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“天舟快递”来了,“东风快递”落伍了吗?

2017-4-19 16:27|| 编辑: 左斐斐

  媒体报道称,将于20日至24日择机在海南文昌发射的“天舟一号”,是中国研制的第一艘货运飞船,将为“天宫二号”运送物资并进行“太空加油”——刚刚搞明白“东风快递”其实并不是快递,现在又冒出个“天舟快递”,中国究竟想干什么?

  今天,我们就来聊聊太空快递那点事。

  第一军情作者:沧海观澜

  【收货地址:空间站】

  现代宇航学奠基人齐奥尔科夫斯基曾经说过:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”

  如果说宇宙飞船是人类爬出地球摇篮的“学步车”,那么,空间站就是人类探索太空的第一座“桥头堡”,而货运飞船则是连接地球基地和太空堡垒的运输补给线。

  货运飞船主要担负3项任务:一是为空间站补加推进剂、进行设备更换和维护,延长空间站在轨飞行寿命;二是运送航天员工作和生活用品,保障航天员在轨驻留和工作;三是运送科学实验设备,支持和保障空间站开展空间科学实验。

  冷战期间,美、苏争霸太空,两国在近地轨道曾先后规划建造了礼炮1号至7号、天空实验室,以及宇宙、和平、国际等10多个空间站,但目前在轨运行的只有“国际空间站”一家,别无分店。

  

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  从1998年“曙光号”功能舱发射升空,到2011年底完成最后一个组件发射组装,国际空间站建造历时13年。

  建成后的国际空间站长110米、宽88米,大致相当于一个足球场大小,总质量约400余吨,可供6~7名航天员同时在轨工作,运行在距地面高度约400公里的轨道上,这是人类摆脱地球、探索宇宙的第一个“桥头堡”。

  国际空间站由俄、美等6个太空机构、16个国家共同建造。

  6个太空机构分别是美国国家航空航天局(NASA)、俄罗斯联邦航天局(ROSCOSMOS)、欧空局(ESA)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、加拿大航天局(CSA)和巴西航天局(AEB)。

  其中,欧空局成员国中参与国际空间站计划的国家则包括了比利时、丹麦、法国、德国、意大利、挪威、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士、英国等11国。

  

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  可以说,国际空间站是人类在探索太空的征途中第一次大规模的国际合作。然而,在空间站立项之初,中国就曾申请参加建设,美国政府却一直坚决反对,所以,中国只能在美国主导的太空俱乐部之外另起炉灶,建设中国的天宫空间实验室和未来的空间站。

  中国航天历尽艰辛、发展到今天这样的局面,NASA却说——“中国一贯自我封闭,拒绝参加太空国际合作,你看,他们的神舟飞船接口和国际空间站都不通用”——对这种信口雌黄的喷子,我们也只能呵呵了。

  【送货方式:货运飞船】

  自美国航天飞机2011年退役后,能够为国际空间站提供航天员天地往返服务的只有俄罗斯“联盟号”飞船,每张船票约7000万美元,不打折、只售往返票、不售单程票。

  而能够为空间站提供货物运输服务的,共有俄罗斯“进步号”飞船,美国太空探索技术公司“龙”飞船、轨道科学公司“天鹅座”飞船,欧空局自动转移飞行器,以及日本“鹳”飞船等5种型号。

  最初,美、苏两国都是用人货混装的载人飞船为空间站提供补给,每艘飞船运力只有几百公斤,严重影响和制约空间站运行发展。

  上世纪70年代末,苏联科学家对“联盟”号载人飞船进行了改装,去掉了飞船座椅、环控生保、返回着陆和应急救生等与载人有关的系统,以便运送更多的货物,改装后的飞船被命名为“进步号”。

  1.“进步号”飞船

  1978年1月20日,第一艘“进步”号货运飞船发射升空,飞往“礼炮”6号空间站,送去了上千公斤货物。此后,经过多次改型,“进步”号货运飞船运力逐步提升到约2.6吨。飞船运送完货物,还可以将空间站上的垃圾带回地球,在大气层中自然烧毁。

  截至目前,“进步号”飞船共发展两代,其中,“进步”系列42艘,“进步M”系列21艘。

  

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  近年来,“进步号”飞船发射事故频发,先后遭遇5次发射失败,2016年12月1日,“进步MS04”飞船在升空383秒后与地面失去联系,最终坠毁。

  今年2月22日,俄罗斯在哈萨克斯坦拜科努尔航天中心,利用“联盟-U”运载火箭将“进步MS-05”货运飞船发射升空,搭载约2.5吨货物送往国际空间站。俄罗斯联邦航天局专家称,这将是“联盟-U”运载火箭最后一次发射飞船。

  2.“龙”飞船

  为改变国际空间站天地往返运输完全依赖俄罗斯的被动局面,在难以获得国会拨款的情况下,美国政府决定鼓励私营企业参与太空技术项目。

  马斯克的太空探索技术公司就是被NASA选中的一个“幸运儿”。

  在白宫授意下,NASA与太空探索技术公司签订了一份价值16亿美元的合同,NASA为该公司提供技术支持和服务,“龙” 飞船将至少为NASA执行12次无人飞行任务,并为空间站运送补给物资。

