圖為美國內(nèi)華達山脈公司研制的追夢飛船模擬圖

核心提示：

2014年9月16日，美國宇航局分別與波音公司和spacex公司簽署了總計高達68億美元的商業(yè)乘組運輸階段合同，其中波音公司分得42億美元，太空探索技術(shù)公司分得26億美元。

按照合同規(guī)定，兩家公司要在2017年實現(xiàn)首次載人飛行任務(wù)，并于合同期限內(nèi)完成至少2次、至多6次的載人飛行任務(wù)。由于這兩家公司對飛船擁有經(jīng)營權(quán)，在未來不但可以運送美國宇航局的航天員上天，也可以出售座位給民間乘客。因此，他們的飛船被民眾親切地稱為“太空出租車”。

擺脫對俄羅斯的依賴

2011年7月，美國宇航局正式宣布航天飛機退役。此后的日子里，美國不得不付出每人每次6000萬美元的高昂“票價”，來購買聯(lián)盟號飛船的座位，以維持國際空間站的航天員輪換。為改變這一局面，美國大力推進私營企業(yè)進入商業(yè)發(fā)射領(lǐng)域。

就在不被看好的“星座計劃”下馬后，美國宇航局又啟動商業(yè)乘組開發(fā)項目，意在通過市場化競爭和運作研發(fā)一種“低成本、高可靠性、高安全系數(shù)”的低軌道載人飛船。

該項目面向所有航天企業(yè)，不論是波音公司、洛克希德·馬丁公司這樣的老牌巨頭，還是spacex公司、內(nèi)華達山脈公司這樣的新興力量，都可以參與項目競爭。

美國宇航局對這種低軌道載人飛船提出了幾項硬性要求：能運送4名航天員和相應(yīng)物資往來空間站，與空間站持續(xù)對接時間不少于210天，空間站發(fā)生故障時最多可送回7名航天員，如遇對接失敗等緊急情況可在軌獨立飛行不少于24小時。

這個項目不差錢

不難發(fā)現(xiàn)，與以往美國宇航局的摳門相比，此次商業(yè)乘組開發(fā)項目似乎不差錢。除了近期一擲千金的大手筆簽約外，該項目前期“海選”時也毫不吝嗇。難怪有網(wǎng)友發(fā)出感慨：美國宇航局也是夠拼的！

商業(yè)乘組開發(fā)項目的第一、第二階段已分別于2010年底和2012年中完成。參與競爭的每家公司在第一階段需要拿出一個載人航天分系統(tǒng)的設(shè)計方案，第二階段則需要提供完整的飛船設(shè)計，在每個階段都需要在限定時間內(nèi)完成一定數(shù)量的“ 里程碑”目標（類似于國內(nèi)的研發(fā)節(jié)點，用于控制研發(fā)進度）。

美國宇航局則在前兩個階段提供的合同總額分別為5000 萬美元和2.7億美元。2012年8月3日，美國宇航局宣布商業(yè)乘組開發(fā)項目進入第三階段，即商業(yè)乘組能力整合。

進入該階段的除了波音和spacex外，還有內(nèi)華達山脈公司。該公司的升力體構(gòu)型飛船雖然具有更低的再入過載，但容積比等數(shù)據(jù)依然難敵傳統(tǒng)構(gòu)型飛船。美國宇航局分別與前兩家公司簽訂了4.6億美元的全額合同，與內(nèi)華達山脈公司簽訂了2.12億美元的非全額合同。

那么，花了這么多錢，這個項目進展究竟怎么樣呢？

cst-100載人飛船

波音公司的cst-100載人飛船采用了經(jīng)過阿波羅飛船驗證的截錐體構(gòu)型，高5.03米，直徑4.56米，可以搭載7名航天員。出于降低成本的考慮，該飛船省去了太陽能電池板，僅靠化學(xué)電池能夠在軌道上獨立飛行48小時。

cst-100的服務(wù)艙姿控系統(tǒng)也是飛船的逃逸系統(tǒng)和軌控系統(tǒng)，共用推進劑和發(fā)動機。艙內(nèi)照明也由傳統(tǒng)的電燈變?yōu)閘ed，不但降低能耗，也更便于調(diào)節(jié)光線強度和光照范圍。值得一提的是，該飛船的加工工藝引入無焊接設(shè)計，不但提高了加工效率，也降低了結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

此外，cst-100還采用重復(fù)使用設(shè)計，每次返回地球后，經(jīng)過更換防熱結(jié)構(gòu)并進行檢修，可再次投入使用，最多可使用10次。

這種有限次數(shù)的可重復(fù)使用設(shè)計平衡了降低成本和規(guī)避風(fēng)險的關(guān)系，既降低了完全可重復(fù)使用帶來的高技術(shù)風(fēng)險，又提高了飛船利用率，減低了建造成本。

龍飛船的載人版

在用于貨運的龍飛船取得成功后，spacex研發(fā)隊伍向載人飛船領(lǐng)域發(fā)起進攻并拿出了載人版龍飛船的方案。

2014年5月30日，spacex舉行發(fā)布會首次展示了載人版的龍飛船。該飛船采用球頭圓錐體構(gòu)型，可以搭載7人往返空間站。根據(jù)該公司的估算，飛船一次任務(wù)成本為2000萬美元左右，遠低于目前購買聯(lián)盟飛船一個座位的價格。

加之該飛船是由spacex研發(fā)的可重復(fù)使用的獵鷹9運載火箭發(fā)射，因而任務(wù)總成本將更有優(yōu)勢。

載人版龍飛船的另一大特色是新穎的著陸方式。較之于“阿波羅”、“ 獵戶座”及cst-100這種傘降減速+反推發(fā)動機/氣囊緩沖的著陸方式，載人版龍飛船雖然也有減速傘，但僅作為備份。

根據(jù)設(shè)計，該飛船再入大氣層后就開啟減速發(fā)動機，在接近地面時飛船底部會伸出4條液壓支腿使飛船平穩(wěn)著陸。這種全程動力返回方式的既可及時規(guī)避障礙，選擇適宜的著陸點，又能夠保持飛船姿態(tài)。

充氣式空間站

就在各個航天企業(yè)積極研發(fā)低軌道載人飛船時，美國畢格羅航天公司研發(fā)了ba330充氣式空間站。

這種空間站的艙段用柔性材料代替金屬外殼，不但降低了制造成本，還減輕了結(jié)構(gòu)質(zhì)量，縮小了發(fā)射體積。該公司的目標就是通過一系列這樣的改進，降低空間站發(fā)射和運行成本。

不久的將來，當(dāng)國際空間站退役后，人類將以cst-100為代表的新一代低軌道載人/貨運飛船和mpcv這樣的深空載人飛船作為天地往返工具，以充氣式低成本空間站為基地，構(gòu)建新一代載人空間應(yīng)用體系，人類必將迎來更加輝煌的載人航天時代。（姚強）