俄罗斯专家,俄罗斯暂停研制快船号新型载人飞

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摘要:【据新浪科技2006年8月14日报道】俄罗斯投入巨资研制的下一代宇宙飞船“快船号”已经进入最后的生产阶段,但据俄新社报道,俄官方不久前突然宣布暂停“快船号”的研制,转而研发

【据新浪科技2006年8月14日报道】 俄罗斯投入巨资研制的下一代宇宙飞船“快船号”已经进入最后的生产阶段,但据俄新社报道,俄官方不久前突然宣布暂停“快船号”的研制,转而研发一种多级入轨的新型飞船,这几乎意味着俄罗斯多年的研发努力需要从头再来。

[新华网2005年09月28日报道] 日前,美国国家航空和航天局公布了耗资1040亿美元、计划在2018年前重返月球的长期航天计划。新登月计划将采用新型的载人探索飞船、新型运载火箭和登陆舱等新一代航天工具。 俄罗斯有关专家指出,美国要完成重返月球的艰巨任务,必须要将更多的宇航员送入国际空间站进行训练,但眼下美国的航天飞机还不能完全承担起这一重任,而用来代替航天飞机的载人飞船CEV基本上还处于“纸上谈兵”阶段,因此,安全可靠的俄罗斯《联盟》号宇宙飞船将可弥补美国在这方面的不足,为美国周期性的向国际空间站输送更多的宇航员完成载人飞行训练;另外,美国研究和开发新型航天技术中的一些关键技术,仍离不开俄罗斯的参与。没有俄罗斯的参与,美国重返阔别30多年的月球的计划孤掌难鸣。

2002年秋,美国宇航局重新审查了它的航天运输系统计划,提出要研制一种新的天地往返运输器,该运输器取名为轨道空间飞机,从而引发一场关于是研制空间“飞机”还是研制“飞船”的争论。这与上世纪80年代后期,我国在制定载人航天发展蓝图时发生的“以飞船起步,还是以航天飞机起步”的争论颇为相似。不过,美国的争论是在高起点、高水平基础上的比较。美国既有研制“水星”、“双子星座”、“阿波罗”三类飞船及30多次无人和载人飞行的经验,也有哥伦比亚号等5架航天飞机的研制和111次成功飞行经验及两次飞行失败的教训。局长称:不要被名称误导争论由“飞机”派首先发难。他们认为,研制目标很明确,不容争辩,因为拟研制的航天器的名称中就有“飞机”二字。不料,美国宇航局局长肖恩·奥基夫却出面作了一番“修正”。他说“轨道空间飞机”一词是临时拍脑袋想出来的。当时提出研制的是一种“可重复使用的空间运输与返回系统”。这个名称太长,其缩写词RSTARS又太拗口,所以他不假思索,随口就给它换了个名字叫“轨道空间飞机”。他告诉有意参与该航天运输器开发的厂商、单位和个人,不要受这个名称的误导,设计要求以宇航局发布的顶级要求书为准。2003年2月18日,美国宇航局发布了对轨道空间飞机的顶级要求书(该要求书本应在2003年2月初公布,因“哥伦比亚号”事件而推迟了2个星期)。顶级要求非常简单:“美国宇航局需要研制一种能在2010年用一次性运载火箭将至少4名乘员送往国际空间站的载人运输器。”该要求书既没有规定该运输器是有翼的还是无翼的,是水平着陆还是垂直着陆,也没有规定是一次使用还是多次使用。所以,奥基夫称,凡对该项目有兴趣的商家和专家可以充分放开思路,在要求书规定的范围内,大胆创新,自由设计运输器的方案。与此同时,有专家认为“轨道空间飞机”宜改名为“轨道空间飞行器”。飞机派:用飞船是历史倒退主张研制空间飞机的人认为,空间飞机代表航天技术的未来发展方向,是美国在世界航天领域居于领先地位的标志,也是让美国公众引以自豪的象征,而研制飞船则意味着“历史的倒退”,不仅影响美国的威望,也有负公众的期望。发展新一代运输器主要要求之一是降低成本,而降低成本的一个重要途径是重复使用。空间飞机最大的优点在于可重复使用。飞机有翼,能充分利用空气动力的作用在大气层内滑翔,空气动力热对它的加热也大大缓解,且能沿机场跑道水平着陆,因此具有重复使用的能力。当然重复使用必须达到较高的频率时,费效比才会降低。换言之,在一定条件下,飞行次数越多,成本越低,而飞船只能一次性使用,飞行次数越多,成本就越高。预计一架空间飞机要重复使用100次以上,年飞行率也要明显上升,才有可能经济高效地为国际空间站接送人员和运送物资。还有支持者认为,作为国家级的航空航天中心,美国宇航局理应站在航天发展的前沿,代表航天技术前进的方向,集中力量于发明创新,而不应因循守旧走老路。从国家的威望和宇航局的形象考虑,研制先进的空间飞机才是其正确选择。飞船派:安全和成本最重要主张研制飞船的人认为,目前,特别是哥伦比亚号航天飞机失事以后,安全和成本变得更加重要,至于威望与影响则降到次要位置。就安全可靠而言,飞船具有优势。一般来说,可靠性是与飞行器的简单程度成正比的。与飞机比较,飞船的结构相对简单,无需复杂的空气动力控制面,也没有着陆机构及相关装置。飞船的高可靠性和高安全性有历史数据为证:苏联/俄罗斯的联盟号飞船,自1971年联盟11号返回失事以后,历经联盟、联盟T、联盟TM和联盟TMA四代,至今已使用了30多年,约80艘飞船上过天,从未出现过灾难性事故。就成本而言,飞船技术较简单,生产成本低和生产周期短是不言而喻的。飞船的成本大约只有空间飞机的几十分之一。从紧迫性来看,美国宇航局的顶级任务书要求轨道空间飞机在2010年投入使用。自1986年“东方快车”计划开始以后的十几年中,X系列可重复使用运载器的试制“屡战屡败”,这一结果表明,可重复使用的空间飞机技术难度是相当大的,要在7年之内拿出可供实用的产品,希望渺茫。美国《空间新闻》在3月3日的社论《正确选择轨道空间飞机的目标》中指出,美国宇航局应采取较为保守的目标,研制飞船,以便能在7年以后接替现役的航天飞机。“新的飞行器不是目标,而是一种以尽可能低的代价进入太空的工具。”《空间新闻》3月10日还刊登了一幅阿波罗式空间飞船的设想图。美国关于新一代空间运输器采用飞机还是飞船的争论刚刚开始,争论双方还只是停留在概念性或定性论述的阶段。飞机与飞船,各有长短,轨道空间飞机究竟何去何从,还需要高层决策最后定夺。(来自中国航天报 作者:朱毅麟)

