“回到未来”的龙飞船

NASA技术“松绑”，载人龙飞船可能进一步进化，为我们带来更多的惊喜。 “回到未来”的龙飞船文 | 张雪松北京时间9月29日凌晨，SpaceX公司载人龙飞船成功执行了Crew-9发射任务，它返回时还将捎带乘坐波音飞船上天、却被滞留太空的两名宇航员。但，我们的关注点，放在更早的Crew-9任务发布会上，SpaceX公司宣布了一系列让爱好者激动的新消息——NASA终于对龙飞船的“7座模式”和“反推软着陆模式”开了绿灯。可以说，载人龙飞船不忘初心，借着波音载人飞船翻车的机会，将有望一步步“回到未来”，进化成 最初设计的完全体概念。 削足适履的半成品载人龙飞船已经进行了16次轨道飞行，除了首飞任务是无人飞行对接空间站进行技术验证外，其他15次都是载人飞行，其中9次是NASA的空间站乘组轮换任务，6次商业载人飞行。DM1无人演示飞行-飞抵空间站Crew1任务-4人乘组对比波音公司星际线飞船两次无人验证飞行磕磕碰碰，首次载人飞行不断出现泄露问题，最终两位宇航员被迫转乘载人龙飞船返回地球，以及其他国家的商业载人飞船还停留在纸面上的情况， 载人龙飞船是新一代载人飞船当之无愧的杰出代表。SpaceX公司已经研制了两代龙飞船，第一代是纯货运飞船，第二代龙飞船分为载人版和货运版。2014年5月29日，SpaceX公司正式公开了载人龙飞船，并在9月16日赢得了NASA的商业载人飞船合同。 遗憾的是，为了满足甲方NASA的安全性和可靠性要求，载人龙飞船后来砍掉了一部分先进和激进的设计概念。目前在役的载人龙飞船性能和可靠性已经相当出色，它空重约7.7吨，发射质量约12.5吨，返回舱的加压空间约9.3立方米，不仅明显大于俄罗斯联盟号和中国神舟飞船，也大于阿波罗飞船的6.2立方米，甚至比联盟号飞船总加压空间7.5立方米还大！载人龙飞船内部空间大，具备将7人乘组送往近地轨道和国际空间站的能力。并且，它的返回舱可重复使用，是世界上第一种投入使用的复用飞船。此外，龙飞船还采用了先进的推式逃逸系统，技术上亮点多多。但即使如此，目前这款在技术和实际发射上遥遥领先的载人龙飞船，与早期的载人龙概念相比，只是一个削足适履的半成品。回到未来的完全体波音公司星际线飞船空载返回，把两位宇航员留在空间站上。为了将他们带回地面，NASA曾考虑安排他们乘坐当时对接在空间站上的Crew-8任务龙飞船，紧急返回。但SpaceX公司现有的4艘载人龙飞船，包括Crew-8任务使用的C206进取号飞船，默认只运送4人乘组，因此返回舱仅安装有4个座椅，如果临时改装两个座位非常惨不忍睹，最终NASA否决了这个方案，改为安排Crew-9任务只运送两名宇航员至空间站，明年2月返回时，加上因波音飞船滞留的两人，凑成一个4人乘组。载人龙内部加压空间大，4人乘组绝非极限。早期，载人龙飞船设计装有7个座椅，只不过NASA并不需要一次送那么多人往返，导致现有飞船只安装了4个座椅。 波音公司星际线飞船试飞翻车后，NASA终于对龙飞船的7座模式开了绿灯，这样，必要时可以额外搭载3名宇航员，提高了空间站运营的任务冗余度。载人龙最初设计7座模式Crew-9任务的发布会上， 更大的亮点是NASA还放开了对着陆模式的限制。 载人龙飞船的早期概念中，超级天龙座发动机用于推式逃逸只是兼职，它主要用于每次返回的反推着陆，简单地说，载人龙飞船将使用8台超级天龙座发动机反推，精确降落在着陆场坪上。陆上着陆模式可以避免海上伞降时的海水浸泡和腐蚀，降低维护翻修复用的工作量，波音公司的星际线飞船就采用了陆上着陆，但属于传统的降落伞+气囊缓冲模式，而 载人龙飞船最初的反推精确着陆方案，可谓激进而令人惊艳，马斯克当初就曾表示，这才是21世纪飞船应有的着陆方式。载人龙反推着陆概念遗憾的是，NASA当时对反推着陆系统的可靠性和安全性疑虑重重，保守的否决了这个方案，载人龙飞船只好采用最传统的降落伞海上回收模式。