观察|美国载人航天发展如何?多点开花,多型飞船接连上天

澎湃新闻特约撰稿 唐军

2021-06-19 14:02 来源:澎湃新闻

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【编者按】
神舟十二号载人飞船发射成功引发了大众对载人航天的热议。目前,世界上只有中美俄具备独立将本国航天员送入太空的能力,但印度、伊朗等国也试图进入这一俱乐部。那么,美国、俄罗斯、印度等国载人航天发展如何?美国是目前世界上唯一一个同时研制装备了三种新一代载人飞船的国家。

美国是目前世界上唯一一个同时研制装备了三种新一代载人飞船的国家。

美国载人航天的三驾马车——“猎户座”、载人“龙”、“星际客机”都已进行飞行试验,载人“龙”飞船还成功进行3次载人航天发射,将10名航天员送入国际空间站。
美国是目前世界上唯一一个同时研制装备了三型载人飞船的国家,近地轨道载人和深空探测载人飞行项目并行推进,航天实力和技术仍然领跑世界。
近地轨道载人交给私营企业
1961年5月5日,艾伦·谢泼德搭乘“水星”号载人飞船进入太空,成为美国第一位进入太空的航天员。“水星”号是美国第一代载人飞船,也是世界上重量最轻的载人飞船,最大重量只有1.83吨,只能搭载一名航天员。由于“水星”号飞船性能无法满足美国下一步载人航天的需求,美国之后很快就研制出了“双子星”载人飞船,尺寸更大,重量增加到3.8吨,可搭载2名航天员。
上世纪70年代,美国开始研制航天飞机,没有继续研制载人飞船。这种可水平降落的航天器不仅尺寸大,载重量也大幅提升,成为美国上世纪80年代起至21世纪头10年航天员天地往返的唯一工具。但是两次事故以及高昂发射成本,让航天飞机最终在2011年退出历史舞台。从2011年至2020年,美国航天员前往国际空间站只能依靠俄罗斯的“联盟”载人飞船,水涨船高的“座位费”让美国宇航局也是无可奈何,直到SpaceX公司载人“龙”飞船的成功,才不用看俄罗斯的脸色。SpaceX公司的载人“龙”飞船。

SpaceX公司的载人“龙”飞船。

今年4月23日,SpaceX公司“猎鹰”9火箭携带载人“龙”飞船从卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心第39A号发射台发射升空,执行美国宇航局的商业载人运输计划下的第二次正式飞行任务,任务代号“机组”2,载人“龙”飞船上搭载了4名航天员。
2010年4月,美国公布的《国家航天政策》中,明确了未来将由商业部门提供近地轨道载人和货物运输服务。载人“龙”飞船就是这一政策的产物,当时一起竞争的波音公司的“商业载人航天系统”(CST-100)方案也获得合同。CST-100飞船首次飞行出师未捷。

CST-100飞船首次飞行出师未捷。

在载人“龙”飞船之前,SpaceX公司研制成功了“龙”货运飞船,为美国宇航局运送物资前往国际空间站。载人“龙”飞船外形上与“龙”货运飞船非常相似,也是由一个锥形的加压舱和圆柱形服务舱组成,载人“龙”飞船高6.1米,直径3.7米,重4.2吨,最多可以运载7名航天员。
2019年3月2日,载人“龙”飞船成功首飞,首飞没有搭载航天员。2020年5月30日,载人“龙”飞船首次进行载人试验发射,成功将美国宇航局2名航天员送入国际太空。这也是2011年航天飞机退役后,美国首次使用本国航天器独立将航天员送入太空。载人试验发射成功后,载人“龙”开始执行正式载人飞行任务,2020年11月15日,在代号“机组”1任务中,把 3名美国航天员和1名日本航天员送入太空,今年4月的发射是载人“龙”飞船第二次执行正式载人任务。
除了美国政府的订单,载人“龙”还获得了私人订单。上个月,SpaceX公司发布消息称,从公理空间公司那里拿到了3次私人载人航天飞行任务,将搭载航天员前往国际空间站。载人“龙”飞船多次成功验证了飞船的可靠性,可常态化执行美国低轨道载人飞行任务,摆脱对俄罗斯“联盟”飞船的依赖。
有道是几家欢乐几家愁,与顺风顺水的载人“龙”相比,波音的CST-100飞船发展之路可谓颇为坎坷。2019年12月,CST-100飞船进行了首次发射,却因为计时器问题提前返回地球,未能与国际空间站对接,对于波音公司来说,CST-100飞船若成功,可让当年被波音-737Max客机折腾得焦头烂额的波音公司改善形象,但最终结果是出师未捷,真可谓屋漏偏逢连夜雨。今年4月,波音公司宣布,其CST-100飞船的第二次试飞至少要等到8月底才能进行。载人“龙”飞船与国际空间站对接。

