2014年世界載人航天回顧

龐之浩（北京空間科技信息研究所）

2014年，世界載人航天活動有一些新的亮點，但也發生了2次重大事故。美國除了在“國際空間站”（ISS）首次試驗成功3D打印，恢復暫停了1年多的太空行走，以及發射商用載貨型“龍”（Dragon）飛船外，商用“天鵝座”（Cygnus）貨運飛船也開始正式執行空間站貨運補給任務，其“獵戶座”（Orion）飛船的首次成功發射在全球產生了重要影響；不過，“天鵝座”貨運飛船和太空船－2 （SpaceShip Two）亞軌道空間旅游飛行器各出現了1次發射爆炸事故，犧牲了1名飛行員。為商用載人航天蒙上了陰影。俄羅斯的載人航天還是中規中矩，定期發射了4艘載人飛船和4艘貨運飛船，并把第1位進駐“國際空間站”的俄羅斯女航天員送上太空。歐洲為空間站發射了最后1個“自動轉移飛行器”（ATV），意大利首位女航天員與空間站的第一臺咖啡機一起上天時比較吸引眼球。印度成功利用地球同步衛星運載火箭－MK3（GSLV－MK3）發射了一個無人乘員艙樣機，執行了亞軌道飛行試驗任務。中國雖然在2014年沒有發射載人航天器，但成功進行了月宮－1為期105天的科學實驗，標志著月球基地生命保障人工閉合生態系統地基實驗裝置月宮－1成功完成我國首次長期多人密閉實驗。

1 美國喜憂參半

站上工作順利

1月8日，奧巴馬政府批準美國航空航天局（NASA）將“國際空間站”使用壽命至少延長至2024年。美國稱，“國際空間站”的延壽將有助于NASA及其他航天機構實現眾多關鍵目標，使“國際空間站”的價值最大化。

3月13日，“國際空間站”航天員與NASA先進技術中心（ATC）的工程師們驗證了天地協同控制“國際空間站”機器人的技術，這是遠程協同控制機器人技術的首次驗證試驗。取得這項技術突破，使航天員與機器人共同在深空工作成為可能。在驗證試驗中，“國際空間站”美國航天員卡倫·尼伯格（Karen Nyberg）與地面工程師利用3D用戶界面協同操作了“國際空間站”上的“同步位置保持、機動和重定位試驗衛星”（SPHERES）機器人。

美國航天員和“同步位置保持、機動和重定位試驗衛星”機器人

4月2日，NASA宣布，受美俄兩國在烏克蘭局勢中的緊張關系影響，暫時停止與俄羅斯聯邦航天局（Roskosmos）的大部分合作。不過，在“國際空間站”項目上，美俄還會繼續共同努力，以維護空間站的連續安全運行。

4月12日，“國際空間站”外部一臺備用電腦出現故障，但主電腦仍正常工作，“國際空間站”運行及6名駐站航天員的安全沒有受到影響。4月23日，美國航天員里克·馬斯特拉基奧（Rick Mastracchio）和史蒂夫·斯瓦森（Steve Swanson）成功進行了太空行走，修復了這臺故障電腦。此次太空行走“干凈利落”,只持續了1h36min，比預定時間提前了1h。

5月29日，“國際空間站”第40/41長期考察組飛赴空間站時攜帶了一雙由Xsens科技公司最新研發的“智能型涼鞋”（ForceShoes），其將有助于NASA收集資料，研究航天員在“國際空間站”上利用先進電阻鍛煉設備（ARED）進行鍛煉時身體所承受的力量負荷。

美國利用新型激光通信裝置成功從“國際空間站”向地球傳送高清晰度視頻，成功完成一種能極大改變未來太空通信的技術演示試驗

6月5日，NASA利用新型激光通信裝置成功從“國際空間站”向地球傳送高清晰度視頻，這一技術演示可能有助于顛覆未來深空任務的通信方式，可以滿足未來火星等任務中研究人員的需求。該演示名為“激光通信科學光學載荷”（OPALS）。這段175Mbit的視頻名為“你好，世界!”僅用3.5s就完成了傳送，數據傳輸速率達到50Mbit/s，而用傳統技術下載至少需要10min。

6月10日，“國際空間站”第40長期考察組指令長斯瓦森向休斯頓地面控制中心報告，在俄羅斯星辰號（Zvezda）服務艙的一個小孔中冒出了一些煙霧。幸運的是，地面控制人員做出及時反應解決了問題，使6名航天員免于遭受意外。根據規定，地面控制中心啟動了緊急程序，與俄羅斯通風系統進行了隔離。此后斯瓦森再次報告，煙霧快速消散，沒有對乘員造成危害。俄羅斯認為產生煙霧的原因是俄羅斯艙段水回收系統單元出現故障。“國際空間站”上的航天員取下了該設備，安裝了風扇和過濾器祛除煙霧，還用氣體檢測儀對“國際空間站”進行了排查。

6月13日，“國際空間站”第40期長期考察組的6名航天員完成了為期1周的醫療與生理實驗、空間站系統維護工作，并為6月19日的出艙活動做好了準備。德國航天員亞歷山大·格斯特（Alexander Gerst）用不同的樣品做了燃燒與熄滅試驗，這將改善航天器材料的選擇與飛船火災事故的處理方案，并為科學家提供了更好的計算模型，幫助改進地球上的火災探測與滅火系統的設計。

8月12日，“機器人燃料加注任務”（RRM）第二階段第二批硬件由歐洲自動轉移飛行器－5運抵“國際空間站”，它包括一個任務板和一個“維帕”（VIPIR）探測儀。至此，“機器人燃料加注任務”第二階段所需硬件已全部運抵“國際空間站”。“機器人燃料加注任務”第二階段試驗包括三方面：低溫液體再加注任務；近距和中距檢測任務；其他附帶任務。

