“地球是人類的搖籃,,但人類不能永遠在搖籃里生活,。”蘇聯(lián)現代航天學和火箭理論的奠基人齊奧爾科夫斯基如是說,。人類為了走出地球這一搖籃,必須依靠的工具就是載人航天器,。去往外太空是一項非常危險的任務,,因此不同于普通的人造衛(wèi)星,載人航天器必須有完整的生命保障系統(tǒng),,以確保航天員在任務全過程中毫發(fā)無損,。 載人航天器在人類的航天史中經歷了多次更新?lián)Q代,包括上世紀六七十年代美蘇爭霸時誕生的第一代,、第二代載人飛船,,“燒錢”無數的航天飛機,以及目前在役的俄羅斯第三代載人飛船和中國的“神舟”系列飛船等,。當前,,許多航天大國都在著手研制新一代載人飛船,但目前擁有自主載人能力的僅有中,、美,、俄三國。今天,,就讓我們從頭梳理一下載人航天器的發(fā)展歷程吧,! 一、第一代載人飛船 人類的載人航天事業(yè)是在美國,、蘇聯(lián)兩個超級大國“冷戰(zhàn)”的白熱化階段產生并發(fā)展起來的,,最早出現的載人飛船包括蘇聯(lián)的“東方號”和美國的“水星號”。二者存在的目的非常類似,,都是要為自己的國家搶奪“第一個載人進入太空”的稱號,,所以它們的技術水平都不高,內部空間非常狹小,,只能容納一人,。 在火箭發(fā)射成功率不高的時代,“進入太空”是一件需要莫大勇氣的事情,。1961年4月12日,,“東方1號”在拜科努爾航天發(fā)射場升空,蘇聯(lián)航天員尤里·加加林成為第一名進入太空的人類,在總時長1小時48分鐘的任務中,,他成功進入低地球軌道(距離地球約300千米),,繞地球飛行了一整圈。加加林因此名垂青史,,拉開了載人航天時代的大幕,。 僅過了不到一個月,美國在錯失“第一個載人進入太空”的稱號后,,發(fā)射了名為“自由7號”的“水星號”載人飛船,,將艾倫·謝潑德匆匆送入亞軌道(距離地球最遠只有187千米)。他的飛行全程僅有15分鐘,,完全不能與蘇聯(lián)的軌道級任務相提并論,,赫魯曉夫因此譏諷這次飛行為“跳蚤的一躍”。話雖如此,,但謝潑德依舊被認定為美國進入太空的第一人,。 二、第二代載人飛船 第二代載人飛船包括美國的“雙子座號”和蘇聯(lián)的“上升號”,。細心的讀者可以發(fā)現,,這一代飛船與上一代非常相似,實際上美蘇兩國為了在短時間內實現一次任務運輸多名航天員,、在軌飛行多天以及太空行走的目標,,新研制的第二代飛船都是對第一代飛船的簡單改良與擴大?!吧仙枴边M行了2次載人飛行,,而“雙子座號”總共進行了12次飛行,其中包括2次無人飛行和10次載人飛行,。 第二代載人飛船體積依舊很小,,但是可載成員上升至2到3人。為了裝下更多的人和科學儀器,,“雙子座號”甚至迫不得已使用了類似戰(zhàn)斗機的彈射座椅,,確保航天員在發(fā)射時的安全。 三,、第三代載人飛船 第三代載人飛船包括“聯(lián)盟號”“神舟號”,,以及為了載人登月研制的“阿波羅號”。其中,,“阿波羅號”系列載人飛船已經退役,。 “聯(lián)盟號”是迄今為止發(fā)射次數最多的飛船。自1966年第一艘“聯(lián)盟號”載人飛船發(fā)射,,到2021年10月5日“聯(lián)盟MS-19”載人飛船發(fā)射,,它已經衍生出39種不同構型,,進行了147次載人發(fā)射任務。技術成熟,、發(fā)射成功率高,、使用成本低是俄羅斯始終沒有放棄“聯(lián)盟號”的主要原因。 “神舟號”與“聯(lián)盟號”外觀十分相似,,二者都是三艙構型,,即返回艙、軌道艙與推進艙,;都能乘載3人,,且只能一次性使用?!吧裰厶枴彪m然在外觀設計上參考了“聯(lián)盟號”,,但是其設計理念、設計標準,、技術水平卻比“聯(lián)盟號”高得多。中國的“神舟號”發(fā)射產出投入比非常高,,相比美蘇前兩代飛船多次發(fā)射才能實現的新技術,,“神舟號”飛船只需一次發(fā)射即可實現技術迭代,諸如“神五”初探宇宙,、“神六”多人多天航行,、“神七”太空行走、“神八”無人交會對接,、“神九”手動交會對接等,。“神舟號”支撐起中國人遨游太空的夢想,,也為中國空間站的建設提供了有力的保障,。 美國的“阿波羅號”與中俄的三代飛船差異較大,因為該飛船為載人登月設計,,需要將人類送入月球軌道,。“阿波羅號”由指令艙,、服務艙和登月艙三部分組成,。從1969年到1972年,共計有12人乘坐“阿波羅號”成功登上月球,,成為一代傳奇,。 四、航天飛機 航天飛機又名太空梭,,1977年2月,,美國國家航空航天局(以下簡稱“NASA”)研制出第一架名為“企業(yè)號”的航天飛機,由波音747飛機背負進行了機載試驗?!捌髽I(yè)號”僅承擔了各項地面試驗試飛,,從未被發(fā)射入軌。