今天是太空與您相伴的【第998期】
2020年世界載人航天亮點紛呈,「載人龍」飛船正式投入服務,美國重新具備乘員運輸能力;「貨運龍」飛船首飛,完成對第一代「龍」飛船的升級;美國推出《阿爾忒彌斯協定》,並先後與8個國家籤署,強化其載人航天話語權;俄羅斯方面著力發展「雄鷹」載人飛船,研製進展順利。整體上,在新冠疫情的影響下,2020年世界主要航天國家繼續推動載人航天發展,既定乘員和貨物運輸任務有序推進,但部分新系統的研製進度受到影響。
一、航天強國加快制定戰略政策,為本國載人航天后續發展營造有利環境
2020年,航天強國高度重視載人航天發展,出臺多項戰略政策,牽引載人航天系統研製,並為後續發展構建良好軟環境。
2020年4月美國白宮發布了《關於鼓勵國際社會支持空間資源獲取和利用的行政命令》;2020年7月美國國家航天委員會發布了《深空探索和發展的新時代》;2020年12月美國白宮發布了《國家航天政策》和《空間核電源與核推進國家戰略》,美國國家航天委員會發布了《行星保護國家戰略》。與此同時,美國國家航空航天局(NASA)提出《阿爾忒彌斯協定》,明確月球開發利用的一系列行為準則,並先後與加拿大、澳大利亞、英國、義大利、盧森堡、日本、阿聯、烏克蘭等8個國家完成籤署。通過籤訂這項雙邊協定,美國將自身理念作為國際規範進行推廣,強化在世界航天中的話語權。
俄羅斯繼續將航天作為優先發展方向,強調保持載人航天的領先地位,俄羅斯航天國家集團啟動未來20年航天探索路線圖研究,確定繼續開發近地軌道、開展載人登月、進行月球持續開發等多項目標。
二、持續開展近地軌道載人航天活動,正式開啟系統升級
2020年,世界共實施13次載人太空飛行器發射任務,其中包括1次發射逃逸試驗,2次軌道飛行試驗,10次「國際空間站」正式任務。整體看,繼「聯盟」飛船之後,載人飛船再添新成員,「載人龍」飛船正式投入服務;貨運飛船中,「貨運龍」飛船完成對「龍」飛船的升級換代,「進步MS」、HTV、「龍」飛船、「貨運龍」飛船、「天鵝座」飛船等5型飛船共完成7次「國際空間站」補給任務。
(一)「國際空間站」持續深化應用,陸續部署新艙段提升能力
「國際空間站」在2010年完成大規模建設,隨後,參與國家仍在持續補充重要設施,提升空間站的應用效能。2020年,「國際空間站」除了通過貨運補給任務運送科學儀器設備外,還先後安裝了「巴託洛梅奧」(Bartolomeo)商用試驗外部平臺、「象氣閘艙」(Bishop)。俄羅斯繼續推進「國際空間站」艙段研製工作,俄羅斯航天國家集團於6月完成了科學號(Nauka)多功能實驗艙(MLM)的密封性、發動機加壓系統、外部液壓管路等全面檢查測試,並於7月運往拜科努爾航天中心,計劃2021年發射入軌。
(二)乘員運輸能力開啟升級,新型載人飛船迎來集中服役時期
2020年,俄羅斯利用「聯盟MS」飛船開展了2次「國際空間站」乘員運輸任務。在4月9日聯盟MS-16任務中,俄羅斯首次利用聯盟-2.1a火箭發射載人任務,實現了載人和貨運火箭的通用。在10月14日的聯盟MS-17任務中,俄羅斯首次驗證載人飛船的超快速(Ultrafast)交會對接模式,創造「聯盟MS」飛船與空間站的最短交會對接時間紀錄。
「聯盟MS」飛船
