后航天飞机时代的太空新秀

□ 江 山

燕子去了，有再来的时候，美国航天飞机退役了，谁来承担天地间人员和货物运输的任务？目前，全世界只有美国、俄罗斯和中国在开展着载人航天轨道飞行计划，分别依赖航天飞机、联盟号飞船和神舟飞船。航天飞机的退役将改变三足鼎立的局面，众多“新人”正摩拳擦掌，准备粉墨登场。

下面我们就来认识一下可能会接替航天飞机的几种太空飞行器。

一、美国政府的猎户座飞船

根据2004年美国总统布什提出的“空间探测构想”，2005年美国推出“星座”计划。布什的构想是要在2020年前派人重返月球，进而登陆火星和前往其它地点，共需花费1000亿美元，与国际空间站的建设费用相当。“星座”计划中包括“猎户座”载人飞船和“战神”火箭，拟用于接替航天飞机计划，先用于为国际空间站往返运送人员，然后执行“星座”计划下的重返月球任务。猎户座飞船能乘坐4名至6名航天员，质量25吨，直径5米。自2006年9月同洛马公司签订“猎户座”飞船主承包合同以来，美国航宇局已在该飞船项目上花掉了约50亿美元。

2010年2月，奥巴马总统在其2011财年预算方案中，提出砍掉由其前任布什推出的“星座”计划，将国际空间站的工作时间至少延长到2020年，把国际空间站人员和货物运输工作交由商业性运输工具来完成，在这些商业飞行器到位之前，美国将依赖俄罗斯联盟号飞船来运送人员，并利用俄罗斯、日本和欧洲的货运飞船来运送货物。按奥巴马的方案，美国要在2025年前送人前往一颗小行星，30年代开展载人火星轨道飞行，并拿出数十亿美元来发展商业航天飞行器和旨在使美国能持续开展空间探测的“可改变格局的技术”。猎户座飞船项目连同以重返月球为目的的“星座”项目的其它部分一起全部砍掉，给该项目的前途打上了问号。2010年4月份，奥巴马宣布将“猎户座”飞船改用作国际空间站的救生飞船，使该项目又重现生机。飞船由用于人员和货物运输的乘员舱，用于推进、供电和流体存储的服务舱，装到运载火箭上所需的飞船适配器和能大大改善乘员安全的发射逃逸系统组成。这种飞船最早可在2013年进行首次轨道试飞，并将按2010年美国航宇局授权法案要求在2016年前投入初步飞行使用。

近日美国航宇局称，国会要求其建造的“多用途机组飞行器”（MPCV）载人深空探测飞船将以原有的“猎户座”载人飞船设计为基础来研制。这意味着自2006年以来一直作为“猎户座”飞船主承包商的洛马航天系统公司将继续作为MPCV飞船的主承包商。MPCV飞船将可乘坐4人执行21天的任务，在加州沿岸外的太平洋上溅落。飞船重约23吨，底部直径约5米，增压空间19.5立方米，居住空间近9立方米。飞船会在太空同某种形式的居住舱会合，让旅程变得更加舒适。美国航宇局官员说，MPCV在发射、再入和着陆过程中的安全性将是现役航天飞机的10倍。发射过程中的安全性主要靠发射逃逸系统来保证。该飞船可在天上开展各类活动，包括同其它飞行器交会对接。船上航天员将能进行太空行走。新飞船也可根据需要为国际空间站运送货物和人员。

二、美国的商业载人飞船

早在载人航天计划调整之前，美国就有意采用商业性国际空间站往返飞行服务。美国政府部门长期以来一直负责并承担着载人航天飞行工作，但一系列以商业方式研制的载人飞船已经在研并开始试飞。这些商业载人飞船具有以下特点：由私人提供资金支持；由私营部门负责和管理；服务对象为目前有需求的用户或潜在非政府用户；最终是否能够成功要接受市场的检验。这些飞船的最初用户很可能是国际空间站，随看今后以商业方式建设的空间站投入使用和太空旅游的兴起，这些载人飞船将有更多用武之地。

猎户座飞船与空间站靠近空间站艺术图

美国航宇局自2010年初以来已向波音公司、蓝源公司、太空探索技术公司、内华达山脉公司和联合发射联盟公司等厂家签发了约3.2亿美元的技术合同，以扶持研制商业载人运输系统。这些公司均同美国航宇局签订了“航天法案协议”，将制订机组运输方式，开展技术验证和相关研究。

