載人龍拉開新一代飛船序幕，飛船最終打敗了航天飛機？

當地時間5月30日，載人龍飛船搭乘獵鷹9火箭從美國佛羅里達州肯尼迪航天中心39A發射台升空。圖/NASA

龍飛船成功載人升空，再次宣判航天飛機已死？

隨着5月底SpaceX公司龍飛船首次載人發射成功，美國重獲載人航天能力。在航天飛機退役9年後，美國再次回到飛船的軌道上。

近半個世紀以來，航天飛機與飛船的路線之爭，似乎已經寫下了答案。目前，美中俄等多個國家都在研發新一代載人工具，選擇的方案都是飛船。

但開創過輝煌年代的航天飛機，從未被遺忘，今天仍有兩款新型航天飛機投入研發。航天專家認為，航天飛機與飛船各有優勢，對於航天飛機沒必要完全否定。但在載人深空探測年代，構造精煉的飛船，顯然是更好的選擇。

新一代飛船的崛起

隨着2011年美國最後一架航天飛機亞特蘭蒂斯號退役，飛船似乎贏得最終勝利。

航天史上，人類曾通過飛船和航天飛機兩種工具進入太空。美國載人航天從飛船開始，先後經歷水星號、雙子座號、阿波羅號飛船，其後於1981年轉軌到航天飛機時代。

航天飛機之後，美國又“退回”到飛船的路線。從2004年開始，NASA（美國航空航天局）又計劃研發一種新型飛船，足以將航天員送往比近地軌道更遠的地方。這就是後來的“獵户座”，迄今尚未載人試驗。

近地軌道上的載人往返，也選中飛船方案。通過NASA商業載人航天計劃的資助，SpaceX和波音兩家企業分別研發了載人龍飛船和星際客機，後者正準備開展載人試驗。

波音公司星際客機開展無人飛行試驗，其研製得到了NASA提供的42億美元支持。圖/NASA

與此同時，中國的新一代載人飛船上月進行了試驗船發射，測試了着陸返回、重複使用等能力，俄羅斯繼“老司機”聯盟號飛船之後的新一代飛船也提上研發日程。

如果將阿波羅飛船、聯盟號飛船、神舟飛船等稱為第一代飛船，那麼各國目前正在投入研發的這一代飛船，都可以稱為新一代飛船。

什麼是新一代飛船的典型特點？航天技術專家、空氣動力學家黃志澄認為，首先是載人能力更強，乘坐更為舒適。老一代飛船乘員以三人為標配，空間滿滿當當，非常擁擠，而龍飛船和中國新一代飛船最高載人能力均達到7人，龍飛船內部座椅之寬敞，讓航天員如坐汽車一樣自由舒適，四面舷窗，視野開闊，真正有“遨遊”宇宙之感。

飛船內部的信息系統也全面升級換代，與聯盟號飛船滿艙按鈕的機械感不同，龍飛船的主要操作都在三塊觸摸屏上，移動互聯網的技術進步終於在飛船中得到同步應用。飛船自動化、智能化程度的提升，讓航天員的操作難度大為降低。另外，得益於防熱層材料的巨大進步，可重複使用將成為新一代飛船的標配。

聯盟號飛船內部，空間擁擠，佈滿按鈕。圖/NASA

載人龍飛船內部空間相比老一代飛船全面升級，航天員通過觸摸屏執行操作，並實時觀看關鍵階段的視頻畫面。圖/NASA

航天飛機時代已終結？

事實上，新一代飛船的一些優點，早在航天飛機上就實現了。

航天飛機乘員最多能達到8人，可以重複使用，起飛與降落近似於飛機，十分舒適，所以航天飛機的乘員曾有過普通教師這樣的非航天專業人士。

航天飛機這種航空與航天相結合，理念更先進也更舒適的載人工具，之所以會被“拋棄”，最重要的原因是花費太高，讓NASA不堪重負。

航天專家、小火箭公眾號創始人邢強計算得出，美國航天飛機項目的總花費為2285億美元，比造原子彈的曼哈頓計劃與載人登月的阿波羅計劃總和還要多出405億美元。航天飛機總共執行了135次載人任務，每次乘組為6人到8人，取平均數7人，將2285億美元總價平攤到每一位航天員身上，得出航天飛機每個座位的成本為2.42億美元。

