何慧東 苑藝(北京空間科技信息研究所)
載人飛船是人類進入太空的重要工具,在載人航天活動中發揮了關鍵作用。當前,國外僅有俄羅斯聯盟MS(Soyuz MS)一型飛船處于服役狀態,俄、美等國均依靠該飛船實現地面與“國際空間站”的往返。隨著科技的不斷進步和載人航天的持續發展,主要航天國家、優勢商業航天企業紛紛開展新型載人飛船的研制或論證工作。
除俄羅斯聯盟 MS飛船外,美國大力推動“載人龍”(Crew Dragon)飛船、CST-100“星際客船”(Starliner)等新一代商業飛船的研制工作,并取得重要進展;圍繞載人月球探測活動,美國正在發展“獵戶座”(Orion)飛船,俄羅斯也加緊研制新一代的“雄鷹”(Orel)飛船。從技術水平、可靠性、任務適應性等維度看,國外新一代載人飛船性能大幅提升。
俄羅斯“聯盟”系列載人飛船始于20世紀60年代,截至目前發展了四代、多個型號,聯盟 MS系列載人飛船繼承了聯盟 TMA-M飛船的設計,是俄羅斯“聯盟”系列載人飛船的最新型號。
聯盟 MS載人飛船由3個艙段組成,分別為軌道艙、返回艙和服務艙,3個艙段可互相分離。軌道艙承擔起居功能,在發射過程中裝載部分貨物補給;返回艙配備有消融防熱罩,將搭載航天員安全再入大氣層;服務艙安裝了主發動機、氧氣和燃料、姿控推力器、電子設備、導航系統等。聯盟 MS飛船能夠最多搭載3名航天員,停靠在空間站215天。
“載人龍”飛船是美國國家航空航天局(NASA)在“商業乘員計劃”(CCP)下支持發展的二型載人飛船之一,由太空探索技術公司(SpaceX)負責研制,能夠執行低成本、業務化的低地球載人航天飛行任務。未來,NASA只需支付政府航天員運送費用,SpaceX公司完成載人飛船的研制、發射和運行任務。
“載人龍”飛船具有可重復使用、乘員運輸能力強、內部空間大、操作友好等特點。該飛船采用兩艙段設計方案,包括乘員艙和非密封艙兩部分:乘員艙用于運送乘員和加壓貨物;非密封艙可攜帶非加壓貨物,同時在外表面安裝了太陽電池和熱輻射器用于發電和熱控制,4個尾翼在緊急分離情況下可提供氣動穩定性?!拜d人龍”飛船最多可搭乘7名航天員,獨立飛行時可工作1周,對接狀態下可工作210天。

“載人龍”飛船
“星際客船”是波音公司(Boeing)與NASA“商業乘員計劃”合作開發的新一代載人飛船,主要用于執行近地軌道任務。
“星際客船”為兩艙段設計,包括航天員艙和服務艙兩部分。乘員艙為錐形,主要負責運送乘員和貨物;服務艙為圓柱形,具備發射逃逸、姿軌控、發電、熱輻射等功能。飛船最多可搭載7名航天員,也可以乘員加貨物的形式進行混合搭載。飛船獨立飛行狀態設計壽命60h,對接狀態設計壽命210天,具備重復使用能力,最多可使用10次,以6個月為周期實現復飛。

CST-100“星際客船”

“獵戶座”飛船是美國“阿爾忒彌斯”(Artemis)計劃的重要組成部分,承擔了關鍵的乘員地月往返運輸功能。飛船由洛馬公司(LM)牽頭研制,團隊包括主要分承包商航空噴氣發動機-洛克達因公司(Aerojet Rocketdyne)、聯合技術宇航系統公司(UTC Aerospace Systems)、霍尼韋爾公司(Honeywell),以及眾多次要分承包商和小企業;歐洲航天局(ESA)承擔了服務艙的研制工作。
“獵戶座”飛船具有多用途、可重復使用的特點,設計能夠到達月球、小行星等多個目的地?!矮C戶座”飛船由乘員艙、服務艙和發射緊急中止系統構成。飛船可搭載4名航天員,乘員艙可重復使用,最多可執行10次飛行任務。
俄羅斯“雄鷹”載人飛船主要用于月球探測任務,并能夠自主開展空間實驗和研究。
“雄鷹”飛船最多可搭載4名航天員,可在軌自主飛行近30天,也可??吭诳臻g站上在軌駐留近1年的時間。在執行短期地月往返飛行任務時可重復使用10次,在執行長期與繞月軌道站對接任務時,飛船可重復使用不少于3次。


“雄鷹”飛船
從核心能力指標看,國外“載人龍”、“星際客船”、“獵戶座”、“雄鷹”等新一代載人飛船相較上一代的“聯盟”飛船技術能力有顯著提升,新一代載人飛船發射質量、最大乘員人數大幅增加,可適應近地軌道、月球探測等多種類型的任務,同時均具備重復使用能力,通過復用提升系統綜合效益。
隨著載人航天技術的不斷突破,美俄等主要航天國家在新一代載人飛船的研制上相繼取得重要進展,在不遠的將來會有更多的載人飛船投入運行,推動世界載人航天事業進一步跨越發展。