“神秘乘客”大揭秘

從太空奔波萬里歸來的“深空方舟”——多用途飛船縮比返回艙，雖在下降過程中歷經(jīng)磨煉，外表保護(hù)層與大氣層摩擦生熱，皮膚變得黢黑，可體型依舊健碩，2米多高的小個(gè)頭，安穩(wěn)地躺在中國(guó)西北的沙漠戈壁上，寫下了中國(guó)載人航天工程又一個(gè)新的注腳。

6月26日傍晚，多用途飛船縮比返回艙安全“回家”，這標(biāo)志著我國(guó)新一代中型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征七號(hào)首飛任務(wù)既定目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。

長(zhǎng)征七號(hào)在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空，鮮為人知的是，幾位神秘的“乘客”也隨之進(jìn)入太空，這其中就包括多用途飛船縮比返回艙——一個(gè)貌不驚人，卻為驗(yàn)證我國(guó)下一代載人飛船相關(guān)技術(shù)，為登月、去火星提前做準(zhǔn)備的“小家伙”。

在海南文昌發(fā)射場(chǎng)，記者采訪相關(guān)專家，試著去揭開這些首飛乘客的神秘面紗，以及它們對(duì)未來中國(guó)航天的影響。

7位“神秘乘客”身份曝光

在6月25日晚長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭首飛任務(wù)新聞發(fā)布會(huì)上，載人航天工程辦公室（以下稱載人辦）副主任武平說，為充分發(fā)揮長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭首飛的綜合效益，綜合統(tǒng)籌有關(guān)需求，載人辦組織安排了遠(yuǎn)征一號(hào)甲上面級(jí)、多用途飛船縮比返回艙、遨龍一號(hào)空間碎片主動(dòng)清理飛行器、天鴿飛行器（2個(gè)）、在軌加注實(shí)驗(yàn)裝置和翱翔之星立方星等6項(xiàng)7個(gè)載荷。

這是權(quán)威機(jī)構(gòu)第一次披露7位“神秘乘客”的身份。

第一位乘客是遠(yuǎn)征一號(hào)甲上面級(jí)，其本身也是一種航天器，具有獨(dú)立自主飛行、多次啟動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間在軌等特點(diǎn)，由長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射進(jìn)入地球軌道后，能將其他有效載荷從某一軌道送入其他軌道或空間位置。

航天科技集團(tuán)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭總指揮王小軍說，遠(yuǎn)征一號(hào)甲的主要任務(wù)是驗(yàn)證多次啟動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間在軌飛行等技術(shù)，并作為其他載荷的搭載平臺(tái)，按程序?qū)㈠埤堃惶?hào)、翱翔之星、天鴿飛行器分別“擺渡”到不同的預(yù)定軌道，開展相關(guān)在軌試驗(yàn)。

第二位是多用途飛船縮比返回艙，采用返回艙加過渡段的兩艙構(gòu)型，外形為全新的倒錐形。其試驗(yàn)的主要任務(wù)是獲取返回艙飛行的氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱數(shù)據(jù)，驗(yàn)證可拆卸防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為后續(xù)新型載人飛船的論證設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)奠定基礎(chǔ)。

接下來是“雙胞胎”乘客——2個(gè)天鴿飛行器。

武平說，此次搭載2個(gè)天鴿飛行器，將開展在軌信息中繼技術(shù)試驗(yàn)，也可以作為信息中轉(zhuǎn)站，進(jìn)行天地信息傳輸。

最后2位乘客是在軌加注實(shí)驗(yàn)裝置和翱翔之星立方星。前者作用類似于“空中加油機(jī)”，用于在空間軌道上為衛(wèi)星、空間站等航天器進(jìn)行氣、液補(bǔ)給，延長(zhǎng)航天器的工作壽命。武平說，在軌加注實(shí)驗(yàn)裝置與遠(yuǎn)征一號(hào)甲上面級(jí)不分離，試驗(yàn)任務(wù)結(jié)束后再入大氣層燒毀。

后者則采用標(biāo)準(zhǔn)立方星理念設(shè)計(jì)，由西北工業(yè)大學(xué)在校研究生及青年教師參與研制，質(zhì)量33千克，在軌工作壽命1年。

武平說，翱翔之星立方星將開展地球重力場(chǎng)測(cè)量、空間抗輻射實(shí)驗(yàn)以及自然偏振光導(dǎo)航技術(shù)驗(yàn)證等一系列創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

最受矚目的“乘客”：為登月去火星做技術(shù)準(zhǔn)備

最受矚目的乘客當(dāng)屬未來載人“深空方舟”——多用途飛船縮比返回艙。之所以稱之為“縮比”返回艙，是因?yàn)檫@是一艘正式型返回艙的MINI縮小版，身高有2.6米，重約2.8噸。不同于它的神舟飛船先輩們的“鐘罩式”外形，它呈倒錐形，像一顆“子彈”。

航天科技集團(tuán)空間技術(shù)研究院多用途飛船縮比返回艙技術(shù)負(fù)責(zé)人楊雷告訴記者，未來的正式型返回艙可以把航天員從月球、火星或其他更遙遠(yuǎn)的太空，平穩(wěn)舒適、更好更準(zhǔn)地送回到預(yù)定的地球家園。此次縮比返回艙就是要為此做相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證。