9月18日，“國際空間站”α磁譜儀－2（AMS－2）項目團隊公布了最新研究成果。其測量表明，暗物質可能存在。暗物質碰撞產生過量正電子有6個特征，其中開始點、上升速率、最高點等5個特征都已被α磁譜儀－2測量到，最后1個特征就是要測量正電子產生率會不會突然下降。該項目首席科學家丁肇中說，如果會很快下降，一定是暗物質跟暗物質對撞產生正電子，因為暗物質能量有限，達到一定能量以后就不可能再產生正電子，所以會突然下降。

10月7日，美國航天員里德·懷斯曼（R e i d Wiseman）和德國航天員格斯特出艙執行太空行走任務，整個過程歷時6h13min，完成了預定的所有任務。他們將一個1年前失效的冷卻泵（相當于雙門冰箱大小）從臨時儲藏區轉移至永久固定的凹槽里—尋求號（Quest）氣閘艙外的外部存儲平臺－2（ESP－2），還裝配了外部存儲平臺－2上的可調式抓桿；接著，更換了命運號（Destiny）實驗艙外“外部電視攝像機組”（ETVCG）上的一只燈，把“移動運輸裝置繼電器組件”（MTRA）安裝到命運號正上方的S0桁架上，該組件可為“移動基座系統”（MBS）提供“持續作用”的電源。他們還為命運號右上方的機器臂移動裝置安裝了一個功率繼電器，以提供備用動力。在2位航天員進行太空行走時，美國航天員巴里·威爾莫爾（Barry Wilmore）在艙內操縱空間站機械臂，協助2人完成太空行走任務。這是1年多來NASA首次在“國際空間站”外進行例行維護作業。2013年7月，一名意大利航天員在太空行走時因頭盔漏水幾乎窒息，此后，美國主導的太空行走被叫停。1年來，美國改進了艙外航天服的水冷卻系統和電池，為重新太空行走掃清了障礙。這次，懷斯曼和格斯特使用的頭盔裝有吸水墊和在漏水時用的臨時呼吸管，以及由貨運飛船送來了可在艙內關閉的替代電池。

用“國際空間站”上的“獨眼巨人”發射“專用廉價衛星”

10月15日，美國航天員懷斯曼和威爾莫爾出艙執行太空行走任務。他們進行了6.5h的艙外活動，更換了“國際空間站”右舷桁架上一個5月份損壞的電壓調節器，還重新布置了一些外部攝像裝置，為未來停泊美國商業載人飛船做準備。

11月28日，在“國際空間站”外部，美國海軍的“專用廉價衛星”（SpinSat）由綽號為“獨眼巨人”（Cyclops）的新型衛星部署系統發射，這是首次使用該新型部署系統試射衛星。此前，“國際空間站”已使用小衛星軌道部署器（SSOD）多次部署質量不到4.54kg的微型立方體衛星。“獨眼巨人”的正式名稱為“軌道有效載荷系統的空間站一體化動能發射器”（SSIKLOPS），它能發射質量100kg的衛星，可作為更大型、更有能力的衛星發射平臺。航天員威爾莫爾和特里·沃茲（Terry Virts）通過操縱“獨眼巨人”部署“專用廉價衛星”，對新系統進行了驗證。

“天鵝座”遭遇失利

2014年，美國軌道科學公司（OSC）發射了3艘“天鵝座”貨運飛船，其中第3艘因火箭故障發射失敗。

1月9日，“安塔瑞斯”（Antares）火箭成功將“天鵝座”飛船送入太空，執行首次“國際空間站”貨運補給任務。該飛船裝載了1260kg的食品、備用零部件和科學實驗設備以及28顆“鴿群”（Flock）3U立方體衛星等貨物。1月12日，它飛至距“國際空間站”9.144m時，被第38長期考察組指令長麥克·霍普斯金（Mike Hopkins）和日本航天員若田光一（Koichi Wakata）用長17m的加拿大機械臂－2（Canadarm－2）捕獲，與“國際空間站”和諧號（Harmony）節點艙朝向地球的一面對接。2月18日，“天鵝座”飛船與和諧號節點艙分開，2月19日在太平洋上空焚毀。

7月13日，“安塔瑞斯”火箭成功將“天鵝座”飛船送入太空，執行第2次“國際空間站”貨運補給任務。該飛船裝載了1.5t貨物，包括食物以及28顆“鴿群”衛星、“同步位置保持、機動和重定位試驗衛星”和裝備了外向制動系統（exo-brake）的技術教育衛星－4（TechEdSat－4）。7月16日，“天鵝座”飛船與“國際空間站”對接。8月15日，飛船與“國際空間站”分離，返回墜入在太平洋海域。

10月28日，“安塔瑞斯”火箭擬將“天鵝座”飛船送入太空，執行第3次“國際空間站”貨運補給任務。但該火箭發射6s后第一級發生爆炸, 火箭連同飛船墜落地面后再次爆炸，船箭俱毀。該次爆炸對沃洛普斯島上的發射設施造成了一定的損壞，但未造成人員傷害。此次是“安塔瑞斯”火箭的首次夜間發射，也是NASA開展太空飛行商用計劃項目以來發生的第一次大事故，損失超過2億美元，雖然保險公司將賠付2億美元，但并不包括巨額的發射場維修費用。事后，軌道科學公司和NASA馬上開始對事故原因進行深入調查。（詳情請看本期另文）

