5月5日，隨著一聲巨響，搭載著新一代載人飛船試驗船的長征五號B運載火箭騰空而起。約488秒后，飛船與火箭成功分離進入預定軌道。中國新一代載人飛船的驚艷亮相引發(fā)了航天界的高度關注。

隨著載人登月、載人深空探測熱潮的再度興起，各航天大國或航天強國均認識到現(xiàn)有的載人飛船已經(jīng)無法滿足要求，需盡快研制新一代載人飛船，因此，中美俄等國均在大力研制新一代多用途載人飛船，并取得了相當進展，一些型號初步具備應用飛行能力。若此次中國新一代載人飛船試驗船整個任務順利完成，意味著中國新一代載人飛船研制工作取得重要進展。

從國內外在研新型載人飛船的發(fā)展趨勢來看，一是大大提高了載人飛船的性能，乘員數(shù)集中在6人左右，飛行時間1周至2年不等；二是大多數(shù)采用傳統(tǒng)的火箭發(fā)射和降落傘回收模式，返回艙選用鈍頭體外形，目的是技術成熟、更安全可靠；三是采用可重復使用技術，提高經(jīng)濟性，降低成本。

中國新一代載人飛船外形優(yōu)美

中國：從“太空專車”到“太空巴士”

1970年成功發(fā)射“東方紅一號”衛(wèi)星后，航天系統(tǒng)開始著手研制名為“曙光一號”的載人飛船，飛船可搭乘兩名航天員，計劃1973年發(fā)射。但由于種種原因，“曙光一號”載人飛船項目被迫取消，中國第一次載人航天計劃未能順利完成。進入20世紀90年代，921工程研制的神舟飛船終于圓了中國人的飛天夢。

從外形上，神舟飛船與俄羅斯的“聯(lián)盟”載人飛船非常相似，飛船由“三艙一段”組成，三個艙是：推進艙、返回艙和軌道艙；一段是指附加段。推進艙在飛船的最下部，返回艙在中間，軌道艙在上部，附加段在飛船的最頂端。包括無人試驗船在內，神舟飛船已經(jīng)進行了十一次發(fā)射，計劃在2022年前后還將進行4次發(fā)射，承擔“天宮”空間站的航天員的往返任務。雖然神舟飛船已經(jīng)成熟，但能夠提供航天員自由活動的空間加起來也不過6平方米左右，并且無法適應未來載人深空探測的需求，因此，必須研制新一代載人飛船。

新一代載人飛船在軌飛行模擬圖

新一代載人飛船采用了當下主流的兩艙結構設計，即返回艙+服務艙，可乘坐6-7名航天員，返回艙選用鈍頭設計，服務艙采用圓柱形設計。在回收上采用了2具減速傘和3具主傘組成“群傘減速”回收方案。落地之前，6個氣囊充氣打開，幫助艙體平穩(wěn)“軟著陸”，最大程度保證了返回艙的安全、完整回收。根據(jù)官方介紹，為了降低進入太空的成本，新一代載人飛船的返回艙設計成可重復使用，如星敏感器、計算機等一些高價值的設備，經(jīng)過優(yōu)化設計由服務艙調整至返回艙安裝，這樣就可以隨返回艙返回后進行回收利用。在返回艙外包覆自主研制的新型輕質防熱結構，執(zhí)行完任務后只需更換輕質防熱結構，經(jīng)過規(guī)范嚴格的檢測，就可以再次執(zhí)行載人航天飛行任務。

如果說神舟飛船是“太空專車”，搭載人數(shù)超過神舟飛船一倍的新一代載人飛船那就是“太空巴士”。新一代載人飛船采用了“一船多用”設計理念，既可以應用在近地軌道，支撐空間站建設，還能勝任載人登月等更遙遠深空的探測重任。此外，新一代載人飛船具備著‘運人+運貨’的能力，這將有力拓展我國載人航天器的應用范圍和能力結構。新一代載人飛船在執(zhí)行近地軌道任務時可以一次運送6-7名航天員。新一代載人飛船還可以根據(jù)任務需求，從“太空巴士”變?yōu)椤疤肇涇嚒?，給空間站運送大量的補給物資，或者把空間站所做的一些試驗樣品帶回地球。