此后美國又制造了“哥倫比亞號”“挑戰(zhàn)者號”“發(fā)現號”“亞特蘭蒂斯號”與“奮進號”五架航天飛機,。每架航天飛機均可乘坐7人,,并且擁有一個巨大的貨艙來裝載衛(wèi)星或國際空間站組件。 航天飛機也是美蘇太空爭霸的產物,。設計航天飛機的初衷是為了重復使用以降低成本,,然而事與愿違,單架航天飛機造價約30億美元,,最初NASA認為每架航天飛機都可以重復使用100次以上,,平均每次任務的成本將低于3000萬美元。事實上,,5架航天飛機共計只進行了135次飛行,,平均每次飛行的成本超過1億美元,這還沒有算上維護和檢修的費用,。 1986年1月28日,,“挑戰(zhàn)者號”發(fā)射升空73秒后爆炸解體;2003年2月1日,,“哥倫比亞號”返回著陸時在得克薩斯州北部上空解體墜毀,,兩次任務共造成14位航天員不幸遇難。人類探索太空的旅途注定充滿挫折,,讓我們向每一位為航天事業(yè)獻出生命的勇士致敬,! 由于過高的運營成本和過低的安全系數,美國于2011年終止了該項目,,退役的航天飛機現在被展示于美國的各大博物館中,,訴說著它們曾經輝煌的歷史。 冷戰(zhàn)期間,,蘇聯(lián)當局認為美國研制的航天飛機是未來搭載核武器的工具,,為了與之對抗,1976年他們也雄心勃勃地開展了“暴風雪號”航天飛機計劃,。蘇聯(lián)航天飛機的設計指標甚至比美國高了不少,,這也造成了該項目燒錢不斷的惡果。該項目是蘇聯(lián)太空探索史上耗資最大的項目,,在一定程度上加速了蘇聯(lián)解體,。 “暴風雪號”航天飛機共制造了五架正樣,僅有一架完工,,在其生命周期中僅進行了一次軌道飛行任務,。1988年11月15日,,無人駕駛的“暴風雪號”由強大的“能源號”運載火箭成功發(fā)射,3小時25分鐘后,,它順利地降落在拜科努爾航天發(fā)射場,。在這次堪稱完美的首飛后,由于缺乏資金,,該項目被終止,。2002年5月12日,因為連日大雨造成廠房倒塌,,蘇聯(lián)唯一一架遨游過太空的航天飛機被摧毀在風雨之中,,令人唏噓。 五,、新一代載人飛船 為了降低運載成本,,新一代載人飛船的主要設計指標就是可以重復使用。全球正在研發(fā)的新一代載人飛船多達十余種,,人類航天史上首次出現如此盛況,。 亞軌道級飛船多為面向公眾的太空飛行體驗而研發(fā)。2021年7月11日,,維珍銀河創(chuàng)始人,、英國富翁理查德·布蘭森與另外3名乘客乘坐維珍銀河的載人飛船飛往太空,他們到達89.2千米的高度后體驗了約4分鐘的失重,,最終安全著陸,全球首次亞軌道商業(yè)太空旅行圓滿成功,。9天后的7月20日,,亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·貝索斯與其兄弟乘坐藍色起源公司的“新謝潑德號”亞軌道飛行器前往100千米高空,同行者還有最年長和最年輕的太空乘客:82歲女飛行員沃利·芬克和18歲荷蘭學生奧利弗·戴門,。他們體驗了約3分鐘的失重,,11分鐘后安全降落。目前這兩大商業(yè)航天器均已開始售票,。 俄羅斯“奧勒爾號”載人飛船代號“PPTS”,,有趣的是,它的研發(fā)進度正如其名,,進展非常緩慢,,還停留在PPT演示階段。波音公司的“星際客機”載人飛船進展稍快,,2019年12月20日,,波音公司信心滿滿地進行了第一次無人軌道飛行測試,然而它的飛行軟件代碼錯漏百出,,入軌后發(fā)動機異常,,燒掉了過多燃料,,無法與國際空間站對接,無奈地結束了任務,;第二次飛行測試在發(fā)射前被工程師檢測到閥門異常,,被迫推遲。 “獵戶座號”載人飛船為美國重返月球的“阿爾忒彌斯”登月計劃而生,,但是其研發(fā)進度卻因登月火箭生產進度遲緩,、新冠疫情影響而拖延。表現最為搶眼的是太空探索公司的“龍?zhí)枴憋w船,,2020年5月30日在美國佛羅里達州肯尼迪宇航中心首飛,,成功將兩名航天員送入國際空間站。 我國的新一代載人飛船公開技術資料不多,。從公開的數據看,,它采用兩艙結構布局,全長約9米,,發(fā)射質量21.6噸(最高可達23噸),,返回艙直徑4.2米,設計搭載6~7名航天員,,可重復使用10次以上,。飛船根據推進艙大小可以衍生出兩種不同構型:一種推進艙較短,可服務于近地軌道空間站的建設,;而另一種推進艙較長,,可服務于載人月球探測和載人深空探測等多種任務。 自1961年第一位航天員加加林上天,,世界載人航天的歷史至今只有60年,,其中不乏慘痛的失敗,也有振奮人心的成就,。歷史的車輪滾滾向前,,身處“宇宙大航海”時代開端的我們,,又將會見證怎樣波瀾壯闊的征途呢,? |
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