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2020年世界载人航天精彩回顾

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  2020年世界载人航天亮点纷呈,“载人龙”飞船正式投入服务,美国重新具备乘员运输能力;“货运龙”飞船首飞,完成对第一代“龙”飞船的升级;美国推出《阿尔忒弥斯协定》,并先后与8个国家签署,强化其载人航天话语权;俄罗斯方面着力发展“雄鹰”载人飞船,研制进展顺利。整体上,在新冠疫情的影响下,2020年世界主要航天国家继续推动载人航天发展,既定乘员和货物运输任务有序推进,但部分新系统的研制进度受到影响。

  一、航天强国加快制定战略政策,为本国载人航天后续发展营造有利环境

  2020年,航天强国高度重视载人航天发展,出台多项战略政策,牵引载人航天系统研制,并为后续发展构建良好软环境。

  2020年4月美国白宫发布了《关于鼓励国际社会支持空间资源获取和利用的行政命令》;2020年7月美国国家航天委员会发布了《深空探索和发展的新时代》;2020年12月美国白宫发布了《国家航天政策》和《空间核电源与核推进国家战略》,美国国家航天委员会发布了《行星保护国家战略》。与此同时,美国国家航空航天局(NASA)提出《阿尔忒弥斯协定》,明确月球开发利用的一系列行为准则,并先后与加拿大、澳大利亚、英国、意大利、卢森堡、日本、阿联酋、乌克兰等8个国家完成签署。通过签订这项双边协定,美国将自身理念作为国际规范进行推广,强化在世界航天中的话语权。

  俄罗斯继续将航天作为优先发展方向,强调保持载人航天的领先地位,俄罗斯航天国家集团启动未来20年航天探索路线图研究,确定继续开发近地轨道、开展载人登月、进行月球持续开发等多项目标。

  二、持续开展近地轨道载人航天活动,正式开启系统升级

  2020年,世界共实施13次载人航天器发射任务,其中包括1次发射逃逸试验,2次轨道飞行试验,10次“国际空间站”正式任务。整体看,继“联盟”飞船之后,载人飞船再添新成员,“载人龙”飞船正式投入服务;货运飞船中,“货运龙”飞船完成对“龙”飞船的升级换代,“进步MS”、HTV、“龙”飞船、“货运龙”飞船、“天鹅座”飞船等5型飞船共完成7次“国际空间站”补给任务。

  (一)“国际空间站”持续深化应用,陆续部署新舱段提升能力

  “国际空间站”在2010年完成大规模建设,随后,参与国家仍在持续补充重要设施,提升空间站的应用效能。2020年,“国际空间站”除了通过货运补给任务运送科学仪器设备外,还先后安装了“巴托洛梅奥”(Bartolomeo)商用试验外部平台、“象气闸舱”(Bishop)。俄罗斯继续推进“国际空间站”舱段研制工作,俄罗斯航天国家集团于6月完成了科学号(Nauka)多功能实验舱(MLM)的密封性、发动机加压系统、外部液压管路等全面检查测试,并于7月运往拜科努尔航天中心,计划2021年发射入轨。

  (二)乘员运输能力开启升级,新型载人飞船迎来集中服役时期

  2020年,俄罗斯利用“联盟MS”飞船开展了2次“国际空间站”乘员运输任务。在4月9日联盟MS-16任务中,俄罗斯首次利用联盟-2.1a火箭发射载人任务,实现了载人和货运火箭的通用。在10月14日的联盟MS-17任务中,俄罗斯首次验证载人飞船的超快速(Ultrafast)交会对接模式,创造“联盟MS”飞船与空间站的最短交会对接时间纪录。

  

  

“联盟MS”飞船

  美国商业乘员运输计划取得重要成果,“载人龙”飞船分别于1月19日成功开展了发射逃逸试验,于5月30日成功开展了载人飞行试验,率先完成全部认证工作,于11月16日开启首次正式商业乘员运输服务。NASA和波音公司联合组建的独立审查组完成对“星际客船”无人轨道飞行试验异常事件的初步调查,确认3项主要异常,并给出4大类、80条改进和防范措施。