而本次Crew-9任务发布会上，NASA批准使用反推软着陆模式作为海上降落的终极保底方案，即4个主降落伞完全失效时，龙飞船将使用超级天龙座发动机反推减速，柔软的溅落到海面上。载人龙的超级天龙座发动机此次NASA在技术上“松绑”，载人龙飞船有望部分恢复早期设计概念，这还真成了“回到未来”。未来进化期待多载人龙飞船在15次载人飞行任务中，充分检验了飞船的环境控制和生命保障系统，以及交会对接系统的能力，它还在“北极星黎明”任务中尝试了飞到1400千米高度，并验证了星链激光通信。未来使用载人龙飞船执行更复杂的任务，比如载人维护哈勃空间望远镜，或是提升哈勃望远镜的轨道，从技术上说已经不在话下。结合本次的技术“松绑”，展望未来，载人龙飞船可能进一步进化，为我们带来更多的惊喜。惊喜一陆上精准反推着陆或将成为常态载人龙飞船获准开启7座极限模式，这不仅提高了国际空间站宇航员天地往返的冗余能力，对于前往未来的商业空间站，尤其开展商业太空旅游也大有裨益，有利于降低旅客的平均票价，或是提高4人乘组任务的冗余和安全性。NASA目前只允许载人龙飞船在降落伞系统彻底失效的最后时刻，也就是万不得已的情况下启用火箭反推系统减速着陆，但未来，载人龙很可能在商业任务中把反推系统作为着陆的优先选择，而使用降落伞系统作为备份。毫无疑问，火箭反推软着陆系统证明了可靠性，在多次返回中安全着陆后，NASA很难拒绝空间站乘组轮换任务尝试反推着陆。考虑到陆上着陆避免了海水的浸泡和腐蚀，对返回舱复用十分有利，将来走到火箭反推陆上精确降落，也在情理之中。载人龙飞船当年最梦幻的陆上精确反推降落模式，迟早还是会回来的。惊喜二魔改龙飞船的应用极具想象空间NASA已经选定SpaceX公司研制 空间站离轨（USDV）飞行器，从SpaceX公司的概念图可以看出，USDV就是龙飞船改用性能极强的服务舱。 USDV服务舱将容纳至少6倍（约15吨）于现有龙飞船的推进剂，让它具备足够的减速能力，将国际空间站受控再入大气层烧毁，残骸坠入太平洋的卫星坟场。USDV强大的变轨能力，也带来另一种可能，这种“魔改”的龙飞船未来可能成为载人深空飞船，执行载人登月或其他深空任务，让龙飞船在更广阔的舞台展现风采。USDV空间站离轨飞行器-概念图>End>>> 本文系“”公众号原创，转载全文及引用核心观点至微信公众号或其它新媒体平台、及网站，请注明出处、公众号ID及作者。感谢支持有态度的媒体！未按照规范转载及引用者，我们保留追究相应责任的权利部分图片难以找到原始出处，故文中未加以标注，如若侵犯了您的权益，请第一时间联系我们。HISTORY/往期推荐商业火箭，想说爱你不容易——（一）中途夭折的商业火箭起步之旅 商业火箭，想说爱你不容易——（二）难以复制的SpaceX商业火箭，想说爱你不容易——（三）中国商业火箭未来之路怎么走？ >>> 充满激情的新时代，充满挑战的新疆域，与踔厉奋发的引领者，卓尔不群的企业家，一起开拓，一起体验，一起感悟，共同打造更真品质，共同实现更高价值，共同见证商业航天更大的跨越！——，观察，记录，传播，引领。>>> ·《卫星与网络》编辑委员会高级顾问：王国玉、刘程、童旭东、相振华、王志义、杨烈· 《卫星与网络》创始人：刘雨菲·《卫星与网络》副社长：王俊峰· 微信公众号（ID：satnetdy）团队编辑：艳玲、哈玫，周 泳、邱莉、黄榕、娜娜主笔记者：李刚、魏兴、张雪松、霍剑、乐瑜 、稻子、赵栋策划部：杨艳、 若㼆、李真子 视觉总监：董泞专业摄影：冯小京、宋伟设计部：顾锰、潘希峎、杨小明行政部：姜河、林紫业务部：王锦熙、 瑾怡· 卫星与网络各分部：成都分部负责人：沈淮长沙分部负责人：宾鸿浦西安分部负责人：郭朝晖青岛分部负责人：江伟· 卫星与网络总部负责人： 农燕· 会议活动部负责人：乔颢益、许克新、董今福 · 投融资及战略层面合作：刘雨菲· 本平台签约设计公司：一画开天（北京）文化创意设计有限公司· 航天加（深圳）股权投资基金管理负责人：杨艳