天舟一號整裝待發(fā)：可將6噸貨物送往空間站

17日，長征七號遙二運載火箭與天舟一號貨運飛船組合體在垂直轉(zhuǎn)運中。

　　楊志遠攝

　　17日7時30分，位于海南文昌的中國文昌航天發(fā)射場，承載著天舟一號貨運飛船和長征七號遙二運載火箭組合體的活動發(fā)射平臺駛出總裝測試廠房，垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)，完成最終狀態(tài)確認后，預(yù)計于4月20日至24日擇機發(fā)射。作為我國首艘太空貨運飛船，天舟一號的首飛將揭開我國載人航天工程空間實驗室飛行任務(wù)收官之戰(zhàn)的序幕。

　　太空貨運飛船有怎樣的發(fā)展歷史，在人類探索太空的進程中扮演何種角色，未來發(fā)展形態(tài)如何？記者專訪了國際宇航聯(lián)空間運輸委員會秘書長、中國航天科工集團公司二院二部研究員楊宇光。

　　進步一號

　　人類首艘貨運飛船，使長駐太空成為可能

　　記者：從發(fā)展歷程來看，貨運飛船的可靠性如何？

　　楊宇光：人類第一艘貨運飛船是1978年1月20日在蘇聯(lián)拜科努爾航天中心發(fā)射的進步一號。發(fā)射兩天后，進步一號順利與軌道上運行的禮炮6號空間站對接，為航天員尤里·羅曼年科和格奧爾基·格列奇科送去了1.3噸食物、給養(yǎng)、零件備份和科學(xué)儀器，還為空間站帶去了1噸重的推進劑和氧氣，這使人類在太空的長期駐留成為可能。

　　進步號飛船不但能夠為空間站運輸航天員的生活物資和推進劑，還可以為空間站送去維修用的部件和新的科學(xué)試驗儀器，這不但延長了在軌科學(xué)試驗儀器的壽命，還可以更加靈活多樣地安排新的科學(xué)試驗，使得進步號飛船一直服役至今。在進步號的支持下，和平號空間站創(chuàng)造了人類太空連續(xù)駐留423天的紀錄。

　　進步號飛船本身不像載人飛船那樣可以回收，一般在完成補給任務(wù)后，航天員會將空間站上產(chǎn)生的各種生活垃圾和廢物填入進步號，隨之離軌一同銷毀。在進步號眾多的任務(wù)中，只有3次因為發(fā)射失敗而導(dǎo)致整個任務(wù)失敗，但從整個進步號的發(fā)展歷程來看，其可靠性是相當(dāng)高的。在可以預(yù)見的將來，仍將在國際空間站的運行中發(fā)揮著重要的作用。

　　龍飛船

　　商業(yè)貨運飛船，成為空間站貨運的補充力量

　　記者：目前服役中的太空貨運工具各具哪些優(yōu)勢？

　　楊宇光：除了進步號貨運飛船外，國際空間站在最初的設(shè)計中非常依賴航天飛機，但2011年航天飛機退役后，單靠進步號貨運飛船無法滿足重量超過400噸、擁有6名常駐航天員的國際空間站的運營。在這種情況下，歐空局的自動轉(zhuǎn)運飛行器ATV和日本研制的HTV，成為國際空間站貨運補給的重要補充。

　　歐洲的ATV重量超過20噸，可以為空間站運輸約8噸的貨物，加壓貨艙擁有48立方米的巨大容積，重量和貨運量在已有的和正在研制的貨運飛船中都是最大的。

　　日本的HTV的空載重量約10.5噸，可以將6噸重的貨物送往國際空間站。不過，與進步號和ATV不同，HTV不會自動與空間站對接，而是飛到空間站附近，由空間站的機械臂將其“抓捕”并�？吭趪�際空間站和諧號節(jié)點艙的靠泊口上。這在設(shè)計上極大簡化了交會對接系統(tǒng)的設(shè)計。在所有的貨運飛船中，HTV擁有最大的艙門，可以將國際空間站標準機柜直接從飛船中轉(zhuǎn)移到空間站內(nèi)，帶來了很多的便利。

　　記者：龍飛船為什么如此引人關(guān)注？

　　楊宇光：龍飛船由美國太空探索公司SpaceX自主研發(fā)，飛船的加壓艙能夠?qū)崿F(xiàn)回收并重復(fù)使用，這也使得龍飛船成為第一種具備大量貨物下行能力的貨運飛船，貨物上行能力大約3.31噸，同時具備將2.5噸貨物運回地面的能力，并且可以靈活地配置加壓艙和非加壓艙的貨物比例。