载人龙飞船首飞:美航天不再“仰仗”俄罗斯飞船?

长期以来,美俄在载人航天领域既竞争又合作,推动了整个人类航天进程。就技术的先进性来讲,美国要超过俄罗斯,但在技术的完善性上说,俄罗斯仍有着美国不可比拟的优势。这一点对比美国的航天飞机与苏俄的联盟号系列飞船就能看出来。

CEV“纸上谈兵” CEV是美国重返月球计划中最为关键的部分,将采用非传统的设计理念来建造它。CEV的功能首先是适合在近地轨道上运行,其次是在改进后用来向月球运输宇航员,在此基础上最后确定适合向火星运输宇航员的最终发方案。CEV能容纳6名宇航员,外形类似以前的“阿波罗”号飞船,重12吨,可以重复使用10次。CEV的一次发射费用高达2.8亿美元,预计事故率为1∶2000(航天飞机当初的预计事故率为1∶220)。 然而,CEV的研制可以说仍在初始阶段,CEV及其运载工具的研制费用接近100亿美元。为了加紧研制工作,NASA不久前调整了研究计划,得克萨斯的约翰逊中心将专门负责CEV的研制,亚拉巴马的马尔莎拉中心将专门研制运载火箭。NASA希望在2008年完成CEV无人样机的试验飞行;2011年实施CEV的无人飞行;2012后年实施CEV的载人飞行;最终在2015年至2020年实现载人月球探测,2030年后实现登陆火星任务。 新的月球船将采用大推力发射器,它由5台航天飞机主发动机和一对5级航天飞机固体火箭推进器组成,这些设备包括主发动机、固体火箭推进器和外挂燃料箱等航天飞机部件,其中107米高的货运火箭与1969年至1972年担任运载火箭的“土星-5”型运载火箭接近。飞船与运载火箭总长77米,相等于25层的楼房高。研发能够提升125吨负荷的大推力发射器需要50亿美元。所有这些技术设备的研制和开发才刚刚起步。

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现在,俄罗斯和美国又在新一代宇宙飞船的研制上展开了激烈较量。美国用于取代航天飞机的新型载人运输器——“乘员探索飞行器”要到2014年才正式投入使用。俄罗斯则计划先于美国研制出自己的新一代宇宙飞船,从而在世界载人航天舞台上唱主角。