美國商業乘員運輸計劃取得重要成果,「載人龍」飛船分別於1月19日成功開展了發射逃逸試驗,於5月30日成功開展了載人飛行試驗,率先完成全部認證工作,於11月16日開啟首次正式商業乘員運輸服務。NASA和波音公司聯合組建的獨立審查組完成對「星際客船」無人軌道飛行試驗異常事件的初步調查,確認3項主要異常,並給出4大類、80條改進和防範措施。
「載人龍」飛船
(三)貨運能力繼續增強,新型商業飛船將提供全新能力
2020年,SpaceX公司「龍」飛船順利實現升級換代,第一代「龍」飛船於3月7日執行最後一次貨運任務,該公司第一階段商業補給服務合同順利完成;第二代「龍」飛船的貨運型號——「貨運龍」飛船於12月6日首飛,開啟SpaceX公司第二階段商業補給服務合同。「貨運龍」飛船基於「載人龍」飛船改進而來,與第一代「龍」飛船相比,「貨運龍」飛船重點提升了運輸能力和重複使用效率,回收檢修後能夠快速重複使用。
俄羅斯「進步MS」飛船和美國「天鵝座」飛船各開展2次貨運任務,總共向「國際空間站」運送了12.4噸貨物。日本HTV飛船成功執行最後一次任務,2021年以後將啟用HTV-X型號飛船執行補給。
「進步MS」飛船
世界主要載人航天國家在近地軌道持續開展近地軌道載人航天活動,取得重要成果,加速載人深空探索系統研製,著力推進相關能力建設。
三、「阿爾忒彌斯」計劃研製工作加速,系統方案逐漸明朗
美國在2024年載人重返月球的目標驅動下,2020年加速推進「阿爾忒彌斯」計劃的實施。NASA公布了《NASA持續性月球探測與開發規劃》、《「阿爾忒彌斯」規劃——NASA月球探索計劃概述》等多份文件,闡述「阿爾忒彌斯」計劃的整體情況載人太空飛行器系統研製工作快速推進。「空間發射系統」、「獵戶座」飛船測試工作進入尾聲,計劃2021年執行「阿爾忒彌斯」計劃首次發射任務。藍色起源公司、航天動力公司、SpaceX公司等3家公司獲得NASA載人月球著陸器方案設計合同,NASA計劃在2021年選定最成熟的設計用於首次登月。針對「門戶」地月空間站的研製,NASA於2020年5月向麥克薩技術公司(Maxar)授出了電源和推進模塊(PPE)的研製合同,並於7月向諾格公司授出了居住和後勤艙(HALO)的研製合同,決定將兩個艙段合併發射。
四、「星艦」開展多次試驗,實現高空跳躍飛行
2020年,SpaceX公司快速推進「星艦」(Starship)試驗工作,開展了「星艦」150m和12.5km跳躍飛行試驗。SpaceX公司於2020年8月4日和9月3日分別利用SN5、SN6試驗飛行器成功開展150m跳躍飛行試驗;並於12月10日開展12.5km高度跳躍飛行試驗,試驗中,星艦SN-8成功發射並按計劃上升至最大高度,隨後翻轉90°以橫臥姿態下降,返回著陸平臺,接近地面時啟動發動機並恢復垂直狀態減速,但由於燃料箱壓力過低導致推力不足,SN-8以30m/s的速度撞向著陸平臺並發生爆炸。
星艦
五、「雄鷹」飛船研製工作正常推進,計劃2023年首飛
俄羅斯圍繞2030年載人登月發展目標,正在推進「雄鷹」(Orel)飛船的研製工作。2020年6月,俄羅斯航天國家集團開展了「雄鷹」飛船繩索逃生裝置進行了測試,驗證飛船在海面著陸的情況下,航天員沿繩索逃生至船外的任務情況。「雄鷹」飛船具有可重複使用能力,在近地軌道任務中能夠使用10次,在月球軌道任務中能夠使用3次。在載人月球探測任務中,飛船將飛至地球磁場以外空間,在高輻射環境下運行,並以第二宇宙速度再入地球大氣層。
「雄鷹」飛船