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俄罗斯载人航天发展如何?计划雄心勃勃,但缺钱

澎湃新闻2021-06-21 15:16:271

澎湃新闻特约撰稿 林森

神舟十二号载人飞船发射成功引发了大众对载人航天的热议。目前,世界上只有中美俄具备独立将本国航天员送入太空的能力,但印度、伊朗等国也试图进入这一俱乐部。那么,美国、俄罗斯、印度等国载人航天发展如何?

俄罗斯计划在2023年对新一代载人飞船“鹰”进行首飞,但经费的问题可能导致飞船项目像其他航天项目一样不断拖延。

上个月28日,俄国家采购网上发布的俄国家航天集团材料中显示,俄罗斯新型“鹰”号载人飞船将可以绕地球飞行1年左右时间,并可以绕月飞行长达半年。该飞船计划在2023年进行首飞,2024年开始执行无人飞行任务,2025年进行载人飞行。

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“鹰”号载人飞船模型。

“老黄牛”老骥伏枥

今年10月,俄罗斯将发射“联盟”MS-19载人飞船,将新一批航天员送往国际空间站,这是“联盟”系列载人飞船的第150次发射,发射次数之多、改进型号之多,让其他载人飞船难以望其项背。而且征战太空55年的“联盟”飞船还将继续服役多年,直到俄罗斯新一代载人飞船“鹰”号上岗,可以说是世界载人飞船中的“老黄牛”。

1966年11月,代号“宇宙”133号的“联盟”飞船进行了首次试飞。该飞船由科罗廖夫设计局研制,采用三舱式设计,最前面是轨道舱,之后是返回舱,最后是推进舱。“联盟”飞船其实是为苏联载人登月设计的,但登月计划以失败告终,“联盟”飞船转向近地轨道,出乎意料的是,飞船不仅是苏联载人飞行的主力,苏联解体后还继续服役了30余年。“联盟”飞船重约7.1吨(早期型号重6.5吨),拥有一个2.9吨重的返回舱,内部容积4立方米,可携带3名航天员。

“联盟”飞船的指标并不算出众,尤其是狭窄的返回舱只能容纳3名航天员,而且非常拥挤,但由于后继者迟迟未出现,只能一直改进,适应时代的变化,而同时代的“双子星”、“阿波罗”飞船早已进入博物馆,甚至上世纪80年代后期诞生的航天飞机都在2011年退出了历史舞台。现役的“联盟”MS由“联盟”TMA改进而来,重点是使用了电子设备,比如新的电子计算机、遥测指令系统等,实现了全数字化,自动化程度、落点精度和可靠性得到了提高。值得一提的是,这些改进的技术一部分将用于俄罗斯新一代载人飞船的研制。

虽然“联盟”飞船目前是俄罗斯载人航天的主要工具,但这种飞船毕竟是50年前的设计,再怎么改进,受原始设计的影响,已经无法满足要求,尤其是返回舱空间有限,无法携带更多航天员,不适合用于载人深空探测。

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“联盟”飞船改进型非常多,现役的是“联盟”MS。

与其他国家研制的新一代载人飞船相比,差距则更加明显。其实早在苏联时代,“联盟”载人飞船之后的下一代飞船就曾提上日程,上世纪80年代,苏联开始研制“曙光”飞船,该飞船两舱式设计,最多可搭载8名航天员,但由于这一时期苏联国力开始走下坡路,加上“暴风雪”号航天飞机的存在,研制工作还未完成苏联就已经轰然解体,而继承苏联最大遗产的俄罗斯财力有限,完全没有余力继续研制“曙光”飞船,只能在“联盟”飞船基础“缝缝补补”。

进入新世纪后,借着石油价格的上涨,国力有所恢复的俄罗斯开始考虑研制新一代载人飞船。2006年,俄罗斯和欧洲联合进行了名为先进载人运输系统(ACTS)的研究,载人飞船的研制才算步入正轨,ACTS早期计划使用ATV飞船的服务舱,外加“联盟”载人飞船改进后的轨道舱。2007年10月,方案再次更改,变为大锥形返回舱加服务舱的设计,后来它的服务舱也改由能源集团专门研制。

2009年,由于欧空局迟迟不下决心,双方合作曲终人散,ACTS飞船计划不得不取消,不过这为俄国新一代飞船“联邦”号的研制奠定了基础。2009年4月6日,能源公司获得了新飞船的研制合同,新飞船被命名为“未来载人运输系统”(PPTS),它是一种兼顾近地轨道和登月任务的飞船。2016年1月15日,俄罗斯航天局正式公布的命名却是“联邦”号,最后又更名为“鹰”号。