“龍”飛船完成任務

4月18日，獵鷹－9v1.1（Falcon－9v1.1）火箭成功將“龍”飛船送入太空，執行第3次“國際空間站”貨運補給任務。該飛船裝載了2.3t貨物，包括一套新航天服、航天服替換配件、急需的食品、機器人航天員－2（Robonaut－2）的雙腿、一群配對的蒼蠅、私人包裹以及供150多項科學實驗使用的設備等。其中有“蔬菜生產系統”，用于觀察紅葉生菜苗能不能在太空里好好生長；“公眾及院校研究人員在‘國際空間站’共同完成的生物生態學研究”（MERCCURI）項目的微生物樣本，用于研究微重力環境會對微生物有何影響，然后由“龍”飛船送回地面。此外，還有蛋白質晶體測試及其他太空科學進步中心（CASIS）科學項目、空間激光通信系統、啦啦隊科學項目、微型手機衛星（PhoneSat2.5）等。

在奔向“國際空間站”途中，獵鷹－9v1.1火箭還順便施放了5顆立方體衛星進入太空。4月20日，“龍”飛船與“國際空間站”對接。5月18日，載有1.5t貨物的“龍”飛船與“國際空間站”分離，5.1h后墜入加利福尼亞海岸以西約480km的太平洋海域，等待在那里的太空探索技術公司人員將其打撈上船。

此次發射還成功進行了獵鷹－9v1.1火箭第一級在受控狀態下的海面降落試驗。在發射3min后，第一級火箭分離，此時它攜帶的部分發動機重新點火以減速制動。當第一級火箭快要落入大西洋時，它的另一臺發動機點火減速，此時火箭上的4條由碳纖維和鋁蜂窩板制成的著陸支架（高約7.62m）展開，從而平穩落水。這一測試的主要目的是收集數據，分析能否在陸地上進行類似測試，最終目標是研制出可重復使用的火箭。這是太空探索技術公司第一次利用裝有著陸支架的火箭執行航天發射任務，實踐證明，著陸支架對火箭上升段沒有任何影響。對于太空探索技術公司創始人兼CEO馬斯克（Musk）推動的這項火箭重復利用技術，國際發射市場上還沒有一家競爭對手看好它在短期內的技術可行性及經濟潛力。在一些競爭對手看來，獵鷹－9火箭的完全回收方案是天方夜譚。

5月30日，美國太空探索技術公司發布第二代“龍”飛船（Dragon V2，又叫載人型“龍”飛船），這是首個由私營公司推出的載人飛船，一次最多可運送7名航天員前往空間站。根據NASA和太空探索技術公司的規劃，載人型“龍”飛船有望在2017年正式飛往太空。據馬斯克介紹，它可以返回地球并能像直升機一樣精確地降落在任何地面，并且能快速地重復使用，只需要重新注入推進劑就行。與載貨型“龍”飛船相比，載人型“龍”飛船在熱防護上有所改進，在返程穿過大氣層時能為航天員提供更好的保護。其具有發射中止的“超級天龍”（SuperDraco）推力器由3D打印而成，這是首款投入使用3D打印的飛船推力器。

9月21日，獵鷹－9v1.1火箭成功將“龍”飛船送入太空，執行第4次“國際空間站”貨運補給任務。該飛船載有2.5t貨物，包括食物、示范性技術產品以及供255項科學實驗使用的設備，其中包括首臺微波爐大小的3D打印機。“龍”飛船還攜帶20只小鼠進入太空，這是該飛船首次搭載活的哺乳動物。此外，還送去了一臺海洋風監測儀器，它獲得的數據將有助于颶風預報。9月23日，“龍”飛船抵達“國際空間站”。

首臺太空3D打印機由美國太空制造公司（Made in Space）研制，使用熱塑性（ABS）塑料，即生產樂高積木的材料，用于對在太空制造零件和工具進行驗證測試，可以打印10cm×5cm大小的物品。它裝在空間站微重力科學操作箱（MSG）內，打印了第一批工程測試樣品（21個），然后將這些樣品和3D打印機送回地面，與發射前該打印機在馬歇爾航天飛行中心打印的樣品進行比較、分析，測試打印機質量，從而驗證在微重力下的打印機和擠壓工藝。如果一切順利，2015年將把1臺商用3D打印機再次送到“國際空間站”并永久安置，以制造更多材料或者更大外形尺寸物品，為航天提供一種快速、成本有效獲得硬件的方式，降低太空探索所需要的時間、財力和火箭發射次數，開啟太空制造時代。

美國航天員威爾莫爾展示在“國際空間站”上用 3D打印機制造的首個零部件

11月24日，地面控制人員向“國際空間站”3D打印機發出指令，制造出首個打印部件，即3D打印機的外殼面板，上有Made In Space的字樣。這驗證了太空3D打印機能夠制造自身的替換零件，意味著“國際空間站”將可能實現自己打印所需的替換零部件。11月25日，航天員威爾莫爾從打印機上取出生產好的零部件并進行檢查。在太空打印的零部件比預期更堅固，這可能意味著層與層之間的粘合在微重力環境中有所不同，研究團隊將隨著未來部件的打印進一步研究這個問題，并繼續進行太空打印試驗。在目前送上軌道的物件中，大約有30%能夠通過3D打印技術來制造。在“國際空間站”中，通過3D打印技術可制造多種物體，比如微型衛星。這項技術對未來移居火星者而言也是至關重要的，能夠減少對地球貨物補給的依賴，并提升探索的自持力。除了增強支持力外，太空3D打印技術也能夠提升應對各種突發事件的能力。未來，人類將在月球上建立基地、準備登陸火星，太空3D打印技術是必不可少的，能夠就地取材然后制造出所需要的部件。

10月25日，“龍”飛船攜帶小鼠和其他貨物墜落在加利福尼亞海岸以西約480km的太平洋海域。攜帶小鼠上天是為了研究微重力對動物的影響。對運回的物品進行研究，可能有助于研制效能更高的太陽能電池和以半導體為主要材質的電子設備，培植更適合太空環境的植物，并提高可持續性農業生產水平。

