美国30年来首款载人龙飞船,真的拉开与中国新载人飞船的差距吗?

2022-12-05 阅读2337 评论0 喜欢0

在2020年5月底代号为“天龙“的新一代载人飞船,在位于美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心,由可回收的中型运载火箭“猎鹰9”搭载升天。这艘由美国太空民企SpaceX研发的龙飞船在发射的19小时后,最终在中国与蒙古国交界处上方与国际空间站成功对接,那么就意味着美国龙飞船发射任务已经圆满完成,而其后一阶段的任务就是与空间站分离并成功返回地球。届时一旦载有宇航员的龙飞船在利用减速伞成功降落至预定区域大西洋时,美国新一代载人飞船才算大功告成。

 

出品|国器

美国第一款与空间站对接的宇宙飞船为何堪称一次非凡的创举

作为美国首款与国际空间站对接的宇宙飞船,为什么说龙飞船的对接堪称非凡的创举?不同于我国研制太空飞船进行天地间载人往返的方式,美国宇航局自第三代载人飞船阿波罗退役之后,在长达数十年间美国主要以航天飞机承担载人往返任务。但自1986年挑战者号在半空解体坠落、2003年哥伦比亚号在返回地球时突然解体爆炸,这些事故严重冲击了美国继续发展航天飞机的信心。不仅如此超高的航天预算、维护修理费用的透支等因素,让这类史上最为复杂的航天器的未来充满了不确定性。

 

高频率的发射事故、高额的航天预算和维护修理费用等使得美国放弃航天飞机

但是美国宇航局最终还是做出了沉重的决定。2011年7月美国航天飞机亚特兰蒂斯号迎来了最后一次航天任务——STS135,在为空间站提供了后勤供给后顺利返回地面并退役,结束了30年航天飞机的时代。而在龙飞船飞天的前9年间,美国宇航局仅能依赖于俄罗斯的飞船维系空间站供给。龙飞船的诞生不仅结束了美国航天长达9年载人飞船的空窗期,在美国宇航局将新一代载人飞船订单交付民营航天SpaceX后,龙飞船的发射标志了全球商业载人航天的时代已经到来,美国航天飞机与载人飞船的过渡已初步完成。

 

美国龙飞船与我国新一代载人飞船各项细节设计的详细比较

这艘外表看去极具高科技感的龙飞船一经发射,就在我国国内引起了不小的反响,甚至许多声音直言SpaceX公司进一步拉开了与中国航天的差距,那么龙飞船与我国新一代载人飞船相比较到底孰优孰劣、有没有什么异曲同工之处呢?首先我们要将新一代载人飞船与神舟系列飞船区分出来,新一代载人飞船不仅在承载人数上从三人增加到了7人,而且在续航、材料和性能上更为强劲,最为重要的是新一代载人飞船可以重复利用,并实现了比龙飞船更加先进的气垫软着陆。

 

运载火箭加飞船的组合发射体系和返回舱外表材料的承受热流温度

新一代载人飞船试验船毕竟是在神舟系列飞船的基础上发展而来,从以往长征2号加神舟组合,到目前首次尝试长征五号加新飞船组合,其完整的发射体系相较于猎鹰加龙飞船更加成熟,猎鹰和龙飞船组合日后还需要承担和经历多次发射的风险。其次龙飞船虽然有着美国强劲航天工业的基础,以及在技术和材料上选择的后发优势。但我们根据两艘飞船公开的数据来看,飞船外表材料的优势主要体现在返回地面时,承受大气层摩擦热流的温度高低。我国新一代飞船最高承受3000度,相较于龙飞船1600度承受能力更强。

 

龙飞船设计目标的深度和我国新一代载人飞船的广度

如果我们从宏观背景上看更能体现两者的区别。SpaceX在可回收火箭上的造诣可谓全球领先,但之所以首次进行龙飞船的研发并取得成功,主要是承接了高额的商业订单以及美国宇航局的技术输出,龙飞船日后也主要是在地球近地轨道进行空间站人员的输送。但我国新一代飞船的目标远不仅如此,这艘国产飞船的研发目标不仅要实现载人登月的功能,而且还朝着载人登陆火星等一系列深空探测任务进发。从此便可以看出中国航天兼具更多的技术广度,而龙飞船更加专注于空间站载人往返的深度。

 

龙飞船无整流罩的设计让其太阳能电池翼的性能和飞行性能弱于国产飞船

龙飞船更具未来科幻感的特色恐怕在于飞船返回舱的外观,瘦长的外壳相较于国产飞船的扁平外壳更流畅。但要知道龙飞船并没有设计适应大气环境的整流罩,这也导致其太阳能电池翼必须使用共形设计,相较于国产飞船升级的转换效率高达34%、采用的新型砷化镓太阳能电池,龙飞船在飞行控制性能以及供电效率上都要弱于国产载人飞船,这也印证了好看是要付出代价这句话。从载人数量、承受热流温度、材料、主要设计结构和宏观目标上我们已经了解清楚,其实两者孰优孰劣我们大体已经知晓。

 

我们就龙飞船的各项细节分析对比后对大层次进行了一个总结

龙飞船的关注点之大主要在于它是美国时隔三十年来首次发射的载人飞船,其研发费用仅用17亿美元就超前完成目标,主要在于美国宇航局源源不断的人才、技术和资金输入。总体来说我们不能仅用一个龙飞船就否定中国载人飞船数十年的成就,中国航天与美国宇航局确实有一定的距离,与SpaceX公司的火箭可回收技术、空间站往返等特定领域有一定的深度差距,但是中国航天兼具通信导航、空间站、探月和火星探测等广度,所以我们还需理性看待深度与广度的区别。

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