中國工程院院士、航天專家龍樂豪曾將航天飛機評價為“理想與現實脱節的產物”，認為航天飛機的設計一味追求先進，脱離了人類目前所能掌握的製造工藝技術水平。這導致一方面並沒有實現通過大量重複使用降低成本，另一方面設計中逃生通道的缺失，致使5架航天飛機中2架以爆炸失事告終，14名航天員不幸殞命。

發現號航天飛機在減速傘的幫助下，以飛機的形式平穩降落在跑道上。圖/NASA

各國捨棄航天飛機，除去其成本過高等自身原因，也有着時代因素。

新一代飛船的到來，與新一代載人航天時代的到來相伴隨。這一次，人類設定了更遠的目標：以月球為起點，去往火星。

雖然阿波羅飛船已經將人送達過月球，但傳奇的阿波羅計劃之後，人類的腳步一直侷限在近地軌道上，主要就是空間站。黃志澄説，早先，各國都認為近地空間的開發將帶來巨大的經濟效益，但幾十年孜孜不倦的太空開發證明，能夠帶來經濟效益的遙感、通信、導航等產業，都是不需要人類親自進入太空的，而有人活動的空間站，經濟價值很難説有多可觀。

於是，新一階段的載人航天，將離開近地軌道，飛向深空。

在外星登陸的行動中，航天飛機遠不及飛船實用。航天飛機雖然可以依託空氣降落，但在沒有空氣的月球和空氣稀薄的火星上，這種優勢幾乎沒有用武之地，還佔用了航天器寶貴的結構重量。可以依靠自身發動機點火再次起飛，並且構造精煉的飛船，顯然是登月、登火更好的選擇。

“追夢者號”小型航天飛機在測試中，其尺寸僅為航天飛機1/4，可被車輛拖動。圖/NASA

航天飛機未死，美國仍有兩款在研

“但我們沒必要將航天飛機‘一棒子打死’，它本身有很多優勢，未來也許還會發揮作用。”黃志澄提醒。

2011年之後，航天飛機也並非就此絕跡，美國至少還有兩款新型航天飛機正在測試。其中一個是內華達山脈公司的“追夢者號”小型航天飛機。這款航天飛機曾在NASA商業載人航天計劃的初期入圍，最終落敗於波音和SpaceX，無緣載人任務。不過NASA看起來對這款航天器仍有興趣，給了它一些貨運訂單，未來將執行空間站貨運任務。

邢強認為，“追夢者號”在後航天飛機時代，讓類似小型航天飛機的設計開始迴歸。“追夢者號”的技術可以追溯至冷戰時期的空天飛行器，繼承了幾十年來人類對升力體和空天飛行器的研究成果，使得歷史上一批驗證機積累的數據，有了繼航天飛機之後的用武之地。

另一款與航天飛機近似的航天器，是讓全球興趣盎然的“神秘”的X-37B。這款2010年首飛的航天器，已經低調展開了六次飛行試驗，可以穿梭於衞星軌道和大氣層，最長一次連續飛行780天。但它到底屬於哪種航天器，至今都沒有公認的説法。

有人認為它是空天飛機，有人猜測是太空戰鬥機，美空軍前部長希瑟·威爾遜曾説：“它看起來像縮小版的NASA航天飛機，但它是無人駕駛的。”

不過幾乎可以肯定的是，X-37B的軍事用途更為重要。前不久在美國天軍首部徵兵宣傳片中，X-37B就是主角，可見X-37B已從美國空軍移交天軍，成為組建不久的天軍的殺手鐧。

飛船並不“萬歲”，錢學森曾設想空天飛機

1993年，“中國航天之父”錢學森曾給黃志澄寫過一封信，談及對他近期一些研究文章的評論。當時黃志澄在北京系統工程研究所工作，做了一些關於空天飛機的研究。在這封簡短的信中，82歲的錢學森説，空天飛機將是21世紀的重大成就，“21世紀的中國人一定要在空天飛機上顯一顯身手，這是一件國家大事。”

黃志澄向記者解釋稱，當時美國航天飛機已經服役十餘年，錢學森所説的空天飛機，指的是比航天飛機更為先進的航天器，能夠水平起飛、水平降落，就像一架直接飛入太空並返回的飛機。而航天飛機還是垂直起飛的，類似於火箭發射模式。錢學森還向黃志澄提出研究建議，可以研究各種可能的方案，未來實現國際共同開發空天飛機。

這意味着，在錢學森的設想中，建立在航天飛機基礎上的空天飛機，是21世紀有望研發出來的先進航天器。“空天飛機不是十年二十年就能研發成功的，但是載人航天領域並不是‘飛船萬歲’，航天飛機、空天飛機未來可能也是有機會的。”黃志澄説。