執行第5次“國際空間站”貨運補給任務的“龍”飛船，原定12月19日由獵鷹－9v1.1火箭發射，但在測試中發現“一些問題”，所以發射推遲到2015年1月10日。

太空船－2機毀人亡

1月10日，美國斯卡爾德復合技術公司（Scaled C o m p o s i t e s）為英國維珍銀河公司（V i r g i n Galactic）研制的太空船－2亞軌道空間旅游飛行器，在加利福尼亞州莫哈維地區完成第3次超聲速飛行試驗。該飛行器先由白騎士－2 （WhiteKnight Two）航空飛機送入14km的高空釋放；然后，太空船－2的火箭發動機隨即啟動并工作了約20s，使它首次爬升到了21.6km的新高度，速度突破了音障，達到1715km/h；最終在莫哈韋航空航天港3660m長的跑道上降落。

10月31日，太空船－2在試驗中墜毀，一名飛行員遇難，另一名飛行員受傷，損失達5億美元。遇難的飛行員叫邁克爾·阿爾斯伯里（Mike Alsbury），現年39歲，跳傘生還的飛行員叫彼得·西博爾德（Peter Siebold），現年43歲，事故原因尚在調查中。在這次飛行中，采用單臺固液混合火箭發動機推進的太空船－2由白騎士－2攜帶至15km高度（用了50min）后與白騎士－2分離，啟動其固液混合發動機。2min后，太空船－2出現異常，最后墜落地點位于航空航天港以北40km處。英國維珍銀河公司的太空游項目并非首次發生事故，2007年，太空船－2火箭發動機在進行測試時爆炸，3人死亡。自2010年至今，太空船－2已進行了數十次試飛。

以前的試飛均使用以端羥基聚丁二烯作為固體燃料的發動機，它由美國內華達山脈公司（SNC）研制。2014年5月份，維珍銀河公司宣布將采用自行研制的一種基于聚酰胺塑料作為固體燃料的新型固液混合火箭發動機。可是在10月31日的發射中，首次使用的這種采用新燃料的發動機剛一點火就出現異常。10月31日，美國國家運輸安全委員會（NTSB）組成工作組前往莫哈維調查此次事故，美國聯邦航空局也將調查此次事故。

11月2日，美國國家運輸安全委員會召開新聞發布會稱，太空船－2的“羽毛飄”（feathering）系統被提前啟動了，該系統用于在太空船－2再入大氣層時減速，而飛行員阿爾斯伯里誤觸了此系統。但真正的原因目前還不能確定。

英美合作研制的太空船－2墜毀后的殘骸

太空船－2目前仍處于試飛階段，尚未獲得商業運營許可。英國維珍銀河公司現已收到大約700多個想乘太空船－2上天的訂單，票價為每人25萬美元，總訂金約9000萬美元。英國維珍銀河公司創始人兼董事長布蘭森（Branson）原定和兒子一起在2015年乘太空船－2完成首次太空旅游飛行。該公司計劃生產5架左右的太空船－2，打造全球第一個航空港。維珍銀河公司原計劃在2015年進行首次亞軌道商業飛行，但此次事故的發生恐令其商業太空旅行計劃會無限期延后。

“獵戶座”一路順風

1月、6月、8月，“獵戶座”的降落傘系統先后進行了3次測試。

2月18－21日，“獵戶座”的乘員艙進行了第1次濺落回收試驗。

4月11日，“獵戶座”通電進行了綜合系統測試。

4月17－24日，“獵戶座”進行了振動測試，測試模擬了飛船首次飛行中將經歷的振動情況。

5月27日，歐洲航天局（ESA）完成了美國“獵戶座”服務艙的初步設計審查。ESA負責“獵戶座”的服務艙，它采用歐洲“自動轉移飛行器”技術。

8月3日，NASA與美國海軍合作完成了對“獵戶座”的第2次濺落回收測試，測試了“獵戶座”在海洋降落的能力。

9月30日，完成了“獵戶座”發射終止發動機點火裝置測試。

12月5日，德爾他－4H（Delta－4H）火箭成功將首艘“獵戶座”無人試驗飛船送入太空，本次任務代號為探索飛行測試－1（EFT－1）,耗資超過了3.7億美元。該飛船由美國洛馬公司研制，是自“阿波羅”（Apollo）登月計劃結束后第一種能夠將航天員送往深空的飛船，邁出了載人探索火星的第一步。

“獵戶座”乘員艙與“阿波羅”指令艙相近，但體積更大。它高約3.35m，寬5m，質量21.3t，內部空間比“阿波羅”大2.5倍，并可重復使用10次。該飛船的一個設計特點，就是將操作臺從傳統的控制器換成了觸摸顯示屏，減少了質量和燃油損耗。它可同時搭載6名航天員飛往空間站，或同時搭載4名航天員飛往月球。最終，美國將用改進的“獵戶座”和使用推力更大的“航天發射系統”（SLS）重型火箭承載航天員執行飛向小行星、火星以及更遠太空的任務。

首艘“獵戶座”裝有近1200個傳感器，用于測量所有方面的參數，全面測試了“獵戶座”的防熱罩、降落傘和其他系統的性能，以進一步改進“獵戶座”的設計。在升空6min15s時，其發射中止系統（LAS）分離；升空1h55min26s時，飛船完成繞地球1圈飛行，第3級火箭二次點火將“獵戶座”推向更遠的太空；升空2h5min時，“獵戶座”進入具有強烈輻射的范愛倫（Van?Allen）輻射帶，目的是測試飛船的抗輻射能力；升空3h5min時，“獵戶座”爬升至5790km的軌道最高點，這一高度比空間站軌道高15倍，目的是讓飛船在返回大氣層時能夠具備足夠的高速，從而模擬未來從深空返回時的真實環境條件，以此來對飛船隔熱、大氣再入等一系列方面的設計性能進行檢驗；升空3h23min41s時，乘員艙和服務艙分離，準備再入大氣層；升空3h30min時，“獵戶座”第2次穿越范愛倫輻射帶；升空4h13min35s時,飛船以32000km/h的速度再入大氣層，開始進入“黑障區”；升空4h13min41s時，“獵戶座”完全進入“黑障區”，通信中斷；升空4h15min03s時，飛船經歷最熾熱階段，表面溫度高達2200℃；升空4h16min05s時，“獵戶座”通信重新建立；升空4h19min31s時，一級減速傘展開，為飛船減速；升空4h20min38s時，桔色和白色相間的主減速傘展開，傘徑達35m；升空4h23min20s時，返回艙以32km/h的速度濺落太平洋，等待打撈回收。

