載人航天飛行器：空間飛船系統概述，市場現狀及發展趨勢分析

2020-09-09 產業研究智庫

1 空間飛船系統概述

空間飛船是人類進入太空乘坐的空間飛行器、在太空進行各種科學研究活動的實驗平臺和進行空間開發與軍事活動的飛行平臺。當前全球主要使用的空間飛船主要可以分為載人飛船及空間站兩類。
① 載人飛船
載人飛船是一種用運載火箭發射到近地軌道作短期飛行，執行特定航天任務後再返回地面的載人太空飛行器，通常是一次性使用的太空飛行器。載人飛船的主要構成類似衛星空間系統中的保障系統，包括結構系統，熱控制系統，電源系統、姿控系統、軌控系統及測控系統，除此以外，空間飛船還需要環境控制和生命保障系統，為座艙內提供足夠的氧氣，一定的壓力和適當的溫度等。
按照載人飛船發展的技術水平和結構特點，載人飛船已經經過了三代的發展，具體發展過程如表 45所示。

當前，載人飛船一般由軌道艙、服務艙及返回艙三個主要艙段構成。其中返回艙是飛船的核心部分，是整個飛船的控制中心，供太空人在上升和返回時乘坐；軌道艙是太空人在軌道上的工作場所，安裝有各種實驗儀器設備；服務艙通常安裝電源系統、生命保障系統等。
② 空間站
空間站則是一種在近地軌道長時間運行，可供多名航天員在其中生活和工作的載人飛行平臺。小型空間站一般可一次發射完成，大型空間站通常分批發射組件，在太空中進行組裝。空間站設有不同用途的艙段，如工作實驗艙、科學儀器艙等，空間站外部裝有太陽能電池板和對接艙口，保證站內電能供應和實現與其他太空飛行器的對接。
空間站的發展可以分為四代，第一代特點為單艙，僅有一個對接口，型號包括蘇聯的禮炮 1 號到禮炮5 號以及美國的天空實驗室；第二代空間站的特點為單艙，有兩個對接口，型號包括蘇聯的禮炮 6 號和禮炮 7 號；第三代空間站的特點為多艙，採用了積木式結構，代表型號為和平號空間站；第四代空間站的特點為多艙，同時採用了衍架結構和積木式的「混血」結構，代表型號為國際空間站。空間站的核心子系統包含電力系統、熱控系統、環境控制與保障系統以及姿態與軌道控制系統。當前，在軌服役的空間站僅有美國主導建設的國際空間站，並計劃於 2024 年退役。而 2019 年 11 月17 日，中國載人航天工程總設計師周建平宣布中國將在 2022 年前後完成空間站建造並開始運營，空間站的近期規模為 66 噸，可載 3 人，艙段包括「天和」核心艙、「問天」實驗艙Ⅰ及「夢天」實驗艙Ⅱ。

「天宮」空間站未來建設如表 35 所示，若項目進展順利，中國屆時將成為世界上唯一一個擁有獨立
空間站的國家。

空間站的技術指標主要包含增壓倉容積，總質量、電功率、結構尺寸、軌道參數、成員人數、數據傳輸率及運行壽命等。

5.2 空間飛船產業市場現狀

空間飛船項目多數為國家行為，由政府投入經費並將市場大部分用於研製過程，市場化程度較弱。

5.3 空間飛船技術發展趨勢

載人飛船方面，作為體現一個國家自由進出空間的水平，開發和利用空間的重要前提，載人飛船技術已經成為航天強國未來載人航天技術發展新的競爭焦點。當前各國對下一代載人飛船的研發進展如表 47所示。

根據中國空間技術研究院相關研究人員在《新一代多用途載人飛船概念研究》披露，新一代載人飛船的技術發展呈現出如下特點：
（1）適應多任務，模塊化設計。
（2）較低的製造和運營成本。
（3）氣動外形以鈍頭體為主。
（4）自身動力逃逸是提高安全性和系統性能的有效手段。
（5）採用新型材料和結構降低飛船質量。
（本報告觀點及版權屬於原作者，僅供參考。報告來源：中航證券）

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