载人“龙”飞船与国际空间站对接。

除了传统的载人飞船,未来美国宇航局还可能使用航天飞机执行近地轨道载人飞行任务,让航天飞机东山再起的是内华达山脉公司。该公司研制的“追梦者”航天飞机能够运送多达5.5吨货物前往国际空间站,并能以平稳的跑道着陆方式带回逾1.85吨的货物。根据美国国家航空航天局的CRS-2合同,“追梦者”航天飞机将执行至少6次任务,向国际空间站提供货物补给、处置和返回服务。此外,蓝色起源公司的也正在研制载人飞船,增加美国宇航局的选项。
载人深空探测亲自上阵
6月14日,美国媒体报道称,美国宇航局完成了首个 SLS 重型火箭初级和两个助推器的组装,这是三个部件第一次结合在一起,该火箭今年秋天将进行首次发射,火箭搭载“猎户座”载人飞船。SLS重型运载火箭最大运载能力130吨,原计划在2018年首飞,但由于技术原因推迟到2020年,疫情的突然而至导致火箭首飞推迟至2021年。”猎户座“载人飞船返回舱返回地球。

”猎户座“载人飞船返回舱返回地球。

SLS 重型火箭和“猎户座”载人飞船是美国重返月球的重要工具,未来载人登月和载人登火都需要它们上阵。2017年底,时任美国总统特朗普签署“1号太空政策指令”(SPD-1),宣布美国航天员将重返月球并最终前往火星。2019年3月,时任副总统彭斯宣布2024年重返月球并命名为“阿尔忒弥斯”计划。该计划第一阶段任务中将有两名航天员在2024年登陆月球,包括一名女性航天员和一名男性航天员,登陆地点暂定月球的南极。若“阿尔忒弥斯”计划顺利实施,航天员将再次携带月球样品返回地球。
“猎户座”是美国宇航局牵头研制的新一代载人飞船。该飞船由洛·马公司研制,可用于近地轨道和深空的载人飞行任务。按照洛·马公司的设计,“猎户座”载人飞船是一个5米直径返回舱和一个多用途服务舱组成的大两舱式飞船,它可以容纳4名航天员进行长达21天的独立载人飞行,或是运输6名航天员前往国际空间站。“猎户座”载人飞船的锥形返回舱和“阿波罗”载人飞船相似,但体积大了2.5倍,它不仅满足从月球轨道高再入大气层的防热要求,甚至可以耐受火星任务高速再入大气层时苛刻的热环境。
2014年12月,该飞船进行了首次试飞,没有携带航天员。在“阿尔忒弥斯”计划中,“猎户座”主要执行将航天员送往运行在月球轨道的“门户”空间站,在这里换成登月着陆器进行载人登月,返回地球时候再搭乘飞船返回。
除了“猎户座”载人飞船,SpaceX公司的“星舰”也是未来深空探测的可能选择。“星舰”是该公司针对载人登月和载人登火的大型飞船,“星舰”高50米,直径9米,重约1300吨,安装有6台 “猛禽”动机,用于发射“星舰”的重型火箭高72米,直径9米,重3500吨,配备了28台“猛禽”发动机,近地轨道运载能力超过100吨。上个月,“星舰”原型机(代号SN15)成功进行高空飞行测试,从10千米高度落下成功软着陆。
现在,美国宇航局将近地轨道载人和货运飞船交给私营商业航天公司,自己将精力集中于载人深空飞行,而且还有SpaceX公司的“星舰”作为未来备选项。
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责任编辑:谢瑞强
校对:张艳
澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 神舟十二号,载人航天,空间站

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