全球所有的载人飞船大比拼,我国的神舟飞船能力如何?和现役的、退役的、在开发的、以及即将开发的对比起来,各有什么优缺点呢?
载人航天还是要从美、苏冷战开始,自从苏联1961年发射东方1号载人飞船,成功将尤里.加加林进入太空,成为第1个载人进入太空的国家,全世界各国,至今已经研制了12种各类型的载人航天器,成功进行了载人航天飞行为。其中美国8个,俄罗斯3个,中国1个。那目前现役的还剩三款。由此可见载人航天技术还是掌握在极少数国家,我们中国在载人航天上还是后起之秀。
人类的首次太空飞行
1956年到1964年,苏联东方载人航天计划创造了很多人类对于太空的认识。为了与美国太空竞赛,苏联没有重新开发设计一款载人航天器和专属的火箭,而是利用已有的可返回的卫星技术,开发了东方号航天器。东方号专属的运载火箭,则是从现役的洲际弹道导弹改良升级而来的。
东方号载人航天项目从1956年开始立项研发,1958年9月生产第1艘东方号飞船,1959年5月22日,该项目才被批准,对外公开,而在此前一直都是处于保密中。进行多次无人或者搭载动物的实验飞行。
1960年苏联得知美国人要在1961年1月进行亚轨道载人航天飞行。为了击败美国,苏联人决定一定要在美国人发射载人亚轨道任务之前,进行载人飞行,也就是要在1960年12月进行载人航天飞行。但是在1960年10月24号,发生了内格林灾难,使得东方号载人计划推迟。在1960年5月到1961年3月进行了7次测试飞行,两次失败,两次故障,启动自毁模式,三次成功,但是有两次,偏离预定着陆地点几千公里,这两次成功之后,1961年4月12号,东方1号载人飞船搭载人类历史上第一位宇航员尤里加加林成功飞行到距地面169公里的上层大气中。东方1号飞船只能搭载一人。利用战斗机的弹射座椅把宇航员从太空舱里弹出来,用降落伞降入地面实现着陆,危险系数可想而知。
美国太空第1人艾伦·谢泼德
美国是在苏联发射东方1号23天后,1961年5月5日,利用水星1号载人飞船将美国的太空第一人艾伦·谢泼德送入亚轨道飞行。亚轨道是距离地球20公里到100公里的范围,还不算100公里卡门线以外,也就是说不算真正的太空。1962年2月20号才真正实现了超过100公里以外的太空载人飞行,水星号载人飞船在加压舱内携带了水、食物和氧气,特别是首次配备了逃逸系统,避免火箭发射发生事故。同时设计开发了载人航天飞行网络。为后来的双子座计划,阿波罗计划,太空实验室计划,起到了关键的中继通信作用,这就是中继通信网络最开始的雏形,中间通过两次演变,最后在2009年形成了中继卫星系统。我国是在2012年建立了覆盖全球的中继系统。
水星号载人飞船,通过降落伞减速把飞行器降落在海中,由舰载直升机进行回收,这种飞船回收方式是美国载人飞船传统的回收方式,一直到现在,载人龙飞船也是这样的回收方式。
水星号载人飞船
1958年10月1日NASA成立,一周后的10月7日,水星计划正式获得批准。
水星号飞船,可以搭载一名宇航员,长3.3米,宽1.8米,配备了逃生系统总长7.9米。
NASA1958年到1959年对水星号飞船,进行了三次更改和完善。1959年7月最终定形设计,那时的载人飞船还是没有机载计算机的,所有的参数计算都需要依靠地面计算机计算,在将计算数据经过处理,通过无线电传输给航天器。
太空飞机X15
水星计划的同时,美国人还有一个太空飞机X15项目。它是为了到达外太空边缘获取飞机和航天器设计的宝贵数据返回,而设计的火箭动力试验机型,1967年10月实现载人动力飞机,有史以来最高时速每小时7274公里,至今也没有哪个国家打破,X15计划期间,12名飞行员总共飞行了199次,有一次超过了100公里的卡门线,有13次超过美国太空界限标准,80公里。世界上第1款可控可操作的航天飞机,也是美国航天飞机的前身,发生了两次坠毁事故,造成一名飞行员罹难,1名严重后遗症早逝。