“獵戶座”以超過32000km/h的高速再入大氣層時，經受了2200℃的高溫考驗。此后，在大氣摩擦力作用下，利用氣動減速使“獵戶座”的速度降至483km/h，然后通過降落傘將速度降至32km/h。最終，飛船乘員艙在距加利福尼亞州圣地亞哥西南960km的太平洋海面安全濺落，其周圍的安全氣囊打開。隨后，2艘美國海軍安克雷奇號兩棲登陸艦（USS Anchorage）以及1艘海軍救援艦對“獵戶座”進行了回收，從而標志著人類40多年來飛行距離最遠的載人飛船測試取得完全成功。測試表明，“獵戶座”具有較高的安全系數。對此，NASA局長博爾登（Bolden）說：今天是火星時代的第一天。

“獵戶座”的首次飛行主要驗證了五方面的技術：

一是分離發射中止系統。

二是測試抗輻射水平。這次“獵戶座”2次穿過范艾倫輻射帶，是繼“阿波羅”任務后首個穿越范艾倫輻射帶的載人航天器，目的是測試“獵戶座”抗輻射性，了解穿過范艾倫輻射帶后所飛船達到的輻射水平，這個數據對以后載人飛往火星至關重要，為未來長時間深空載人飛行任務做準備。飛行期間，“獵戶座”上的傳感器記錄了飛行期間的輻射峰值，以及在整個飛行中的輻射水平，并將測量結果映射生成熱點區。

三是試驗防熱罩。“獵戶座”返回再入地球大氣層時速度達到從月球返回地球速度的80%，要經受近2200℃的高溫考驗，“獵戶座”通過其可拆卸的防熱罩進行隔熱，使乘員艙安然無恙。飛船上的系統測量了“獵戶座”乘員艙內部的熱量，以判斷未來航天員是否能夠耐受這種溫度條件。該防熱罩厚度為4cm，是有史以來最厚的防熱罩，每次返回地面后可以替換，從而使乘員艙能重復使用。

四是展開降落傘。“獵戶座”在降落于太平洋之前，通過3個巨型主傘把乘員艙速度減至32km/h。由于降落傘展開時的面積可覆蓋幾乎整個足球場，所以比較復雜，每個降落傘必須在準確的時間點展開，在一定階段展開到準確的比例，并按計劃準確分離。此次試飛，也評估了用于打撈“獵戶座”的程序和工具。

五是驗證計算機功能。“獵戶座”上的中央計算機是同類載人航天器中最先進的，每秒處理的指令數量可達到4.8億條，這是“國際空間站”的25倍，航天飛機的400倍，“阿波羅”飛船的4000倍。此外，該中央計算機還能應對極高溫度和極低溫度、嚴重輻射，以及發射、終止與著陸時的強烈振動，并在此過程中毫無差錯地運行。其重啟時間只需15s。

對這些功能的測試有助于確保“獵戶座”成為執行未來火星等深空任務的下一代航天器。美國計劃在2017年將進行一次發射中止測試，驗證飛船的逃逸系統；在2018年執行“獵戶座”無人環月飛行任務，它將由“航天發射系統”新型火箭發射，繞月球飛行大概3個星期；其載人飛行將在2021年進行。最終它將能夠載4名航天員進行至少持續21天的深空飛行任務。（詳情請看《國際太空》2015年第1期）

乘員航天運輸－100中標

2月，波音公司完成了乘員航天運輸－100（CST－100）飛船發射運載適配器（LVA）的關鍵設計評審（CDR）。此后，波音公司對乘員航天運輸－100進行了軟件評審以及更為全面的一體化關鍵設計評審，完成了NASA“商業乘員綜合能力”（CCiCap）項目的全部20項重要工作。

9月16日，NASA授予了波音公司42億美元的合同，以開發乘員航天運輸－100商業飛船。美國太空探索技術公司也同時獲得26億美元的合同，以開發載人型“龍”飛船。它們都將最早在2017年用于實現美國航天員往返于“國際空間站”。該合同內容覆蓋了商業乘員運輸系統的研發和檢驗，包括完成至少1次運送乘員的飛行測試。在驗證完之后，NASA將為其執行2～6次空間站飛行任務提供資金，每次任務將運送4名航天員。（詳情請看《國際太空》2015年第1期）

美國乘員航天運輸－100進行試驗

2 俄羅斯波瀾不驚

2014年，俄羅斯成功發射了4艘“進步”（Progress）系列貨運飛船，向“國際空間站”運送了總計約10t貨物。并成功發射了4艘“聯盟”（Soyuz）系列載人飛船，向“國際空間站”運送12名航天員：俄羅斯6名，美國4名，歐洲2名。

完成出艙任務

1月27日，“國際空間站”航天員奧列格·科托夫（Oleg Kotov）和謝爾蓋·梁贊斯基（Sergey Ryazanskiy）出艙活動6h。他們在星辰號服務艙外安裝了1部高分辨率攝像機和1部中等分辨率攝像機。

3月22日，俄羅斯航天員米哈伊爾·秋林（Mikhail Tyurin）、日本航天員若田光一和美國航天員馬斯特拉基奧一起在空間站上做了一系列太空科學實驗。秋林為用于測量空間站輻射情況且以俄羅斯傳統套娃命名的“套娃實驗”部署了劑量計。若田光一和馬斯特拉基奧一起進行了人體測量實驗，收集數據以幫助地面研究人員了解人在太空飛行期間的各種生理變化。

