射。但“羅斯M”已經下馬，“安加拉A5”第一次亞軌道飛行已經過去了6 年多，一直沒有再發射過。據悉，俄羅斯在2020年為“安加拉A5”安排了5次飛行任務，具體實現情況還有待觀察。而“聯盟5”的發展非常低調，俄羅斯政府對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還不得而知。

由于中國在疫情防控方面的舉措有力，新一代飛船的生產試驗受到的影響比較小。5 月8 日，中國新一代載人飛船試驗船搭乘長征五號B 運載火箭如期完成了首次飛行任務，實現了空間站階段飛行任務首戰告捷，拉開了中國載人航天工程“第三步”任務序幕。

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

總體來說，今年是全球載人航天的關鍵一年。如果航天科研工作者們能頂住疫情和技術挑戰，把這一年的工作按計劃完成，那么本世紀20 年代，我們將迎來載人飛行活動的一個新高潮。