苏联的上升号飞船
苏联利用“东方号”飞船进行了升级改造,研发了“上升号”飞船,添加了一个备用固体燃料的反馈火箭,取消了弹射座椅,获得了更多空间,可以容纳2~3名宇航员。人类历史上第一次的太空行走和多人同时飞天都是由“上升号”载人飞船实现的。阿里克谢·列昂诺夫成了第1个进行太空行走的人,在舱外活动12分钟,系安全带离开飞船达5米。这次飞行历时26小时2分钟。
美国的“双子座”计划
双子座计划是NASA1961年启动了第2个载人航天计划。美国人在1965年也实现了载人航天出舱活动的太空行走。双子的计划是在水星计划和阿波罗计划之间,美国是用利用“双子座”计划给阿波罗登月进行技术验证。
“双子座”飞船由麦克唐纳飞机公司建设,1963年交付了第1艘,“双子座”的返回舱,基本是沿用“水星座”的设计,只是尺寸有所放大,可以乘坐两名宇航员。与“水星座”飞船不同的是推进系统、电力、氧气和供给都是采用模块化设计,是可以拆卸。操作系统和交会对接的组件后来都应用到了阿波罗飞船上。返回方式依然是在海上降落伞着陆。
1965年到1966年“双子座”一共发射了12次,两次无人10次载人,1965年6月3号,爱德怀特搭载“双子座”4号飞船进入太空,成为第1个太空行走的美国人,也是后来阿波罗1号载人登月的机组成员,但是在地面测试石垣发生火灾,阿波罗1号三名机组人员无一生还全部罹难。
“双子座”计划完成了交会对接,具备1--2周的长时间驻留,5小时以上的舱外活动,入轨、返回等技术。
“阿波罗”飞船
阿波罗登月计划是继“双子座”计划后,美国制定的最为著名的登月计划。“阿波罗”飞船是由三个部分组成,指令舱、服务舱、阿波罗登月舱。在指令舱,是“阿波罗”飞船的控制中心和三名宇航员的生活区,当时从地球到月球来回需要8天到14天,指令舱就相当于返回舱,发射后宇航员坐在里面,也一直生活在里面。返回地球时也是乘坐指令舱着陆。服务舱主要是推进燃料和主火箭发动机,发动机能够多次重新启动,将“阿波罗”飞船送入和送出运行轨道,保证能够在地球和月球之间中途修正,在整个任务过程中,服务舱与指令舱一直保持相连,直到重新进入地球大气之前两者分离。“阿波罗”登月舱是独立的,包括下降阶段和上升阶段,上升部分携带宇航员和月球样品上升后与指令舱对接,宇航员和样品转移到指令舱以后,登月舱的上升段就被抛弃,在这个过程中还是收集到撞击月球的数据数据。
苏联的载人登月计划
苏联最为著名的“联盟号”载人飞船就是登月计划的载人飞船,从1967年一直沿用至今。“联盟号”飞船第1次飞行于1966年10月28号开始,前期是无人测试,当“联盟号”1号1967年4月2号第1次载人飞行任务时候,因降落伞故障而坠毁,导致一名宇航员罹难。“联盟号”2号,为无人飞行。“联盟号”3号第1次成功载人返回。著名的“联盟号”11号事故,是迄今为止唯一发生在卡门线100公里真正太空以外的航天事故,因为这次事故,各国的宇航员在返回舱中都穿了宇航服。“联盟号”是被广泛认为世界上最安全最经济的载人载人航天飞船,共发射了150多次。