波音公司的CST-100飞船

作为知名的载人航天系统与服务供应商，波音在该行业有很深厚的历史传承。它正在研制的“机组航天运输”（CST-100）飞船外形与美国航宇局阿波罗登月飞船和新型“猎户座”载人飞船相近，但个头更小，呈锥形，直径约4.5米，可乘坐多达7人，CST-100飞船的首次试飞拟于2015年前进行，可由宇宙神5、德尔它4或猎鹰9运载火箭发射。按波音公司所确定的设计要求，CST-100应能重复使用多达10次，具体要看回收后的检查结果。该项目得到了美国航宇局“商业机组发展（CCDev）航天法案协议”下1800万美元的经费支持。该飞船设计用于飞往国际空间站和其它未来的私营空间站。除拟供美国航宇局用于向国际空间站运送航天员外，船上座位还可出售给太空游客、各公司或其它非政府团体以及美国其它联邦政府部门。波音公司空间探测部门负责人称，迄今有幸上天飞行的人数还很少，全球60亿～70亿人口中大概只有500多人有此经历；波音希望看到更多的人有机会上天。

2010年9月，波音公司和太空历险公司已签署一份协议备忘录。太空历险公司将推销CST-100新型载人飞船执行商业飞行任务时船上的座位。太空历险公司作为一家中介公司已成功地安排7位私人游客参与了8次前往国际空间站的飞行，乘坐的均为俄罗斯联盟号飞船。与波音公司联手将能更好地向商业航天飞行客户提供安全和廉价的运输服务。双方尚未确定船上每个座位的具体价位，但表示会比俄制联盟号飞船有竞争力。2009年10月加拿大亿万富翁拉利伯特乘联盟号前往国际空间站的收费约为4000万美元。

内华达山脉公司的追梦者飞船

追梦者飞船停在跑道上

波音公司的CST-100飞船

太空船二号

内华达山脉公司的追梦者飞船得到了美国航宇局商业机组发展计划下的资金支持。“追梦者”是一种跑道着陆升力体式飞行器。这种可乘6人的飞船以美国航宇局 20世纪90年代初提出的HL-20飞行器方案为基础，将由宇宙神5等一次性火箭发射，可滑翔返回，在跑道上着陆。目前该公司已成功地对追梦者的主发动机进行了试车，并已着手建造原型飞船。预计追梦者最早可在2014年首飞。该公司已与维珍银河公司联合提交了商业机组发展计划投标方案。银河维珍公司将负责向商业用户推销追梦者飞船上的座位。

太空探索技术公司的“龙”飞船

2010年12月8日，由太空探索技术公司建造的“龙”飞船由同出一门的“猎鹰”9火箭发射，船箭飞离后，飞船绕地球飞行两圈后再入，在太平洋上溅落，并成功回收。这次飞行共持续了3小时21分钟。这使太空探索技术公司成为首家从轨道上回收飞船的商业公司。“龙”飞船及其非增压部段长6米多，舱内最大直径超过3米。该飞船的这次首飞是美国航宇局国际空间站商业补给服务合同下的首次验证飞行。根据合同，“龙”飞船共将进行至少12次货运补给飞行。太空探索公司还参加了美国航宇局人员运输服务项目的投标，拟开始研制“龙”飞船的载人型号。

轨道科学公司

轨道科学公司正在研制为国际空间站提供支持服务的天鹅座货运飞船。该公司也已表达了研制载人飞船的意向，它正在与维珍银河公司联合提交一项商业机组发展计划投标方案，将研制一种至少可把4人送往国际空间站的升力体式飞行器。该飞行器可由宇宙神火箭发射，计划利用维珍银河公司的白衣骑士二号载机运往卡纳维拉尔角发射场。

