飛船 天舟二號成功升空,國際空間站貨運(yùn)飛船誰才是執(zhí)牛耳者?

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編者按
29日晚9時(shí)許,天舟二號貨運(yùn)飛船載著6.8噸的物資升空,成功與天和號核心艙對接。中國國際空間站建設(shè)日趨完善,基本上能夠在本年內(nèi)完成,空間站建成后,屆時(shí)會(huì)實(shí)施常規(guī)的載人航空任務(wù)。
近日,中國載人航天工程辦公室主任郝淳透露了一個(gè)重要的信息,5、6月會(huì)實(shí)施天舟二號以及神州十二號載人飛船任務(wù),9、10月將分別實(shí)施天舟三號和神州十三號載人飛船任務(wù)。中國空間站將在兩年內(nèi)建成。
事實(shí)上,國際空間貨運(yùn)飛船發(fā)展至今已有40多年,前蘇聯(lián)、歐盟、日本以及美國都有非常成熟的技術(shù)以及輝煌的過往,本文帶你回顧國際貨運(yùn)飛船的發(fā)展歷程,到底誰才是執(zhí)牛耳者?
撰文 | 龐之浩(中國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家)
隨著載人航天活動(dòng)的不斷發(fā)展,貨運(yùn)飛船在載人航天領(lǐng)域的用途也日益廣泛。因此,俄羅斯、歐洲、日本和美國先后研制了“進(jìn)步”、自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器、H-2轉(zhuǎn)移飛行器,以及商用“貨運(yùn)龍”和“天鵝座”貨運(yùn)飛船。至今,全世界已發(fā)射過約180多艘貨運(yùn)飛船。
01
用途廣泛受青睞
貨運(yùn)飛船是從載人飛船演變過來的。在20世紀(jì)70年代,蘇聯(lián)和美國開始發(fā)展體積大、壽命長、用途廣的空間站。剛開始時(shí),蘇美兩國都是用人貨混裝的載人飛船為空間站提供少量補(bǔ)給,每艘載人飛船1次只能為空間站運(yùn)去幾百千克的物資,因而大大影響了空間站的運(yùn)行壽命和站上航天員在軌工作時(shí)間。
隨著蘇聯(lián)空間站的不斷發(fā)展,對運(yùn)貨量的要求也日益增加,于是蘇聯(lián)航天專家奇思妙想,從1978年開始把聯(lián)盟號載人飛船改裝成無人貨運(yùn)飛船,即去掉了聯(lián)盟號飛船上的座椅、環(huán)境控制與生命保障、返回著陸和應(yīng)急救生等與載人有關(guān)的系統(tǒng),以便運(yùn)送更多的貨物。
實(shí)踐證明,這種人貨分開的運(yùn)輸方式,既能增加貨物的運(yùn)載量,又能降低成本,還很安全,可以說是蘇聯(lián)的一個(gè)創(chuàng)新。改裝后的貨運(yùn)飛船稱為進(jìn)步號,每次飛行可為空間站送去2噸多物資。現(xiàn)在,俄羅斯每年向“國際空間站”發(fā)射4艘貨運(yùn)飛船,它們不僅為“國際空間站”運(yùn)去貨物,還帶回大量的空間站垃圾,然后在再入大氣層時(shí)燒毀。
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進(jìn)步M-M貨運(yùn)飛船與“國際空間站”對接
其實(shí),貨運(yùn)飛船還有許多其他用途。例如,由于空間站是在低地球軌道運(yùn)行,會(huì)受到殘存大氣阻力的影響而逐漸降低軌道高度,所以在空間站軌道高度降低到一定情況下要提升它的軌道高度才行,而攜帶較多燃料的貨運(yùn)飛船在空間站的軌道維持方面能發(fā)揮重要作用。
目前,“國際空間站”主要是靠貨運(yùn)飛船提升空間站的軌道高度,以抵消大氣阻力的影響,并使“國際空間站”與將要與之對接的天地往返運(yùn)輸器處于最佳對接位置。它有時(shí)也用于機(jī)動(dòng)“國際空間站”軌道位置,以便躲避飛來的太空垃圾。
“進(jìn)步”系列飛船還曾2次用于試驗(yàn)“人造月亮”。1993年2月4日,“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船離開了和平號空間站,它攜帶一把折疊好的巨大“太陽傘”——“人造月亮”。12分鐘以后,它在離空間站160米的地方被打開,然后用這把直徑22米的“太陽傘”,在距離地球350千米高的地方進(jìn)行了人造月亮的照明試驗(yàn),向處于黑夜的歐洲地區(qū)反射了一道寬約10千米的亮光,其亮度相當(dāng)于月亮的2~3倍,從南到北掃過地球,依次照亮了里昂、日內(nèi)瓦、慕尼黑和白俄羅斯。1999年的2月4日,俄羅斯用“進(jìn)步”系列飛船再次實(shí)施了一次人造月亮試驗(yàn)。
俄羅斯的“進(jìn)步”系列飛船在2001年和平號空間站壽終正寢的墜落中也發(fā)揮過重要作用。當(dāng)時(shí),與和平號對接的“進(jìn)步”系列飛船通過多次點(diǎn)火,使和平號空間站的飛行速度不斷降低,最終成功地把和平號推離原運(yùn)行軌道墜入大氣層,落到被稱為“航天器墳場”的南太平洋某一區(qū)域。
由此可見,貨運(yùn)飛船的用途越來越廣。因此,歐洲、日本、美國也先后開始發(fā)展貨運(yùn)飛船。
02
不斷進(jìn)步的貨船
“進(jìn)步”貨運(yùn)飛船是在“聯(lián)盟”載人飛船基礎(chǔ)上改進(jìn)研制的,由貨物艙、補(bǔ)給艙和服務(wù)艙組成,總質(zhì)量大約7噸,有效載荷質(zhì)量2.3噸以上。
其貨物艙構(gòu)造與“聯(lián)盟”載人飛船軌道艙相似,可以裝1.7噸以上的貨物,當(dāng)“進(jìn)步”飛船與空間站對接時(shí),乘員進(jìn)入貨物艙搬貨到空間站,在“進(jìn)步”飛船脫離空間站之前,乘員可把空間站上1~1.7噸的垃圾轉(zhuǎn)移到貨物艙中,再入大氣層時(shí)隨飛船一起燒毀。
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