从1963年“联盟号”进行了多次升级迭代,“联盟”1号到11号是“联盟”第1代飞船;“联盟”12号到40号是第2代飞船,也被称为联盟号轮渡或联盟号7K-T。从1973年一直使用到了1981年,最显著的一个特征是没有太阳帆板;第3代联盟T系列从1976年到1986年搭载才能帆版,并且能够搭载三名穿着宇航服的宇航员执行更长时间的任务;第4代联盟TM飞船从1986年开始执行,苏联自己的和平号空间站的载人任务以及执行载人对接国际空间站。2002年退役换代,但是在他1986年飞行之前的1984年,该项技术被苏联公开售卖,以至中国和印度进行了技术采购,神舟飞船的初代型号使用了该项技术,除了外形类似,其他包括都不限于系统和各种智能化的设计,都已经没有“联盟”号的技术。印度的载人飞船遵循了与联盟号相同的总体布局,还在研制阶段。
2003年到2012年的联盟TMA是第1款采用数字控制技术的联盟飞船,外观与联盟TM完全相同,只是内部稍微做了一些升级改动,联通TM A-M是联盟TMA的升级版,创造了载人飞船最快对接记录,6小时对接国际空间站,那在此之前,都是两天才能完成对接,从2010年服役到了2016年。从2016年7月开始,联盟号MS,是联盟号飞船的最终版本,国际空间站也一直停留一艘联盟号飞船用于紧急撤离使用。
俄罗斯正在开发可以搭载6人的新型飞船,用于新型飞船用于替代联盟飞船。
美国的航天飞机
以上返回舱都是一次性的,没有办法循环利用,阿波罗载人飞船之后,美国于1969年策划开始研究可以重复使用的航天器,第1架机于1976年用于近地着陆测试,没有飞入太空进行轨道测试能力,1981年第1架正式的航天飞机进入了太空测试,能够搭载8人以及更强的运输能力,可以携带卫星行星探测器和哈佛太空望远镜。美国的航天飞机飞共生产了5架,哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号。一共飞行了135次,航天飞机带来了不可磨灭的人类历史上最惨痛的两次事故,1986年1月28号挑战者号发射73秒后解体,7名宇航员全部遇难。2003年2月1号哥伦比亚号在重返大气层的时候解体,7名宇航员全部遇难,航天飞机并没有配备逃生系统。因哥伦比亚的事故,航天飞机在2004年1月宣布了退役。
中国的载人飞船
在神舟载人飞船之前,我国的第1艘设计载人飞船是从1966年开始的“曙光”1号,是与美国双子座飞船类似的两人飞船,采用长征二号发射,1971年选拔了19名航天员,预计1973年进行首次载人飞行,由于多种原因,该项目在1972年终止。1992年我国航天工程的重要组成部分神舟飞船开始研发,1999年11月19号到2002年进行了4次无人飞行。2003年10月15号实现了中国人第1次载人飞行,杨利伟作为中国太空第1人,在轨飞行了21小时28分,绕地球14圈。
我国发展载人航天工程为了中国空间站做基础做铺垫,所以在神舟5号以后的神舟系列飞船进行了强大的升级,神舟6号突破了多人多天飞行,神舟7号实现了中国人第1次太空行走,神舟8号是无人飞船,完成了与天宫1号两次全自动自主在轨交会对接,标志我国成为苏、美,之后,第3个掌握无人自动交会对接技术的国家。神舟9号突破有人空间交会对接技术,神舟10号11号两艘飞船,在持续巩固和升级该项目的同时,实现了中国天宫实验室长期在轨驻留。进行空间实验和搜集空间技术的相关数据,神舟12号实现了全自动快速对接中国空间站,用时6.5小时,目前只有中国神舟,俄罗斯联盟号能够做到快速对接,二代龙飞船最快只有24小时对接国际空间站。
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目前世界上还有那些正在研发的载人飞船呢?下期探讨。
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