測試中的新一代載人飛船

美國：政府主導和商業(yè)航天齊頭并進

冷戰(zhàn)時期，美國載人航天事業(yè)曾經(jīng)取得了一系列輝煌的成就，然而在2011年航天飛機退役之后，美國卻陷入一個尷尬的局面：美國航天員完全得依靠俄羅斯老舊的“聯(lián)盟”載人飛船進行天地往返，而且價格不菲。根據(jù)相關統(tǒng)計，俄羅斯“聯(lián)盟”飛船每個座位的費用連年漲價，2007年的單價只要2180萬美元，而到了2018年座位的單價就漲到了將近4倍，達8110萬美元。在這十多年里，美國宇航局為了購買“聯(lián)盟”飛船的座位花費了39億美元。為了擺脫困境，美國一方面由宇航局主導并由洛馬公司研制“獵戶座”載人飛船，另一方面大力鼓勵私企進入載人航天領域，加快載人航天商業(yè)化的進程。

從2005年開始，美國就規(guī)劃了下一代載人飛船——“獵戶座”，它可用于近地軌道和深空的載人飛行任務。經(jīng)過激烈的角逐，洛·馬公司拿到了研制“獵戶座”載人飛船的合同。按照洛·馬公司的設計，“獵戶座”載人飛船是一個5米直徑返回艙和一個多用途服務艙組成的大兩艙式飛船，它可以容納4名航天員進行長達21天的獨立載人飛行，或是運輸6名航天員前往國際空間站。

“獵戶座”載人飛船的錐形返回艙和“阿波羅”載人飛船相似，但體積大了2.5倍，它不僅滿足從月球軌道高再入大氣層的防熱要求，甚至可以耐受火星任務高速再入大氣層時苛刻的熱環(huán)境?！矮C戶座”載人飛船使用大量新技術，如更環(huán)保的防熱材料，更先進的計算機和飛控系統(tǒng)等，堪稱新一代載人飛船的標桿。

“獵戶座”載人飛船主攻載人深空探測，而近地軌道載人任務則主要交給商業(yè)航天公司。2010年4月，美國公布的中，明確了未來將由商業(yè)部門提供近地軌道載人和貨物運輸服務。當時一起競爭的還有SpaceX公司的“載人龍”飛船、波音公司的“商業(yè)載人航天系統(tǒng)”(CST-100)方案、內華達山脈公司的“追夢者”航天飛機和藍源公司的“新謝潑德”載人飛船。最終，SpaceX公司和波音公司的方案勝出。

“獵戶座”載人飛船主攻載人深空探測

SpaceX公司在研制“載人龍”飛船之前，成功研制了貨運版“龍”飛船，并為國際空間站進行了18次補給任務，技術實力不可小覷。去年，3月2日，“載人龍”飛船成功首飛，按計劃，本月“載人龍”飛船將進行首次載人飛行。

從外形上看“載人龍”飛船與龍貨運飛船非常相似，也是由一個錐形的加壓艙和圓柱形的非加壓艙組成，但前半部分的加壓艙更加圓潤。“載人龍”飛船高6.1米，直徑3.7米，重4.2噸。“載人龍飛船可以運載7名航天員，7名航天員都坐在加壓艙內，座位排放是前面3個，后面4個，在人員轉移上的優(yōu)勢與美國宇航局航天飛機相當，“載人龍”飛船使用了大量的成熟技術和一些先進的制造工藝，如果不搭載7名宇航員，還可以轉載等量的貨物。

“載人龍”飛船最大的技術亮點是取消了以往載人飛船返回時必備的降落傘，使用反推發(fā)動機進行減速和著陸，著陸精度大大超過了以往的載人飛船，可實現(xiàn)定點精確著陸。實現(xiàn)定點精確著陸的主要“功臣”是裝在返回艙上的8臺超級天龍座發(fā)動機，該發(fā)動機使用了3D打印制造技術，每臺發(fā)動機可產(chǎn)生約7噸的推力。8臺超級天龍座發(fā)動機不但是返回艙軟著陸的動力裝置，也是飛船逃逸系統(tǒng)的主要動力。此外，“載人龍”飛船更換防熱系統(tǒng)后可重復使用。

