世界载人航天器发展史

杜骏豪

人类的载人航天事业是在美国、苏联两个超级大国“冷战”的白热化阶段产生并发展起来的，最早出现的载人飞船包括苏联的“东方号”和美国的“水星号”。二者存在的目的非常类似，都是要为自己的国家抢夺“第一个载人进入太空”的称号，所以它们的技术水平都不高，内部空间非常狭小，只能容纳一人。

东方号

水星号

在火箭发射成功率不高的时代，“进入太空”是一件需要莫大勇气的事情。1961年4月12日，“东方1号”在拜科努尔航天发射场升空，苏联航天员尤里·加加林成为第一名进入太空的人类，在总时长1小时48分钟的任务中，他成功进入低地球轨道（距离地球约300千米），绕地球飞行了一整圈。加加林因此名垂青史，拉开了载人航天时代的大幕。

世界第一次载人航天任务，尤里·加加林在“东方1号”舱内

僅过了不到一个月，美国在错失“第一个载人进入太空”的称号后，发射了名为“自由7号”的“水星号”载人飞船，将艾伦·谢泼德匆匆送入亚轨道（距离地球最远只有187千米）。他的飞行全程仅有15分钟，完全不能与苏联的轨道级任务相提并论，赫鲁晓夫因此讥讽这次飞行为“跳蚤的一跃”。话虽如此，但谢泼德依旧被认定为美国进入太空的第一人。

美国第一次载人航天任务，艾伦·谢泼德升空瞬间

第二代载人飞船包括美国的“双子座号”和苏联的“上升号”。细心的读者可以发现，这一代飞船与上一代非常相似，实际上美苏两国为了在短时间内实现一次任务运输多名航天员、在轨飞行多天以及太空行走的目标，新研制的第二代飞船都是对第一代飞船的简单改良与扩大。“上升号”进行了2次载人飞行，而“双子座号”总共进行了12次飞行，其中包括2次无人飞行和10次载人飞行。

上升号

双子座号

第二代载人飞船体积依旧很小，但是可载成员上升至2到3人。为了装下更多的人和科学仪器，“双子座号”甚至迫不得已使用了类似战斗机的弹射座椅，确保航天员在发射时的安全。

1965年，正在执行人类首次空间交会任务的“双子座6号”与“双子座7号”

第三代载人飞船包括“联盟号”“神舟号”，以及为了载人登月研制的“阿波罗号”。其中，“阿波罗号”系列载人飞船已经退役。

“联盟号”是迄今为止发射次数最多的飞船。自1966年第一艘“联盟号”载人飞船发射，到2021年10月5日“联盟MS-19”载人飞船发射，它已经衍生出39种不同构型，进行了147次载人发射任务。技术成熟、发射成功率高、使用成本低是俄罗斯始终没有放弃“联盟号”的主要原因。

联盟号

阿波罗号

神舟号

与国际空间站对接的“联盟TMA-19号”

“神舟号”与“联盟号”外观十分相似，二者都是三舱构型，即返回舱、轨道舱与推进舱;都能乘载3人，且只能一次性使用。“神舟号”虽然在外观设计上参考了“联盟号”，但是其设计理念、设计标准、技术水平却比“联盟号”高得多。中国的“神舟号”发射产出投入比非常高，相比美苏前两代飞船多次发射才能实现的新技术，“神舟号”飞船只需一次发射即可实现技术迭代，诸如“神五”初探宇宙、“神六”多人多天航行、“神七”太空行走、“神八”无人交会对接、“神九”手动交会对接等。“神舟号”支撑起中国人遨游太空的梦想，也为中国空间站的建设提供了有力的保障。

“神舟十一号-天宫二号组合体”可见光图像

“联盟号”（左）与“神舟号”（右）舱内空间对比图。可见“神舟号”的舱内空间更加宽敞、舒适，而“联盟号”的舱内空间显得非常狭窄

美国的“阿波罗号”与中俄的三代飞船差异较大，因为该飞船为载人登月设计，需要将人类送入月球轨道。

“阿波罗号”由指令舱、服务舱和登月舱三部分组成。从1969年到1972年，共计有12人乘坐“阿波罗号”成功登上月球，成為一代传奇。

“阿波罗15号”指令与服务舱段

航天飞机又名太空梭，1977年2月，美国国家航空航天局（以下简称“NASA”）研制出第一架名为“企业号”的航天飞机，由波音747飞机背负进行了机载试验。“企业号”仅承担了各项地面试验试飞，从未被发射入轨。此后美国又制造了“哥伦比亚号”“挑战者号”“发现号”“亚特兰蒂斯号”与“奋进号”五架航天飞机。每架航天飞机均可乘坐7人，并且拥有一个巨大的货舱来装载卫星或国际空间站组件。