  “龙”飞船长5.9米,最大直径3.6米,自重4.2吨。其运送载荷最大质量6吨,返回载荷最大质量3吨,采用降落伞水上溅落的方式回收。

  

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  经历了2次发射失败之后,2012年5月22日,太空探索技术公司研制生产的“猎鹰9号”火箭,成功将“龙”飞船送入预定轨道,3天后,飞船与国际空间站成功对接,成为有史以来第一个造访空间站的商业飞船。

  “龙”飞船是目前唯一能够将货物运回地球的货运飞船,“龙”飞船带有热防护罩,可在返回时耐受极高温安全降落,而其他飞船只能在再入大气时烧毁。目前,太空探索技术公司正在研制第二代用于载人的“龙”飞船,最多可搭载7名航天员前往国际空间站。

  3.“天鹅座”飞船

  美国轨道科学公司是与太空探索技术公司一同竞争空间站运输项目的商业公司。该公司研制的“天鹅座”飞船最大直径3.07米,自重约2吨,运送载荷最大质量2.7吨,返回载荷最大质量1.2吨。

  

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  2013年9月试验飞行成功后,2014年完成了2次国际空间站商业补给服务任务。

  2014年10月28日,“天鹅座”飞船执行第3次任务时,“金牛座”火箭升空6秒后爆炸,飞船和货物毁于一旦。

  2015年12月6日,新一代“天鹅座”飞船历经三次延迟发射之后,终于将3.5吨的补给与仪器送往国际空间站,拯救了弹尽粮绝、望眼欲穿的6名航天员。

  2016年10月17日,“天鹅座”飞船再次向国际空间站运送了2.3吨物资。

  4.自动转移飞行器

  欧空局研制的自动转移飞行器,是迄今运载能力最大的货运飞船。飞船长约10.3米,最大直径为4.5米,重约19.36吨,运货能力可达8吨,

  

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  自动转移飞行器有4类用途:向空间站运送补给物资;在货物卸载后,可以用作空间站的附加活动室;提升国际空间站的轨道;用作垃圾箱,把6.5吨空间站产生的废弃物资带回地球烧毁。此外,因为“自动转移”飞行器的通风风扇和空调设备的噪音低,所以空间站乘员常睡在加压舱里面;乘员也可在里面用日常的湿毛巾和洗发精保持个人卫生。

  从2008年起到2014年最后一次发射,欧空局一共发射了5个自动转移飞行器。根据计划,自动转移飞行器今后将不再发射。

  欧洲航天局宣布,将在自动转移飞行器的基础上,研制可以运送货物返回地球的再入式货运飞船和载人飞船。

  5.“鹳”飞船

  “鹳”飞船由日本宇宙航空研究开发机构研制,飞船全长约10米,最大直径约4.4米,能装载货物约6吨,其最大发射质量为16.5吨。

  “鹳”飞船舱门较大,与空间站的接口各边均加宽到约1.2米,可以搬运其他货运飞船无法装载的大型装置。飞船采取模块化设计,分为加压货舱和非加压货舱,能够同时搭载空间站内部和外部物资,是国际空间站非加压货物运输的唯一选择。

  

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  2009年,首个“鹳”飞船(HTV-1)在种子岛发射升空,截至2015年8月19日,日本成功将5个“鹳”飞船送入预定轨道,向国际空间站送去饮用水、食物、日用品和实验器材等共计5.5吨补给物资。

  2016年12月9日,第六艘“鹳”飞船(HTV-6)在种子岛发射升空,原计划用一根长达数十米的“天钩”电磁铁,开展太空垃圾清理试验,但试验并未成功,飞船返回地球途中在大气层烧毁。

  【天舟快递,天宫包邮】

  去年9月15日,天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心发射升空,截至目前,天宫二号已经在太空中飞行了210多天。

  期间,航天员景海鹏、陈冬驾乘神舟十一号飞船与天宫二号进行了自动交会对接,并在天宫工作生活了30多天。

  即将发射的天舟一号货运飞船,将与天宫二号进行自动交会对接,运送部分空间实验室所需设备物资,并开展推进剂在轨补加试验。

  这些试验内容,也将为下一步建造中国自己的空间站提供技术基础——既然国际空间站对中国关闭了大门,我们只好自己动手,打造中国人自己的天宫。

  天舟一号飞船由中国航天科技集团公司研制,根据官方公布的资料,天舟一号为全密闭结构,采用货物舱、推进舱两舱构型,全长10.6米,最大直径3.35米,起飞质量约13吨,太阳帆板展开后最大宽度14.9米,物资运输能力约6.5吨,推进剂补加能力约为2吨,具备独立飞行3个月的能力。

  

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  媒体报道称,天舟一号的发射窗口为本月20日至24日,如果一切正常的话,明天,大家就能看到飞船从南海之滨飞向太空的壮观景象了,让我们预祝发射圆满顺利!

  最后,回到本文开头提出的问题,“东风快递”和“天舟快递”有什么不同,观澜将其归结为一句话——

  “东风速递”送的是核弹,“天舟速递”送的是和平。

  衷心希望这个世界上,少一些核弹,多一些和平。

  关于天舟一号如何进行“太空加油”的事,请持续关注“第一军情”,我们明天接着聊。

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