6月19日，俄羅斯航天員亞歷山大·斯克沃爾佐夫（Aleksandr Skvortsov）和奧列格·阿爾捷米耶夫（Oleg Artemyev）出艙活動7h23min。他們安裝了艙外電子掃描陣列雷達，這可使空間站通過“射線”（Luch）中繼衛星與地面建立聯系。他們還把俄羅斯Obstanovka試驗設備搬運至星辰號服務艙，用以監控空間站周圍的等離子體與磁場環境。

8月18日，俄羅斯航天員斯克沃爾佐夫和阿爾捷米耶夫進行了5h11min的太空行走，手動釋放了一顆秘魯制造的立方體衛星—信使－1（Chasqui－1）。航天員還在星辰號服務艙外部安裝了ESA的實驗組件顯示－R2（EXPOSE－R2），為一根天線增加了附屬設施，回收了一些用于測試微生物在太空環境中反應的實驗裝置，并新設置了一些實驗裝置等。

10月22日，俄羅斯航天員“國際空間站”指令長馬克西姆·蘇拉耶夫（Maxim Suraev）和飛行工程師亞歷山大·薩莫庫佳耶夫（Alexander Samoukutyaev）穿著俄羅斯“海鷹”（ORLAN）艙外航天服從碼頭號對接艙出艙。他們拆掉了1臺舊的地震監測儀和2副裝在“國際空間站”外面的天線，然后拋棄到太空中。因為經過評估，它們會妨礙未來的太空行走任務的完成。與美國的做法不同，俄羅斯會定期通過釋放到軌道中的方法來放棄一些老舊儀器。美國休斯頓任務指揮中心說，為了確保這些物品不再回來撞擊“國際空間站”，有關方面發布了詳細的分析報告，表明被丟棄的裝置應該會在軌道上繞行幾個月，也可能1年，然后會在大氣層中燒毀。他們在3.5h內完成了所有的工作，而原計劃需要6h。

發射4艘貨運飛船

2月3日，進步 M－20M貨運飛船與“國際空間站”脫離并開始獨立飛行，以便在它上面進行IZGIB科學實驗，目的是確定微加速度的水平、開發“國際空間站”重力環境的數學模式，研究記載系統運作機制對空間站飛行條件的影響。該飛船于2月11日撤離軌道墜入太平洋非海運區。

2月5日，聯盟－U火箭成功將進步 M－22M貨運飛船送入太空。該飛船于6h后與“國際空間站”對接，為“國際空間站”送去燃料、儀器、食品等補給，還包括裝有金魚、蚊子幼蟲和蚯蚓的盒子，用于研究太空飛行對封閉生態系統以及其中的生物鏈—植物、動物和魚類穩定性的影響的“水生動物養殖箱”（AQH），總質量約2.5t。

4月7日，進步 M－22M貨運飛船與“國際空間站”脫離開始獨立飛行，以便進行“雷達-進步”科學實驗，測量在不同太陽輻射方向下，飛船發動機運轉產生的電離層的密度、溫度和成分。該飛船于4月18日撤離軌道墜入太平洋。

4月9日，聯盟－U火箭成功將進步 M－23M貨運飛船送入太空。該飛船于6h后與“國際空間站”對接，為“國際空間站”送去補給，總質量約2.5t。

4月23日，進步 M－21M貨運飛船與“國際空間站”星辰號服務艙脫離，撤離至距“國際空間站”約500km的位置，對航向－NA（Kurs－NA）自動交會對接系統進行第3次測試。2天后，進步 M－21M飛船與星辰號服務艙重新對接。

6月9日，進步 M－21M貨運飛船與星辰號服務艙再次脫離，滿載垃圾和廢物的飛船撤離軌道墜入太平洋，為8月份發射的自動轉移飛行器－5讓出了對接口。

7月21日，進步 M－23 M貨運飛船與碼頭號（Pirs）多功能對接艙脫離并開始獨立飛行直到8月1日，以便進行科研實驗，并于7月31日脫離軌道墜入太平洋。

7月24日，聯盟－U火箭成功將進步 M－24M貨運飛船送入太空。該飛船于6h后與“國際空間站”對接，送去2.3t補給。

10月27日，進步 M－24M貨運飛船與“國際空間站”脫離并開始獨立飛行直到11月20日，目的是進行“反射”科學實驗。此前，進步 M－61、65、04M、05M貨運飛船曾進行過這個實驗。該實驗研究光信號通過的可能性，以便借助于不同太陽角度下的攝像機研究地球大氣形態變化。

10月29日，聯盟－2.1a火箭成功將進步 M－25M貨運飛船送入太空。這是俄羅斯首次利用聯盟－2.1a火箭發射貨運飛船。該飛船于6h后與“國際空間站”對接，送去2.5t補給。

發射4艘載人飛船

3月11日，聯盟 TMA－10M載人飛船與“國際空間站”搜索號（Poisk）小型研究艙脫離，送“國際空間站”第38長期考察組航天員科托夫、梁贊斯基及霍普金斯返回地面。

意大利首個女航天員克里斯托弗雷蒂進入“國際空間站”

3月26日，聯盟－FG火箭成功將聯盟 TMA－12M載人飛船送入太空。該飛船原定6h后通過快速對接模式與“國際空間站”對接，但由于飛船的定位系統運作出現偏差，所以對接由快速對接模式轉入以前的常規對接模式，并于3月28日與“國際空間站”搜索號小型研究艙對接，為“國際空間站”送去了第39/40長期考察組的俄羅斯航天員斯瓦森、亞歷山大·斯科沃爾佐夫（Alexander Skvortsov）和阿爾捷米耶夫。他們和“國際空間站”上的航天員若田光一、馬斯特拉基奧和秋林組成第39長期考察組，開展多項實驗，其中俄方的實驗有49項，美方的實驗為170項。

