世界航天新科技档案（二）未来飞船（上）

+ 刘进军

概述太空飞行——宇宙飞船

人类梦想能在太空中旅行，欣赏宇宙的奇观，探索宇宙的奥秘。1961年4月12日莫斯科时间上午9时07分，苏联 东方-1 号飞船将加加林送入太空。人类完成第一次太空飞行。加加林开启了人类航天时代，永垂人类文明史册。

宇宙飞船不但开阔了人类的视野，更让人类的思想飞向更远的空间，并为研发未来太空飞行器提供了蓝图和经验。

俄罗斯“进步 M-027M”货运飞船与“联盟”火箭分离

什么是宇宙飞船？

宇宙飞船，又称为太空船、太空飞船、太空梭等，是一种运送宇航员、货物到达太空并安全返回的航天器。宇宙飞船能基本保证宇航员在太空短期生活和工作，目前的飞船一般能乘坐2～3名宇航员，飞行几天到半个月。未来的宇宙飞船可以乘坐6～10名宇航员。

宇宙飞船分为载人飞船和无人飞船。载人飞船是将宇航员或太空游客送上太空、空间站的飞船。载人飞船又分为围绕地球飞行，进行科学实验的环球飞船；运送宇航员到月球考察探索的登月飞船；运送宇航员到火星、小行星等行星探索的星际飞船等。无人飞船分为试验飞船和货运飞船。货运飞船主要为空间站运送货物、科研仪器、食品和太空配件。

载人飞船：

载人飞船主要系统包括：结构系统、生命保障系统、温度控制系统、姿态控制与轨道控制系统、推进系统、通信与测控系统、电源系统、仪表与照明系统、返回着陆系统、宇航服、载人机动装置和救生系统等。

宇航员在飞船发射、返回和着陆时都是呆在返回舱内。返回舱内装有生命保障系统、控制和显示仪表、通信系统、测量和导航系统、着陆火箭、主降落伞和备用降落伞。返回舱内还有舒适的座椅，座椅是按每位宇航员的体形定制的。当宇航员到达国际空间站以后，由于将来返回时不一定乘坐同一艘飞船，因此他们要把各自特制的座椅也一起带上空间站。

各国载人飞船对比

货运飞船：

货运飞船是一种专门给空间站运送水、食品、氧气、燃料、零件、科研仪器等物品的飞船，只运货不载人。货运飞船有自动对接系统，可以与载人飞船、空间站和航天飞机自动对接。

各国货运飞船对比

【载人飞船的两种构型】

三舱式：俄罗斯联盟号、我国神舟系列等飞船采用

两舱式：未来的主流，猎户座、载人龙、星际线、联邦及我国新一代多用途飞船均采用

核动力飞船想象图

飞向更远

从某种意义上说，我们地球人都是太空旅行者，都在航天。我们的宇宙飞船就是地球，飞行速度每秒约30千米，每小时108000千米。因为技术原因，人类制造的宇宙飞船至今还没有飞出过太阳系，只在地球周围飞行，最远到月球。

科学家们设计了各种先进的宇宙飞船，还设想了各种更快、更先进的宇宙飞船。如原子能飞船、量子飞船、光子飞船、太阳帆飞船、离子体飞船等，用速度追赶时间。人类将启航飞往火星和小行星。

"猎户座"多用途飞船

告别月球50年了！何时重返月球？

猎户座 是一种多用途载人飞船，是美国宇航局和欧洲太空局联合建造的一种星际飞船。它的科学目标是：搭载4～6名宇航员，超越地球轨道，飞往空间站、月球、小行星和火星，促进人类太空探索。

飞船参数

“猎户座”飞船重量大约25吨，

少于“阿波罗”指令舱和服务舱30吨的重量。

“猎户座”多用途途飞飞船船

从2006～2015年财政年度,“猎户座”计划已经花费了120亿美元，相当于811亿人民币。

集航天先进技术于一身

承载着美国“重返月球”梦想的“猎户座”飞船，采用了当下航空航天各种先进技术。

· 玻璃驾驶舱：源于“波音-787”梦幻飞机的数字控制系统。

· 外壳：采用航天飞机外部燃料箱使用的铝锂合金。

· 防热材料：采用硅纤维和树脂组成的蜂窝玻璃纤维和酚醛树脂。

· 降落伞：基于“阿波罗”和航天飞机固体火箭助推器的降落伞。

· 对接系统：为了让“猎户座”飞船与其他航天器交会对接, 它将配备万能的对接系统。

· 发射逃生系统：采用玻璃纤维的“增强保护盖”，以保护飞船符合空气动力学和冲击应力。

· 逃生系统：在上升和再入时，比航天飞机安全10倍。

· 模块化和通用化：为了让“猎户座”变成百变神通，飞船的所有部件都被设计成尽可能模块化和通用化。科学家认为：21世纪30年代的火星航行时代，“猎户座”可以随着新技术的出现而迅速升级。