“鹰”号飞船也采纳了返回舱重复使用的概念,采用两舱式设计,可以容纳4人进行近地轨道或是深空飞行。为了同时兼顾近地轨道和深空任务,“鹰”号载人飞船使用大小不同的服务舱,飞船重量14吨和20吨两个级别。“鹰”号载人飞船由俄罗斯正在研制的安加拉-A5运载火箭发射,将取代目前的联盟号飞船执行近地轨道任务,未来还可用于执行载人登月甚至登火任务。“鹰”号飞船原计划在2015年发射,但因为技术和经费的原因,研制进度大幅落后于原计划,目前已经推迟到2023年。

联想到不断推迟的“安加拉”火箭、“月球”-25等俄罗斯重大航天项目,“鹰”号飞船首飞时间还可能继续拖延,“联盟”号飞船“这头老黄牛”还要继续征战多年。

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“鹰”号飞船的返回舱模型。

重启航天飞机靠谱吗?

近几年,俄罗斯考虑重启航天飞机的报道不时出现,但一直是“只闻楼梯响,不见人下来”。

今年3月,俄罗斯航天政策研究所所长伊万莫伊谢耶夫向媒体表示,俄罗斯正在研发的航天飞机未来可以用于军事任务。俄罗斯“闪电”科研生产联合体总经理索科洛娃表示,作为曾研发“暴风雪”号航天飞机的机构,“闪电”科研生产联合体将建造新的民用航空航天飞机,新的航天综合系统“最近5年内将实现太空飞行”。 俄罗斯航天集团2020年10月的文件显示,该集团计划在2022年9月前投入2.39亿卢布论证建造可重复使用的有翼型航天飞机的必要性。

2011年7月21日,美国亚特兰蒂斯号航天飞机慢慢脱离国际空间站,包括“亚特兰蒂斯”号在内的美国现役3架航天飞机在当年全部退役。美国退役航天飞机不仅宣告美国航天飞机时代的终结,也宣告世界航天飞机时代的终结。

航天飞机是美苏你追我赶航天竞赛下的产物,由于美国航天飞机最先发射成功,很多人认为美国是最早研制航天飞机的国家。其实,恰恰相反,苏联比美国更早启动航天飞机的研制,只是起了个大早,赶了个晚集而已。

上世纪60年代,苏联为了能在太空领域进一步压倒美国,苏联米格设计局的科学家提出了著名的“螺旋”航天飞机计划,而美国航天飞机研制计划在70年代初才正式启动。苏联又在1976启动了“暴风雪”号航天飞机的研制计划,并在1988年进行了首次发射,苏联解体后,“暴风雪”号航天飞机的后续发展戛然而止,而囊中羞涩的俄罗斯更是无法支持航天飞机这个吞金巨兽,成为俄罗斯航天发展路上首先抛弃的对象。

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“暴风雪”号航天飞机的命运非常悲惨,现在已经成为街头艺人涂鸦平台,令人唏嘘不已。

随着经济的好转,俄罗斯开始考虑重启航天飞机,其中比较有名的项目是MRKS航天飞机,该航天飞机外形和“暴风雪”号较为类似,整个航天飞机系统由轨道器和助推火箭组成,助推火箭采用可重复使用和模块化设计,回收方式均为飞回式。火箭经过检修和重新加注燃料之后可用于下一次发射。

MRKS航天飞机在气动布局和内部设计方面与“暴风雪”号航天飞机基本相同,主要由前、中、尾三段组成,前段结构可分为头锥和乘员舱两部分,具有良好的气动外形和防热系统。航天飞机的中段主要是有效载荷舱。舱内可以装载各种卫星、空间站等。尾段安装了多台发动机,可为航天飞机入轨和离轨提供动力。据悉,MRKS航天飞机可将35吨的载荷送入近地轨道,运载能力非常强。

理想很丰满,现实很骨感。MRKS航天飞机项目至今没有什么进展。与俄罗斯其他重大航天项目一样,钱是最大的问题。每架MRKS航天飞机的成本可能不低于1.8亿美元,这还不包括研发的费用。美国航天飞机研发费用平摊到每架飞机约20亿美元,俄罗斯这几年每年的航天预算在50亿美元左右,这几年俄罗斯经济并不好,加上安加拉火箭、探月计划等项目占据了不少的航天经费,大型航天飞机过于烧钱,很难得到支持。

对于俄罗斯来说,研制类似美国X-37B的小型无人航天飞机是比较现实的选择,可以使用现役的运载火箭发射,研制成本和运营成本也比“暴风雪”这样的大型航天飞机少很多,而且可以满足军用需求。

责任编辑:尹悦

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