“聯(lián)盟”與“進(jìn)步”：本是同根生

文/松堂

聯(lián)盟MS載人飛船和進(jìn)步MS貨運(yùn)飛船是同一種設(shè)計(jì)下衍生的不同型號(hào)。因此，隨著聯(lián)盟載人飛船的不斷改進(jìn)，進(jìn)步貨運(yùn)飛船也在發(fā)生變化。有些變化是和聯(lián)盟載人飛船同步的，有些卻獨(dú)具特色。

載人飛船的改進(jìn)

聯(lián)盟載人飛船的歷史演進(jìn)廣為人知，正在使用的聯(lián)盟MS是著名的聯(lián)盟TMA-M飛船的改進(jìn)型，在2016年開始發(fā)射，主要是在通信和導(dǎo)航子系統(tǒng)上有所改進(jìn)，推力器的位置也發(fā)生了變化。

具體改進(jìn)內(nèi)容如下：

太陽(yáng)能電池的光伏效率從12%提高到14%，總面積增加了1.1平方米。添加了第五個(gè)容量為155安時(shí)的電池，稱為906V。

軌道艙外側(cè)增加新的微型流星體保護(hù)層。

改用了新型的TsVM-101計(jì)算機(jī)，替代了以前的Argon-16計(jì)算機(jī)，質(zhì)量從70千克降到8.3千克。

推力器從過去的16個(gè)高推力DPO-B和6個(gè)低推力DPO-M，改成了28個(gè)高推力DPO-B，分成14對(duì)布置。每個(gè)推力器都是獨(dú)立供應(yīng)推進(jìn)劑和電力的，具備完全的容錯(cuò)能力。

新裝備的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)ASN-K備有四個(gè)固定天線，可以實(shí)現(xiàn)5米的定位精度，并且有希望提高到3厘米，并實(shí)現(xiàn)0.5°的姿態(tài)測(cè)量精度。

采用了新的測(cè)控通信系統(tǒng)EKTS，可以工作在甚高頻(VHF)、超高頻(UHF)和S波段上。舊的38G6天線被四根全向天線和S波段相控陣天線替換。系統(tǒng)中還有一個(gè)COSPASSARSAT轉(zhuǎn)發(fā)器，著陸后可以自動(dòng)發(fā)射位置信息。

新的Kurs-NA自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，質(zhì)量比舊的系統(tǒng)減輕了25千克，體積減少了30%，耗電量減少了25%。天線位置也發(fā)生了變化。

飛船視頻系統(tǒng)放棄了傳統(tǒng)的模擬電視系統(tǒng)Klest-M，改為MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視系統(tǒng)。

采用新型數(shù)字備用回路控制單元BURK，取代了舊的設(shè)備運(yùn)動(dòng)和方向控制單元BUPO以及信號(hào)轉(zhuǎn)換單元BPS。用新的BDUS-3A角速度傳感器替換了舊的BDUS-3M。

飛船上還采用了新的黑匣子SZI-M。

俄羅斯進(jìn)步號(hào)飛船與國(guó)際空間站對(duì)接

航天員將進(jìn)步號(hào)飛船運(yùn)送的水罐搬到空間站

國(guó)際空間站上的聯(lián)盟MS-09（左）和聯(lián)盟MS-08（右）

進(jìn)步MS-09飛船

聯(lián)盟載人飛船采用小步快跑的方式，從上世紀(jì)60年代開發(fā)到現(xiàn)在，經(jīng)過了多個(gè)型號(hào)的逐步改進(jìn)。雖然現(xiàn)在看起來有點(diǎn)過時(shí)，但依然是全球最穩(wěn)定、最可靠的載人飛行器。雖然俄羅斯多次提出新載人飛行器的理念和方案，但估計(jì)短期內(nèi)沒有什么型號(hào)可以替代聯(lián)盟飛船的地位。

狹窄的聯(lián)盟號(hào)飛船返回艙

聯(lián)盟MS-18載人飛船升空

貨運(yùn)飛船的進(jìn)步

進(jìn)步MS貨運(yùn)飛船在2015年12月21日首次發(fā)射。它同樣實(shí)施了微流星體防護(hù)增強(qiáng)、測(cè)控通信增強(qiáng)、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)引入、圖像系統(tǒng)數(shù)字化、全船電子系統(tǒng)數(shù)字化等改進(jìn)，還采取了獨(dú)特改進(jìn)措施，包括攜帶了微小衛(wèi)星、與空間站的直接無線電實(shí)時(shí)相對(duì)導(dǎo)航。另外，因?yàn)榇饲暗囊徊糠痔炀€和饋電系統(tǒng)是烏克蘭研制的，所以改成了俄羅斯自己研制的統(tǒng)一遙測(cè)遙控系統(tǒng)（UCTS）。