5月14日，聯盟 TMA－11M載人飛船與“國際空間站”搜索號小型研究艙脫離，送“國際空間站”第39長期考察組航天員秋林、若田光一和馬斯特拉基奧返回地面。駐站期間，第39長期考察組參與了一系列的科學研究（如人類免疫系統激活與抑制、蛋白質晶體生長研究），安裝了增減在軌食物生產能力的植物生長箱。

5月28日，聯盟－FG火箭成功將聯盟 TMA－13M載人飛船送入太空。該飛船6h后通過快速對接模式與“國際空間站”自動對接，為“國際空間站”送去了第40/41長期考察組的俄羅斯航天員蘇拉耶夫、美國航天員懷斯曼和歐洲航天員格斯特。他們與已駐站的航天員組成第40長期考察組，共同開展多項科研工作、技術驗證、出艙活動、教育活動等，其中包含31項科學實驗。

9月11日，聯盟 TMA－12M載人飛船與“國際空間站”搜索號小型研究艙脫離，送“國際空間站”第40長期考察組的俄羅斯航天員斯克沃爾佐夫和阿爾捷米耶夫以及美國航天員斯萬森返回地面。

9月26日，聯盟－FG火箭成功將聯盟 TMA－14M載人飛船送入太空。該飛船6h后通過快速對接模式與“國際空間站”自動對接，為“國際空間站”送去了第41/42長期考察組的俄羅斯航天員葉連娜·謝羅娃( Elena Serova)、薩莫庫佳耶夫和美國航天員威爾莫爾，其中現年38歲的航天工程師謝羅娃是俄羅斯16年來首位飛赴“國際空間站”的女航天員，也是俄羅斯歷史上第4位飛上太空的女航天員。

不過，聯盟 TMA－14M飛船與火箭分離后飛船上的一塊太陽電池翼出現斷裂。盡管情況緊急，但飛船上有足夠的電池能量保障飛船的交會對接。對接后出故障的太陽電池翼成功展開，但俄羅斯聯邦航天局成立了一個特別調查委員會，對該飛船的太陽電池故障原因進行調查。俄羅斯航天員要通過太空行走，對發生故障的太陽電池翼進行檢修。

德國航天員格斯特進入與“國際空間站”對接的自動轉移飛行器－5

印度地球同步軌道衛星運載火箭－Mk3發射的乘員艙降落到海上

11月10日，聯盟 TMA－13M載人飛船與“國際空間站”搜索號小型研究艙脫離，經過約3h的飛行之后，送“國際空間站”第40長期考察組的俄羅斯航天員蘇拉耶夫、美國航天員懷斯曼和歐洲航天員格斯特返回地面。

11月24日，聯盟－FG火箭成功將聯盟 TMA－15M載人飛船送入太空。該飛船6h后通過快速對接模式與“國際空間站”黎明號實驗艙自動對接，為“國際空間站”送去了俄羅斯航天員安東·什卡普列羅夫（Anton Shkaplerov）、歐洲女航天員薩曼塔·克里斯托弗雷蒂（Samantha Cristoforetti）和美國航天員特里·維爾特斯（Terry Virts）。

3 歐洲貨運飛船謝幕

4月20日，ESA的重力－2（Gravi－2）實驗由美國“龍”飛船送至“國際空間站”。存放其中的768顆扁豆種子在“國際空間站”離心機里以不同速度旋轉，研究其受到不同程度模擬重力的影響。這項實驗有助于人們早日實現火星種植。

7月29日，阿里安－5火箭成功將ESA的“喬治·勒梅特”（Georges Lema?tre）自動轉移飛行器－5送入太空。該飛行器是ESA第5艘、也是最后1艘貨運飛船，為“國際空間站”送去總共6.6t補給，包括一個可將尿液回收并轉化成飲用水的新型泵和用于材料科學研究實驗的歐洲電磁懸浮裝置，并開展了一些未來空間項目技術驗證（安裝一套下一代紅外和激光測距感應器，以驗證未來任務探測空間碎片和失效衛星所需的“接近技術”）。（詳情請看《國際太空》2014年第11期）

11月24日，由意大利首位女航天員克里斯托弗雷蒂與俄羅斯、美國各1名男航天員組成的“國際空間站”第42/43長期考察組，乘聯盟 TMA－15M載人飛船進入太空，并于當天與“國際空間站”對接。乘聯盟 TMA－15M飛船上天的還有首臺太空咖啡機—“空間站咖啡機”（ISSpresso），它由意大利航天局（ASI）、意大利咖啡生產商拉瓦扎（Lavazza）及一家航天公司共同制造。在微重力條件下工作的咖啡機有一些特殊之處，比如為了順利出水，咖啡機需在高壓條件下工作，其內部的一些塑料管需用一種鋼管替代，以便在高壓條件下工作，其中的關鍵設備還有備份，所以整臺機器非常復雜，質量約20kg。克里斯托弗雷蒂有可能成為歷史上第一名在太空喝上真正意大利咖啡的航天員。

日本首個“國際空間站”指令長若田光一在圓頂屋號觀測艙拍攝地球

4 日印載人航天

5月14日，日本航天員若田光一返回地球。在此次飛行中，若田光一成為首位擔當“國際空間站”指令長的日本人。

7月15日，日本文部科學省宇宙開發相關小組匯總意見稱，到2024年為止日本應一直參與空間站計劃。據了解，該小組在此前的討論中稱，通過參與空間站計劃，日本獲得了人類逗留太空的各種技術，并在太空開發領域確立了國際地位。另一方面，該小組也指出，由于耗資超過8000億日元（約合人民幣500億元），有必要努力提升運用效率并提高性價比。