“联盟”号打时间差 俄罗斯研究航天政策和国际关系的专家尤里·卡拉什认为,美国要实现重返月球的任务,必须向国际空间站输送宇航员以进行月球探测前的准备,但眼下美国的航天飞机还不能完全承担起这一重任。尽管前不久美国发现号航天飞机成功返回,但下一次的发射不会早于2006年的秋天,再加上最近受飓风的破坏,负责航天飞机维修和主要发动机生产的企业都受到了一定的影响,下一次航天飞机的发射可能还会推迟。另外,按计划,美国的航天飞机将在2010年全部退役,这就意味着在CEV投入运行之前美国最少有两年时间没有载人飞船能够为自己的宇航员提供载人飞行训练。这样的话,美国向国际空间站输送自己的宇航员的工作可能会面临停止或者请俄罗斯“联盟”号飞船来承担的局面。两年的时间里停止太空载人飞行考察对美国来说是不可思议的,美国不得不使用俄罗斯的“联盟”号飞船了。 自2003年“哥伦比亚”号航天飞机失事以来,俄罗斯已经利用“联盟”号飞船免费为美国向国际空间站输送了10名宇航员。因为,根据2000年美国通过的一向法律,没有美国总统和国会的批准,NASA不得向俄罗斯购买用于国际空间站建设的宇航设备。但根据俄美达成的协议,俄罗斯将于2005年10月1日最后一次为美免费运送宇航员,以后美国就要掏腰包了。据悉,美国有关机构正在向国会提交有关对这一法案的修正,允许在2012年前购买俄罗斯的载人飞船。这样“联盟”号飞船就可以打一次两年长的时间差。

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根据原来的计划,“快船号”起飞重量达14.5吨,是联盟号的2倍,返回舱的内部体积约为联盟号飞船的5倍。它是世界第一种可部分重复使用的飞船,返回舱能重复使用25次,设计寿命10年。“快船号”本应在今年年初进行生产投标,但6月末,俄罗斯宇航局的局长突然宣布停止招标。俄罗斯宇航局局长对这一突然变化给出的解释是,投标方案给出的“快船号”年度开支计划与俄太空计划有严重分歧,“如不进行实质性的改动将无法实施”。但有关俄罗斯太空计划的新版本目前也没有太清晰的计划。

俄罗斯呼唤合作 2005年7月,俄罗斯联邦政府正式批准了《2006年—2015年俄罗斯联邦航天计划》。新计划中的一个重要内容是为火星探测做准备,而俄对这一重任的期望寄托正在研制中的新的载人宇宙飞船“巨型班机”上。它是由俄罗斯“能源”公司研制的“联盟”号载人飞船的替代者。技术层面上“巨型班机”的设计已经完成,它的设计理念以向火星和月球飞行为目的,适合于在地面和空间站之间运送宇航员和货物。 “巨型班机”载人飞船长10米、宽3.5米,可搭乘6名宇航员,承载700千克的货物,发射重量达14.5吨,属于能够返回的载人飞船,可多次使用,并能在太空中自动飞行10个昼夜,它比“联盟”号飞船的返回舱宽大舒适,在紧急情况下还能完成从空间站撤离宇航员和设备的任务。按计划,外形像无把手熨斗的“巨型班机”载人飞船有望在2010前研制成功。目前,以俄罗斯科学院医学生物问题研究所为主的航天科学研究机构正计划于2006年初进行载人模拟火星探测飞行试验,6名自愿者宇航员将在封闭的地面模拟“火星飞船”上度过500个昼夜,进行设备维修、通讯保障、控制检测、生命保障等科学实验,为未来人类载人火星探测做准备。 许多俄罗斯航天专家呼吁美国参与“巨型班机”载人飞船的研制与开发,在月球探测与载人太空飞行中大力开展俄美合作,以便更好地利用人类在探索太空中已取得的巨大成果。目前,还不知俄罗斯是否被邀请来参与美国重返月球的计划,但俄罗斯专家自信,即使美国的邀请永远不会到来,但在研究和开发新型航天技术中的一些关键技术方面,美国仍离不开俄罗斯的参与。

从安全出发,2011年美国就终止了航天飞机载人的太空探索,一直改由乘坐俄罗斯的宇宙飞船到空间站进行研究。

本来俄在下一代飞船领域遥遥领先,但目前看来,很可能要落在美国之后,这让不少俄科学家感到懊悔。

美东时间3月2日2时49分,美国太空探索公司在佛罗里达州肯尼迪航天中心首次试飞载人版“龙”飞船。

根据Space X的规划,飞船发射24小时后与国际空间站进行对接,5天后脱离空间站返回地球。载人龙飞船内有7个座位、3个窗户,能够一次搭载7名宇航员。它还为国际空间站上的宇航员携带大约180千克物资。