俄羅斯也曾經(jīng)打算在聯(lián)盟貨運(yùn)飛船基礎(chǔ)上開發(fā)一種可回收的貨運(yùn)飛船，叫做聯(lián)盟GVK，能夠把2000千克貨物送入軌道，然后攜帶500千克貨物返回地球，但是不能重復(fù)使用。聯(lián)盟GVK原本打算在2022年首飛，現(xiàn)在看是沒希望了。

聯(lián)盟號(hào)飛船對(duì)接在國(guó)際空間站上

飛船變成空間站

蘇聯(lián)時(shí)代還曾經(jīng)研制過大型貨運(yùn)飛船，就是著名的TKS，是為“鉆石”軍事空間站配套的型號(hào)。TKS的基本型是TKSVA，這是一種非常緊湊和高效的航天器，實(shí)際上可以載人。它的原型是蘇聯(lián)載人登月計(jì)劃中的LK-1繞月飛行器，總設(shè)計(jì)師切洛梅還曾經(jīng)想用它改造成LK-700月球著陸器。

TKSVA可以自主飛行31小時(shí)，內(nèi)部配備了環(huán)境控制系統(tǒng)、姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)、離軌制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、降落傘系統(tǒng)和軟著陸發(fā)動(dòng)機(jī)。不過它從來沒有實(shí)施過載人飛行。因?yàn)檩d人空間偵察站的成本太高，蘇聯(lián)最后還是放棄了“鉆石”。TKS只發(fā)射了4次，剩下的7艘飛船后來被改造成空間站艙段，包括“和平”號(hào)空間站的“量子1”、“量子2”、“晶體”、“光學(xué)”、“自然”和國(guó)際空間站的“曙光”多功能貨艙、“科學(xué)”實(shí)驗(yàn)艙。

可重復(fù)使用貨運(yùn)飛船

一家俄羅斯的私營(yíng)航天企業(yè)MTKS提出了所謂的“阿爾戈”可重復(fù)使用貨運(yùn)飛船，這家企業(yè)的名字全稱其實(shí)就是“可重復(fù)使用空間運(yùn)輸系統(tǒng)”。這是一種發(fā)射重量11.5噸的飛船，據(jù)說上行運(yùn)載能力達(dá)到2噸，還可以帶回1噸重的物資。這個(gè)重量可以用聯(lián)盟-2.1b火箭發(fā)射，未來可能由聯(lián)盟-7或聯(lián)盟-5火箭發(fā)射。

它的內(nèi)部容積和貨運(yùn)龍飛船差不多，也是11立方米。飛船可以攜帶1.2噸燃料，用于在軌機(jī)動(dòng)、軌道脫離、下降階段的制動(dòng)和著陸反推，還有大約500千克燃料可以提供給國(guó)際空間站。和聯(lián)盟或者進(jìn)步飛船不同的是，“阿爾戈”大約有52%的結(jié)構(gòu)質(zhì)量采用復(fù)合材料。

按照MTKS老板的說法，只要經(jīng)過10次飛行，“阿爾戈”飛船的技術(shù)就可以成熟，后續(xù)的飛行準(zhǔn)備工作在發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行就可以了，不需要運(yùn)回工廠翻新。每一艘“阿爾戈”可以飛行20次。

按照2020年俄聯(lián)邦航天局與MTKS簽訂的合同，打算用1.36億美元生產(chǎn)4艘“阿爾戈”，這筆錢包括其制造、航天器測(cè)試和發(fā)射前的所有工作，但不包括發(fā)射服務(wù)。按照原計(jì)劃，“阿爾戈”將在2024年首飛，于2025年開始為國(guó)際空間站提供服務(wù)，每年最多發(fā)射3次，單次飛行時(shí)間300天。如果作為科學(xué)研究平臺(tái)，它還可以獨(dú)立飛行30天，然后把設(shè)備和試驗(yàn)貨物運(yùn)回地球。

“阿爾戈”的想法或許不錯(cuò)，但是美俄在國(guó)際空間站上的合作正在走向盡頭，它恐怕沒有機(jī)會(huì)再為國(guó)際空間站服務(wù)了。