7月30日，日本山梨大學宣布，其研究小組利用在空間站保存了9個月的真空冷凍干燥實驗鼠精子進行人工授精，成功產下了“太空實驗鼠”。

12月18日，印度地球同步軌道衛星運載火箭－Mk3發射，成功將無人乘員艙送入太空。這次飛行試驗有4個目的：一是驗證新火箭的設計構型；二是驗證新火箭在復雜大氣環境中的飛行狀態；三是驗證任務設計、仿真和軟件的完整性和有效性；四是研究“乘員艙大氣再入試驗飛行器”（CARE，簡稱乘員艙）的再入性能。本次飛行試驗對印度運載火箭和載人航天的發展均具有重要意義。

該火箭升空至126km時乘員艙與火箭分離，并在發射20min后降落到孟加拉灣海面，完成了相關試驗，測試了乘員艙再入技術，驗證了減速降落傘頂罩分離技術和展開技術等。降落傘在再入大氣層后打開，使攜帶乘員艙的航天器在孟加拉灣軟著陸，然后由一艘船回收。乘員艙頂部為黑色，底部為棕色，質量約3.7t，底部直徑3.1m，高2.7m；頂部和側面覆蓋了中密度燒蝕材料，底部采用碳酚醛防熱瓦；裝有推力100N的肼/混合氮氧化物推力器；采用2套相互獨立的降落傘系統，其中引導傘直徑2.3m、降落傘直徑6.2m、主傘直徑31m；可容納2～3航天員，未來將用于印度的載人航天項目。

5 中國月宮－1實驗圓滿完成

5月20日，中國月宮－1艦長謝倍珍（中）、乘員王敏娟（右）、董琛（左）出艙前在植物艙內合影

1月10日，中共中央、國務院在北京舉行2013年度國家科學技術獎勵大會。“載人航天空間交會對接工程”被授予國家科學技術進步獎特等獎。中國載人航天工程已首次突破了交會對接技術，首次成功運營管理了中國第一個載人空間實驗平臺，首次實現了空間飛行器組合體的建造運行、控制與管理，首次實現了中國航天員進駐在軌長期運行的載人航天器并在其中健康生活和高效工作，首次將中國女航天員送入太空并安全返回，使中國成為世界上第3個獨立掌握交會對接技術的國家，為空間站建設打下了堅實的技術基礎。該工程的成功實施，產生了巨大的政治、經濟和科技意義；科學優化的交會對接方案，實現了交會對接飛行驗證子樣倍增，減少了一次無人飛行；將目標飛行器與空間實驗室統一設計，研制成功了試驗性空間實驗室，大幅提高了效益，加快了進度；突破和掌握了大批新技術、新材料、新工藝和新方法，增強了我國航天的技術儲備和技術能力；自主研制了具有國際一流的交會對接地面實驗設施設備，提升了我國航天的可持續發展能力；共獲得了22項省部級科技進步一等獎，84項二等獎，獲得133項發明專利及63項其他知識產權。

5月20日，月宮－1實驗圓滿完成，北京航空航天大學3位試驗志愿者謝倍珍、董琛、王敏娟從月宮－1密閉艙中走出來。至此，月宮－1為期105天的科學實驗獲得圓滿成功，標志著月宮－1成功完成我國首次長期多人密閉實驗。

月宮－1的全稱為“月球基地生命保障人工閉合生態系統地基實驗裝置”，由北京航空航天大學研制，用于開展月球基地生命保障系統的地基實驗研究。它基于生態系統原理,將生物技術與工程控制技術有機結合，構建由植物、動物、微生物組成的人工閉合生態系統。人類生活所必需的物質，如氧氣、水和食物，可以在系統內循環再生，并為乘員提供類似地球生態環境的生命保障。人進入這個人工生態系統中，便成為生態系統的消費者鏈環，同時可發揮控制者的功能，構成人工閉合生態系統（MCES）。

該密封系統在實驗運行期間，與外界不發生氣體交換。它由1個綜合艙（42m2）和2個植物艙（每個58m2，三層立體栽培，種植面積69m2）組成，總面積為160m2，總體積500m3，可以為3名志愿者提供生命保障。綜合艙包括居住間、工作間、洗漱間、廢物處理間等，人、動物和廢物處理產生的二氧化碳在此經過處理后送到植物艙。植物艙用來栽培篩選出糧食作物、蔬菜和水果。

月宮－1的核心為生物再生生命保障系統（BLSS），這是目前世界上最先進的閉環回路生命保障技術，也是未來人類實現在外太空長期生存的核心技術。其特點是可不再需要或很少需要地面物質支持，氧氣、水和食物在系統內通過生物技術實現再生，乘員可長期在站內工作和生活，使得長期載人航天和行星探測成為可能。在105天里，3位志愿者維持生存所必須的氧氣和水都是通過系統循環來供給的，而除了試驗前艙內存儲的一部分熟食外，其余食物也都是通過系統提供的。在封閉試驗期間，志愿者進行作物種植和食品加工活動，產生的廢棄物則通過生物技術處理轉化為用于植物栽培的養分。這次試驗實現了系統內循環再生100%的氧氣和水以及55%食物，系統的總閉合度達到了97%。

月宮－1是我國建立的第1個、世界上第3個生物再生生命保障地基有人綜合密閉試驗系統，它使我國在生物再生生命保障領域的研究水平進入國際最先進行列，對保障我國載人登月、月球基地及火星探測等航天計劃的順利進行，保障航天員生命安全和生活質量具有重大意義。

9月10－15日，第27屆太空探索者協會年會在京舉行，來自中國、美國、俄羅斯等18個國家的93名航天員共同參會。

總之，2014年的民用載人航天順風順水，成果顯著；商用載人航天悲喜交加，有得有失，需要認真總結經驗和教訓。