其他设想

除了美国公司外，现在正在为国际空间站提供货运服务的欧洲和日本也有意将其货运飞船改造成载人飞船。

欧洲的自动转移飞行器（ATV）重8吨，由阿里安5火箭发射。ATV飞船用于向国际空间站运送食品、推进剂和其它补给，一般在站上停留约6个月，随后携站上垃圾再入地球大气并被烧毁。首艘飞船2008年圆满完成了任务。第二艘飞船今年2月被发往空间站，并于7月离站。第三艘飞船定于2012年2月发射。一些人一直在建议把ATV改造成能把货物从太空带回地球的可重复使用飞船，甚至可用于人员的天地往返运输，但这些建议并未得到官方正式回应。在2008年的柏林航展上曾展出了载人ATV飞船的模型，但欧空局尚未宣布任何正式相关研制计划。

太空探索技术公司的“龙”飞船

欧洲的自动转移飞行器再入大气层概念图

日本的货运飞船H-2转移飞行器将停泊于国际空间站

日本的货运飞船H-2转移飞行器（HTV）可运送5吨增压货物和1吨半不增压货物。2009年HTV执行了国际空间站的首次飞行任务，2011年1月又进行了第二次飞行。把HTV改造成能把货物带回地面的可重复使用飞船或将其改造成一种载人天地间往返运输飞船，在日本国内已有一些非常初步的探讨。

三、亚轨道载人飞船

“山猫”可重复使用亚轨道飞船

近年来，受安萨里X大奖赛的影响，人们对载人亚轨道飞行器的兴趣大增。这项赛事为最先在两周时间内两次利用可重复使用亚轨道飞行器把3人送到100千米以上高空的参赛队伍提供1000万美元的奖金。目前已取得一些进展的亚轨道载人飞船主要有太空船二号和山猫等。

太空船二号

维珍银河公司和升高复合材料公司正在联手研制亚轨道载人飞行器。其研制的太空船一号2004年在安萨里X大奖赛中获奖。太空船二号是一种空射飞船，由专门研制的“白衣骑士二号”载机携带升空，到达15千米的高度后船机分离，这时太空船二号会点燃火箭发动机，将两名飞行员和6名乘客送入110千米的高空，完成飞行后，在跑道上滑翔着陆。2010年10月，太空船二号进行了首次滑翔试验。如果一切顺利，2011年它将采用内华达山脉公司研制的一种混合动力火箭发动机进行有动力试飞。首次载客飞行可能在2012年进行。

维珍银河公司已与美国西南研究所签订了具有里程碑意义的一份协议，将向该研究所提供“太空船二号”飞船上的两个座位。西南研究所还预订了另6个座位。这是维珍银河首次同用户签订送科学家进入亚轨道空间的协议。此前该公司主要是从希望上天旅游的人员那里收取订金。公司官员称，这份协议表明该公司的系统具有巨大的科学潜力。该协议将使科学家能把“太空船二号”作为飞行实验室，用于开展微重力、生物学、天文学和气候研究等实验。

山猫飞船

维珍银河公司并不是西南研究所科学家要借以上天的唯一私营飞船厂家。正在建造“山猫”可重复使用亚轨道飞船的XCOR宇航公司称，这家研究所从该公司订购了6次亚轨道飞行，供其研究人员和实验设备乘用。每次飞行都将乘坐一位由该研究所培训的科学家，以开展生物医学、微重力和天文学成像等实验。西南研究所还取得了随时增购3次飞行的选择权。拟乘“山猫”飞船上天的科学家包括美国航宇局主管科学的前副局长斯特恩。“山猫”为两座飞船，与小型飞机相像，利用自身动力在跑道上起降。2010年9月，XCOR公司已利用美国航宇局马歇尔航天飞行中心的设施完成了山猫的超音速风洞试验。目前，该公司已开始制造首架山猫样机。

另外，2007年欧洲航空航天业巨头欧洲宇航防务集团公司曾表示将涉足太空旅游业。该集团公司下属空间公司阿斯特里姆表示，将建造可搭载自费游客的太空飞机。它将采用喷气发动机起飞，升高到12千米后，火箭发动机开始工作，把飞行高度迅速提升到60千米以上，之后，发动机关机，太空飞机靠惯性飞至100千米，然后返回地面。但该项目进展如何外界一无所知。

综上所述，美国政府和私营公司的下一代载人飞行器也许很快就会填补航天飞机退役后留下的空白，为美国政府和其他用户提供更多选择。商业航天活动的兴起，还将增加就业，促进美国经济的发展并带动其他国家也加大在这一领域的投入。

太空船二号