“猎户座”飞船与逃逸系统

“猎户座”飞船与第三级火箭

制造：国际合作

“猎户座”飞船是个混血儿，已经建造了3艘。它的指令舱由洛克希德·马丁公司设计，位于新奥尔良州的米修德装配厂建造。服务舱由欧洲太空局设计,欧洲空中客车防御与空间公司建造。

已进行的试验飞行

2014年12月5日,“猎户座”飞船搭乘“德尔它-4”重型火箭，进行首次无人发射试验。它飞行了4小时24分钟，达到5800千米高度和8.9千米/秒速度, 测试了防热盾、降落伞、抛弃组件和计算机。返回舱溅落在太平洋上，非常成功。

何时飞向月球和火星？

美国宇航局计划：2020年，“猎户座-1”号飞船将搭乘“太空发射系统-1”重型火箭，从肯尼迪航天中心飞往绕月轨道，执行约25.5天的环月飞行任务。2022年，“猎户座-2”飞船将搭载4名宇航员，从地球出发，飞往月球，执行约9天的探月任务。2030年后，“猎户座”号从地球出发，飞向火星。

“猎户座”飞船与登月舱

未来，美欧将建造月球轨道平台，环绕月球运行。“猎户座”飞船停靠在其左侧。

“载人龙”载人飞船

2010年，美国太空探索技术公司开始研制第二代飞船 龙-V2 飞船，又名 载人龙”（Crew Dragon）。2010年，“载人龙 的研发费用为8～10亿美元。“载人龙 飞船的科学目标是将人类和货物运送到低地球轨道、国际空间站和太空移民。

参数表

“载人龙”外形

“载人龙”内部和座椅

超强运载能力:

“载人龙”的运载能力很强，到国际空间站为3310千克，返回地球时运载高达2500千克的废物。在重新进入地球时，“载人龙”的重力加速度为3.5G。“载人龙”的推进器很威猛：8台超级德拉科推进器，按4对方式放在飞船四侧，称为“喷气背包”；18台德拉科机动推进器，推进剂为四氧化二氮和甲基肼。

“载人龙”载人飞船与“龙”货运飞船有很大不同。“载人龙”的太空舱里面是7个舒适的座椅；四侧安装推进器，这可以作为发射逃逸系统或推进着陆系统；它具有更大的舷窗，新的飞行计算机和航空电子设备，以及重新设计的太阳能帆板。

2019年，“载人龙”飞船三视图

“载人龙”载人飞船

“龙”快递，使命必达：

“载人龙”飞船主要执行向国际空间站运送乘员和货物、太空旅游，以及发射卫星和运送卫星，甚至飞往月球和火星。当返回地球着陆时，“载人龙”飞船打开降落伞减速并在海上降落。“载人龙”飞船最大的优势是：重复使用，多次飞行，至少10次，不过根据美国宇航局这个客户的要求，“载人龙”飞船现在只允许一次性使用。

重要节点：

2014年5月29日，在美国太空探索技术公司总部加利福尼亚州霍桑，将“载人龙”飞船向公众展示。2015年6月，“载人龙”飞船完成了发射中止试验。

2015年11月24日，“载人龙”飞船进行了悬停试验。

首次飞行：

2019年3月2日，“载人龙”飞船首次飞行，进行无人试验飞行。飞船测试了与国际空间站的进近和自动对接程序。

虽然这次飞行没有载人，但所有流程都按照实际任务情况走一遍。图为充满未来感的乘员通道。

发射前的“载人龙”与猎鹰九号火箭

身穿太空探索技术公司设计的新款太空服的假人，作为此次飞行的唯一乘客。

2018年，“载人龙”飞船的4名宇航员合影（左起）：道格·赫利、罗伯特·贝恩肯、迈克尔·霍普金斯和维克托·格洛弗。

“龙”快递员：

2018年8月3日，NASA公布了九名宇航员将成为首批搭载太空探索技术公司（SpaceX）的“载人龙”飞船和波音CST-100载人飞船“星际线”（Starliner）的宇航员，包括2名女宇航员。

太空探索技术公司原计划2019年7月使用“载人龙”飞船搭载2名宇航员进行首次载人飞行。美国宇航局宇航员罗伯特·贝恩肯（Bob Behnken）和道格·赫利（Doug Hurley）将搭乘“载人龙”飞船搭乘第一个航班，飞往国际空间站，进行为期14天的试验飞行任务。罗伯特·贝恩肯以前是STS-123和STS-130航天飞机任务的飞行专家。道格·赫利曾在STS-127任务和最后一次航天飞机任务——STS-135任务中担任飞行员。计划在完成首次载人验证性飞行试验之后，维克托·格洛弗(Victor Glover)和迈克尔·霍普金斯(Mike Hopkins)将搭乘“载人龙”前往国际空间站执行长期任务。

目前，“载人龙”正与“星际线”展开激烈竞争：看谁首先载人飞上太空，前往国际空间站。它们将成为自2011年航天飞机退役以后，第一艘搭乘美国人飞行的美国飞船。“载人龙”飞船将为国际空间站客运飞行铺平道路。这是商业载人飞船的第一个里程碑。

“载人龙”飞船准备对接