“載人龍”飛船與國際空間站對接

波音的CST-100飛船中的數(shù)字100代表離地面100千米，這說明它主要專門執(zhí)行地面到近地軌道的短途運輸任務。飛船高為5米，直徑4.65米，能一次性搭載7名航天員。CST-100飛船設計較為保守，飛船由乘員艙和服務艙組成。返回艙著陸方式和早期獵戶座載人飛船類似，使用的是降落傘加氣囊緩沖，更換防熱系統(tǒng)后可重復使用10次。CST-100飛船的內部設計充分發(fā)揮了波音公司長期在設計商用飛機座艙的優(yōu)勢，采用航天員喜愛的大窗戶設計和輕型塑料的舒適座椅。

去年12月，CST-100飛船進行了首次發(fā)射，卻因為計時器問題提前返回地球，未能與國際空間站對接，如此低級的失誤讓外界大跌眼鏡。此外，該飛船的降落傘也出現(xiàn)過問題。這些問題都導致CST-100飛船首次載人飛行再次推遲。

CST-100、“載人龍”、“獵戶座”將是未來一段時間內美國載人航天的“三駕馬車”。

俄羅斯：經(jīng)費不足或導致新飛船難產(chǎn)

雖然“聯(lián)盟”載人飛船目前是國際空間站航天員往返的唯一工具，但這種飛船畢竟是50年前的設計，再怎么改進，受原始結構設計的影響，綜合性能已經(jīng)落后。與其他國家研制的新一代載人飛船相比，差距則更加明顯。其實早在蘇聯(lián)時代，“聯(lián)盟”載人飛船之后的下一代飛船就曾提上日程，俄羅斯在“暴風雪”號航天飛機中止后繼續(xù)進行了研究——即“聯(lián)邦”號載人飛船。

2006年，俄羅斯和歐洲聯(lián)合進行了名為先進載人運輸系統(tǒng)的研究，載人飛船的研制才算步入正軌，ACTS早期計劃使用ATV飛船的服務艙，外加“聯(lián)盟”載人飛船改進后的軌道艙，但到了2007年10月，載人飛船已經(jīng)變?yōu)榇箦F形返回艙加服務艙的設計，后來它的服務艙也改由能源集團專門研制。如果不是它使用矩形而不是碟形太陽翼的話，簡直就是一個山寨版“獵戶座”載人飛船?！奥?lián)邦”號載人飛船由俄羅斯正在研制的安加拉-A5運載火箭發(fā)射，將取代目前的聯(lián)盟號飛船執(zhí)行近地軌道任務，未來還可用于執(zhí)行載人登月任務。

“聯(lián)邦”號載人飛船返回艙模型

雖然美國一直用錐形返回艙，而俄羅斯一直使用鐘形返回艙，但蘇聯(lián)時期載人飛船就有錐形返回艙的設計，比如著名的TKS飛船。俄羅斯時期載人飛船的研制，不可避免的帶有歷史的傳承，還提出了很多新穎的概念，比如全程火箭反沖著陸。2009年，俄國和歐洲載人飛船的合作曲終人散，ACTS也不得不取消，不過這為俄國新一代飛船“聯(lián)邦”號的研制奠定了基礎。

“聯(lián)邦”號載人飛船也采納了返回艙重復使用的概念，不過相比早期的激進設計，現(xiàn)在的設計要穩(wěn)重得多，它使用降落傘加火箭反沖的結合?！奥?lián)邦”號載人飛船返回艙內部也有了17立方米的體積，可以容納四人進行近地軌道或是深空飛行。為了同時兼顧近地軌道和深空任務，“聯(lián)邦”號載人飛船使用大小不同的服務艙，飛船質量也有14噸和20噸兩個級別?！奥?lián)邦”號載人飛船不僅將取代老舊的“聯(lián)盟”載人飛船，還寄托了俄羅斯獨立進行載人深空探索尤其是載人登月等重現(xiàn)大國輝煌的項目。不過遺憾的是，俄羅斯航天局面臨著預算緊缺的問題，飛船的首次發(fā)射時間已經(jīng)從2017~2018年推遲到2021年。