美国探索星空历来是使用航天飞机

在人类仰望星空和探索星空的实际操作中,能否把人送到太空是一个既检验科技水平的试金石,也是人类能否深入探索和研究太空的分水岭。实际上,载人到太空并返回,人类早就做到了。但是,要将人员送到空间站或月球和火星上,并且平安地送回到地球着陆,有着不同的技术和安全路径。

这种不同的技术和路径实际上体现为美苏的激烈竞争。1957年,苏联率先发射了世界上第一颗人造地球卫星,1961年又把第一名宇航员送上太空。美国当然不甘心落于苏联之后,于是推出了“阿波罗登月计划”。但是,美国把宇航员送上太空使用的是可部分重复使用、实现天地往返的航天飞机。

苏联使用的则是一次性产品——宇宙飞船,如“联盟”号系列载人飞船和“进步”号系列货运飞船。载人飞船把人送到空间站或太空后,在返回地球时,是让返回舱实现软着陆,让里面的人平安返回地面。这种返回方式可以较大程度地确保人员的安全,但是,飞船只能使用一次,因而造价和成本比较高。目前,随着科学发展,现在可以多次往返使用。

美国在当时经过评估,采用了如同飞机一样可以多次起飞降落的航天飞机,并认为在使用上更先进,还可降低成本,一架航天飞机至少可以重复使用100次。但是,实践证明,航天飞机的安全性是一个巨大的短板。

航天飞机安全性不及宇宙飞船

1986年1月28日上午11时39分,“挑战者号”航天飞机在美国佛罗里达州发射升空后第73秒就发生爆炸解体,机上7名宇航员全部罹难。

不幸在几年后再次上演。2003年2月1日,哥伦比亚号航天飞机在重返地球大气层时解体,导致美国7名宇航员死亡,而且哥伦比亚号航天飞机是美国的首架航天飞机,执行过多次升空任务。

这两次航天飞机失事一次是在发射升空之时,一次是在返回地球之时,说明载人航天飞机一旦失事,就是覆巢之卵式的灾难,因为航天飞机没有在紧急情况下出逃的通路,或者说无法设计逃离通道。

当然,并不是说载人飞船就不会出现故障和意外,但相比而言,载人飞船有返回舱,在出现故障时可以启动逃生机制逃亡。2018年10月11日,俄罗斯联盟号载人飞船升空时出现故障,俄罗斯宇航员阿列克谢·奥夫奇宁和美国宇航员尼克·黑格启动逃生机制,返回舱与火箭紧急分离,并抛出降落伞安全着陆。因此,只要逃生机制正常启动和运行,载人飞船的安全性就比航天飞机大得多。

从安全出发,自美国的第4架航天飞机亚特兰蒂斯号于2011年退役后,美国就终止了航天飞机载人的太空探索,一直改由乘坐俄罗斯的宇宙飞船到空间站进行研究。这既受制于人,也说明了美国在这一领域的落后,美国当然要采用各种方式追赶。

美国抛弃航天飞机

现在,Space X采用的也是飞船,说明在太空探索的技术路线上,安全已经成为各个国家认可的第一要素。既然飞船的安全性迄今还没有后来超越者,所以它也就成为各个有志于载人探索太空的国家的首选。

当然,Space X的载人飞船在此之前已经有所创新和改进,也就是试验成功了可重复使用的升空火箭,因而可以节约很多成本。

不过,此次Space X公司发射的飞船只是搭载一个假人模型,身着太空服,坐在窗户旁边。在其头部、颈部和脊柱周围都装置有传感器,可搜集人类在乘坐太空飞船时可能会遇到的力量类型的数据。并且,还要看5天后脱离空间站返回地球时是否能顺利着陆,以及评估从假人模型获得的数据是否安全。

Space X创始人埃隆·马斯克表示,“龙”飞船2的重点仍然是服务于美国宇航局,这说明该项技术正是美国太空探索的重要技术力量,也是太空竞争的一种体现。而且,如果“龙”飞船运行正常,将寻求商业客户,这些客户可能会包括前往国际空间站的私人公民。

因此,“龙”飞船载人模型升空试验,既是美国本土航天飞船把宇航员送入太空的“关键第一步”,也是在为未来的太空旅游奠定基础。

□张田勘

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