　　在2010年和2012年完成兩次技術(shù)驗證飛行后，迄今為止龍飛船為國際空間站執(zhí)行了11次貨運任務(wù)并成功10次。2015年6月28日因為獵鷹9號火箭發(fā)射失敗而損失了一艘龍飛船。2016年獵鷹9號火箭在發(fā)射臺上慘烈的爆炸也拖延了后續(xù)補給任務(wù)的進行。從這個案例我們可以看出，商業(yè)航天時代如何在低成本的同時保證高可靠，依然是亟待解決的難題。

　　當(dāng)然，除了太空探索公司，美國的軌道科學(xué)公司以及重組后的軌道ATK公司自主研制了安塔瑞斯運載火箭和天鵝座貨運飛船，在一次試驗性的飛行后為國際空間站執(zhí)行了6次補給任務(wù)并成功5次。

　　天舟一號

　　不但用于空間站補給，還可作為空間科學(xué)試驗平臺

　　記者：我國的貨運飛船有何特點？

　　楊宇光：未來中國的載人空間站，將有幾名航天員在軌長期駐留，在乘組輪換期間甚至將有兩艘神舟飛船和更多的航天員短期同時在軌。顯然，沒有貨運飛船的支持，是無法完成長期在軌駐留任務(wù)的。這也是中國航天研發(fā)天舟貨運飛船的根本原因。

　　天舟一號是我國自主研制的首艘貨運飛船，采用兩艙構(gòu)型，由貨物艙和推進艙組成，總長10.6米，艙體最大直徑3.35米，太陽帆板展開后最大寬度14.9米，起飛重量約13噸，物資上行能力約6噸，推進劑補加能力約為2噸，具備獨立飛行3個月的能力，具有與天宮二號空間實驗室交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗等功能。

　　一方面，它由運載能力達13.5噸的新一代中型運載火箭“長征七號”發(fā)射，可以將重達6噸的貨物送往中國未來的空間站。其有效載荷比例在目前所有的貨運飛船中是最高的。

　　另一方面，天舟貨運飛船充分繼承了過去天宮一號、二號空間實驗室和神舟飛船積累的技術(shù)基礎(chǔ)，與進步號和ATV類似，天舟貨運飛船也具備為空間站補加推進劑的能力，并將在天舟一號與天宮二號的對接任務(wù)中驗證這項關(guān)鍵技術(shù)。天舟一號在今年的飛行任務(wù)中將面臨諸多的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　天舟貨運飛船不但是中國未來空間站的補給飛船，由于它具備較長時間的獨立自主飛行能力，因此還可以作為空間科學(xué)試驗的平臺。

　　記者：太空貨運飛船以后能作星際飛行嗎？

　　楊宇光：從進步一號到現(xiàn)在，貨運飛船已經(jīng)為人類在太空的長期駐留履行了近40年的職責(zé)，并仍將在國際空間站和中國空間站的運營中發(fā)揮不可替代的重要作用。未來針對近地軌道空間站的貨運任務(wù)將朝著更高載荷比、更高效費比和更加靈活的方向發(fā)展，隨著技術(shù)的進步不斷升級換代。

　　但人類不可能長期只停留在近地軌道。近年來，世界各航天大國都將視野投向了月球甚至火星，并在自己的載人航天計劃中落實相應(yīng)的發(fā)展路線圖。實際上，從美國阿波羅計劃首次登陸月球，到現(xiàn)在已近半個世紀，單純重復(fù)阿波羅計劃的過程對各國都不是最理想的選擇。因此，建設(shè)月球基地，以及在未來人類實現(xiàn)登陸火星后，建設(shè)火星基地，成為未來載人航天發(fā)展的重要考慮。

　　月球基地和火星基地的建設(shè)無疑是規(guī)模遠超國際空間站的巨大工程，其技術(shù)難度和巨大的資金投入成為實現(xiàn)路徑上的最大障礙，而其中一個非常關(guān)鍵的因素就是維持基地運行的貨物運輸，如何降低這一成本是全世界載人航天領(lǐng)域繞不開的重大課題。

　　以月球基地為例，如果能夠通過單級入軌、完全可重復(fù)使用的登月艙，實現(xiàn)月球基地與繞月軌道之間的往返運輸，再利用高比沖的電推進，實現(xiàn)繞月軌道與近地軌道之間的完全可重復(fù)往返軌道轉(zhuǎn)移飛行器，就可以將月球基地的貨物運輸成本降低到近地軌道貨運的水平。

　　當(dāng)然，如果未來能在月球基地實現(xiàn)推進劑的制備，不但可以進一步降低貨物運輸?shù)某杀�，還能夠為組裝巨大的火星飛船奠定堅實的基礎(chǔ)，使人類真正進入開發(fā)太陽系的新紀元。