  

“载人龙”飞船

  

  (三)货运能力继续增强,新型商业飞船将提供全新能力

  2020年,SpaceX公司“龙”飞船顺利实现升级换代,第一代“龙”飞船于3月7日执行最后一次货运任务,该公司第一阶段商业补给服务合同顺利完成;第二代“龙”飞船的货运型号——“货运龙”飞船于12月6日首飞,开启SpaceX公司第二阶段商业补给服务合同。“货运龙”飞船基于“载人龙”飞船改进而来,与第一代“龙”飞船相比,“货运龙”飞船重点提升了运输能力和重复使用效率,回收检修后能够快速重复使用。

  俄罗斯“进步MS”飞船和美国“天鹅座”飞船各开展2次货运任务,总共向“国际空间站”运送了12.4吨货物。日本HTV飞船成功执行最后一次任务,2021年以后将启用HTV-X型号飞船执行补给。

  

“进步MS”飞船

  

  世界主要载人航天国家在近地轨道持续开展近地轨道载人航天活动,取得重要成果,加速载人深空探索系统研制,着力推进相关能力建设。

  三、“阿尔忒弥斯”计划研制工作加速,系统方案逐渐明朗

  美国在2024年载人重返月球的目标驱动下,2020年加速推进“阿尔忒弥斯”计划的实施。NASA公布了《NASA持续性月球探测与开发规划》、《“阿尔忒弥斯”规划——NASA月球探索计划概述》等多份文件,阐述“阿尔忒弥斯”计划的整体情况载人航天器系统研制工作快速推进。“空间发射系统”、“猎户座”飞船测试工作进入尾声,计划2021年执行“阿尔忒弥斯”计划首次发射任务。蓝色起源公司、航天动力公司、SpaceX公司等3家公司获得NASA载人月球着陆器方案设计合同,NASA计划在2021年选定最成熟的设计用于首次登月。针对“门户”地月空间站的研制,NASA于2020年5月向麦克萨技术公司(Maxar)授出了电源和推进模块(PPE)的研制合同,并于7月向诺格公司授出了居住和后勤舱(HALO)的研制合同,决定将两个舱段合并发射。

  四、“星舰”开展多次试验,实现高空跳跃飞行

  2020年,SpaceX公司快速推进“星舰”(Starship)试验工作,开展了“星舰”150m和12.5km跳跃飞行试验。SpaceX公司于2020年8月4日和9月3日分别利用SN5、SN6试验飞行器成功开展150m跳跃飞行试验;并于12月10日开展12.5km高度跳跃飞行试验,试验中,星舰SN-8成功发射并按计划上升至最大高度,随后翻转90°以横卧姿态下降,返回着陆平台,接近地面时启动发动机并恢复垂直状态减速,但由于燃料箱压力过低导致推力不足,SN-8以30m/s的速度撞向着陆平台并发生爆炸。

  

  

  

星舰

  五、“雄鹰”飞船研制工作正常推进,计划2023年首飞

  俄罗斯围绕2030年载人登月发展目标,正在推进“雄鹰”(Orel)飞船的研制工作。2020年6月,俄罗斯航天国家集团开展了“雄鹰”飞船绳索逃生装置进行了测试,验证飞船在海面着陆的情况下,航天员沿绳索逃生至船外的任务情况。“雄鹰”飞船具有可重复使用能力,在近地轨道任务中能够使用10次,在月球轨道任务中能够使用3次。在载人月球探测任务中,飞船将飞至地球磁场以外空间,在高辐射环境下运行,并以第二宇宙速度再入地球大气层。

  

  

  

“雄鹰”飞船

  来源 | 中国载人航天

  作者 | 何慧东

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