他認為，SpaceX目前正在集中精力研發的星艦項目（Starship），就繼承了航天飛機的很多特點，可以看做飛船與航天飛機結合的產物。星船的衞星部分同樣有機翼，未來可以在大氣層內實現機動。

SpaceX正在研發的星艦計劃中的飛船部分概念圖，融入了航天飛機的特徵。其載荷艙比目前運營或開發的任何航天器整流罩都要大，可以發射比韋伯更大的太空望遠鏡。圖/SpaceX

以移民火星為終極夢想的SpaceX創始人埃隆·馬斯克，最為重視的項目就是星艦計劃。SpaceX在用龍飛船執行空間站載人任務的同時，目光甚至越過了月球，直接挑戰火星移民。星船計劃中的火箭據稱近地軌道運載能力將超過100噸，而飛船將具備載人登陸火星的能力。

近期，在載人龍飛船發射升空的歡呼聲中，埃隆·馬斯克發佈了一封冷靜的內部信，重申星艦的研發是目前的首要任務。

中國新一代飛船比肩獵户座，瞄準載人登月

在載人龍飛船發射前不久，中國未命名的新一代載人飛船也掀開了一角。5月5日18時分，長征五號B火箭在文昌航天發射場首飛，把近22噸重的新一代載人飛船試驗船送入太空。

中國載人航天工程載人飛船系統總設計師張柏楠在接受採訪時透露，中國新一代飛船的水準，是比肩獵户座的。他説，新一代載人飛船近期任務是為中國空間站提供天地往返運輸工具，從長遠來看，新一代飛船是瞄準載人登月設計的。

中國新一代載人飛船試驗船在廠房中吊裝測試。圖/航天科技集團五院

從各個層面來説，新一代載人飛船都屬於神舟飛船的“升級版”。

新一代載人飛船執行近地軌道任務時，可以一次運送6-7名航天員，比神舟飛船的3人增加一倍。在遠景任務方面，它也與獵户座類似，兩者都將具備載人登陸月球乃至火星的能力。

中國新一代載人飛船還具備“客貨兩用”功能，對載人的返回艙稍加改造就能成為貨艙，向空間站運送補給物資，再將空間站的試驗樣品帶回地球。也就是説，新一代飛船能綜合神舟載人飛船和天舟貨運飛船的功能。

科技集團五院評價稱，與國際先進的天地往返航天器相比，中國新一代載人飛船能力毫不遜色，都具備適應多任務需求能力、更大的軌道機動能力、兼顧陸上和水上着陸能力等。

不過，新一代載人飛船短期內還無法投入使用。按計劃，中國空間站將於2022年前後完成建造，其間一共規劃12次飛行任務，包括4次載人飛行任務，仍由神舟飛船執行。

老驥伏櫪的俄羅斯聯盟號，也終於有望迎來更新換代。2011年之後，唯一能夠將航天員送入空間站的“太空巴士”只有聯盟號，這型飛船可謂是“古董級”，1967年首飛，至今已有半個多世紀。

據俄羅斯媒體報道，俄羅斯正在研製下一代載人航天飛船“聯邦號”，以替代聯盟號。“聯邦號”可運載6名宇航員，計劃2022年開始試驗，未來將用於國際空間站航天員的輪替以及載人登月。相比聯盟號飛船，聯邦號能獨立飛行30天，停靠空間站一年，採用可替換的隔熱層，載人艙體可重複使用。

俄羅斯此前公佈的“聯邦號”飛船內部初步設計，與龍飛船一樣使用了三塊顯示屏。

這些特徵都與全球新一代飛船類似，連內部“裝潢”也與龍飛船相近。3年前，俄羅斯曾公佈過聯邦號飛船的外觀和內部大致場景，內部也有三塊大型顯示屏，座椅與屏幕的設計與龍飛船幾乎一致，這或許也將是新一代飛船的基本範式。

黃志澄認為，聯盟號之所以使用半個多世紀都沒有換代，主要是因為蘇聯解體後，俄羅斯沒有足夠的經濟實力支持新飛船的研發。新一代飛船後續能否按計劃順利研製，同樣取決於俄羅斯能夠給予足夠的經濟支持。俄羅斯有充分的航天器設計經驗，但目前更多將資金用於武器研製，載人航天的費用有限。

“總的來説，冷戰之後航天發展的速度降低了，”黃志澄説，“不僅俄羅斯，美國也是。”

新京報記者 倪偉

編輯 陳思 校對 盧茜