美国太空运输系统（航天飞机）（上）以及苏联夭折的“暴风雪号”航天飞机（下），二者均已退役

航天飞机也是美苏太空争霸的产物。设计航天飞机的初衷是为了重复使用以降低成本，然而事与愿违，单架航天飞机造价约30亿美元，最初NASA认为每架航天飞机都可以重复使用100次以上，平均每次任务的成本将低于3000万美元。事实上，5架航天飞机共计只进行了135次飞行，平均每次飞行的成本超过1亿美元，这还没有算上维护和检修的费用。

1981年“哥伦比亚”号首飞任务

“挑战者号”发射阶段爆炸解体

1986年1月28日，“挑战者号”发射升空73秒后爆炸解体;2003年2月1日，“哥伦比亚号”返回着陆时在得克萨斯州北部上空解体坠毁，两次任务共造成14位航天员不幸遇难。人类探索太空的旅途注定充满挫折，让我们向每一位为航天事业献出生命的勇士致敬！

由于过高的运营成本和过低的安全系数，美国于2011年终止了该项目，退役的航天飞机现在被展示于美国的各大博物馆中，诉说着它们曾经辉煌的历史。

“哥伦比亚”号返回着陆时解体

冷战期间，苏联当局认为美国研制的航天飞机是未来搭载核武器的工具，为了与之对抗，1976年他们也雄心勃勃地开展了“暴风雪号”航天飞机计划。苏联航天飞机的设计指标甚至比美国高了不少，这也造成了该项目烧钱不断的恶果。该项目是苏联太空探索史上耗资最大的项目，在一定程度上加速了苏联解体。

“暴风雪号”航天飞机共制造了五架正样，仅有一架完工，在其生命周期中仅进行了一次轨道飞行任务。1988年11月15日，无人驾驶的“暴风雪号”由强大的“能源号”运载火箭成功发射，3小时25分钟后，它顺利地降落在拜科努尔航天发射场。在这次堪称完美的首飞后，由于缺乏资金，该项目被终止。2002年5月12日，因为连日大雨造成厂房倒塌，苏联唯一一架遨游过太空的航天飞机被摧毁在风雨之中，令人唏嘘。

为了降低运载成本，新一代载人飞船的主要设计指标就是可以重复使用。全球正在研发的新一代载人飞船多达十余种，人类航天史上首次出现如此盛况。

亚轨道级飞船多为面向公众的太空飞行体验而研发。2021年7月11日，维珍银河创始人、英国富翁理查德·布兰森与另外3名乘客乘坐维珍银河的载人飞船飞往太空，他们到达89.2千米的高度后体验了约4分钟的失重，最终安全着陆，全球首次亚轨道商业太空旅行圆满成功。9天后的7月20日，亚马逊创始人杰夫·贝索斯与其兄弟乘坐蓝色起源公司的“新谢泼德号”亚轨道飞行器前往100千米高空，同行者还有最年长和最年轻的太空乘客：82岁女飞行员沃利·芬克和18岁荷兰学生奥利弗·戴门。他们体验了约3分钟的失重，11分钟后安全降落。目前这两大商业航天器均已开始售票。

世界各型新一代载人飞船示意图

俄罗斯“奥勒尔号”载人飞船代号“PPTS”，有趣的是，它的研发进度正如其名，进展非常缓慢，还停留在PPT演示阶段。波音公司的“星际客机”载人飞船进展稍快，2019年12月20日，波音公司信心满满地进行了第一次无人轨道飞行测试，然而它的飞行软件代码错漏百出，入轨后发动机异常，烧掉了过多燃料，无法与国际空间站对接，无奈地结束了任务;第二次飞行测试在发射前被工程师检测到阀门异常，被迫推迟。“猎户座号”载人飞船为美国重返月球的“阿尔忒弥斯”登月计划而生，但是其研发进度却因登月火箭生产进度迟缓、新冠疫情影响而拖延。表现最为抢眼的是太空探索公司的“龙号”飞船，2020年5月30日在美国佛罗里达州肯尼迪宇航中心首飞，成功将两名航天员送入国际空间站。

與国际空间站对接的“龙号”飞船

我国的新一代载人飞船公开技术资料不多。从公开的数据看，它采用两舱结构布局，全长约9米，发射质量21.6吨（最高可达23吨），返回舱直径4.2米，设计搭载6～7名航天员，可重复使用10次以上。飞船根据推进舱大小可以衍生出两种不同构型：一种推进舱较短，可服务于近地轨道空间站的建设;而另一种推进舱较长，可服务于载人月球探测和载人深空探测等多种任务。

自1961年第一位航天员加加林上天，世界载人航天的历史至今只有60年，其中不乏惨痛的失败，也有振奋人心的成就。历史的车轮滚滚向前，身处“宇宙大航海”时代开端的我们，又将会见证怎样波澜壮阔的征途呢？