目前來看，我國(guó)現(xiàn)有的神舟飛船主要為近地軌道任務(wù)而設(shè)計(jì)，如空間站。楊雷說，以后如果要登月，或者去火星，將對(duì)飛船的能力提出更高要求，我們現(xiàn)在就要提前做一些技術(shù)準(zhǔn)備。

別看縮比返回艙身材不高，可身負(fù)重任，承擔(dān)著我國(guó)首次在軌獲取返回艙自由飛行氣動(dòng)數(shù)據(jù)，首次探索可重復(fù)使用設(shè)計(jì)、驗(yàn)證及評(píng)估技術(shù)，首次驗(yàn)證新型金屬材料性能及制造技術(shù)等艱巨使命。

楊雷說，這些新技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多用途返回艙安全可靠的“命門所在”，雖然他們?cè)诘孛鏁?huì)通過模擬仿真、實(shí)物檢驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)等多種手段來驗(yàn)證，可都不如上天飛行試驗(yàn)準(zhǔn)確。

數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)、俄羅斯在載人航天任務(wù)中都發(fā)生過多起重大飛行事故導(dǎo)致航天員喪生，而我國(guó)載人飛行任務(wù)保持著成功率100%的驕人戰(zhàn)績(jī)，楊雷說，這正是源自工程參研、參試單位“反復(fù)驗(yàn)證”的工作理念和嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的科學(xué)作風(fēng)。

據(jù)航天科技集團(tuán)空間技術(shù)研究院相關(guān)科技人員透露，隨著這些技術(shù)的驗(yàn)證成功，我國(guó)新一代多用途飛船將再添利器，整體性能將實(shí)現(xiàn)躍升，除了和神舟飛船相比，可以搭乘多一倍的航天員，還能到達(dá)更遠(yuǎn)的深空，滿足未來載人登月、載人探火等多項(xiàng)任務(wù)。

楊雷表示，這和美國(guó)正在研制的多用途乘員飛行器MPCV、“龍”飛船Dragon、乘員空間運(yùn)輸飛行器CST-100、俄羅斯未來載人運(yùn)輸系統(tǒng)PPTS等“業(yè)界大腕”相比，也毫不遜色。

“升級(jí)版太空擺渡車”：完成異面軌道星座部署

另一個(gè)備受矚目的乘客，則是遠(yuǎn)征一號(hào)甲上面級(jí)，它是我國(guó)“太空擺渡車”家族的新成員。

“上面級(jí)”，作為航天運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，是一種由基礎(chǔ)級(jí)運(yùn)載器發(fā)射進(jìn)入地球軌道（或準(zhǔn)地球軌道），能夠進(jìn)一步將有效載荷從地球軌道（或準(zhǔn)地球軌道）送入預(yù)定工作軌道或預(yù)定空間位置的能夠獨(dú)立自主飛行的空間運(yùn)載器，被譽(yù)為“太空擺渡車”。

2015年3月30日，我國(guó)首個(gè)“太空擺渡車”遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)圓滿完成了其首次太空之旅，將其第一位“客人”北斗全球?qū)Ш皆囼?yàn)星完美地“擺渡”到遠(yuǎn)至幾萬千米的外太空，“太空擺渡車”家族的第一位成員誕生；之后于2015年7月25日，遠(yuǎn)征一號(hào)再次將“北斗”雙星直接入軌發(fā)射送入目標(biāo)軌道，開啟了我國(guó)航天一箭多星直接入軌發(fā)射高軌衛(wèi)星的新篇章。

如今的遠(yuǎn)征一號(hào)甲上面級(jí)，將迎來“乘客”更多、任務(wù)適應(yīng)性更好、性能更強(qiáng)的太空擺渡使命，被形象地稱為“升級(jí)版太空擺渡車”。

以任務(wù)適應(yīng)性更好為例，王小軍說，遠(yuǎn)征一號(hào)甲及組合體發(fā)射任務(wù)是我國(guó)目前飛行程序最復(fù)雜、飛行時(shí)間最長(zhǎng)、變軌次數(shù)最多的發(fā)射任務(wù)，具有“高集成性、高復(fù)雜性、高顯示度”的特點(diǎn)，可搭載的載荷結(jié)構(gòu)形式各異，外廓尺寸從0.2米到2.8米、高度從0.3到2.3米，重量從18千克到2.8噸，接口需求復(fù)雜、目標(biāo)軌道不同、分離時(shí)間不同，對(duì)滿足不同任務(wù)具有良好的適應(yīng)性。

此外，其性能大幅提升，任務(wù)適應(yīng)性、使用靈活性更高。王小軍說，相比遠(yuǎn)征一號(hào)，遠(yuǎn)征一號(hào)甲上面級(jí)通過多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)升級(jí)，性能大幅提升，其在軌飛行時(shí)間從6.5小時(shí)延長(zhǎng)至48小時(shí)，主發(fā)動(dòng)機(jī)由2次啟動(dòng)增加至9次啟動(dòng)，分離次數(shù)也由1次增加至7次。

如此以來，“太空擺渡車”的任務(wù)適應(yīng)性和使用靈活性就大大提高了，實(shí)現(xiàn)了將多種載荷直接送入各自不同工作軌道的能力提升、具備了異面軌道星座部署能力。

如同遠(yuǎn)征一號(hào)可以將多個(gè)“乘客”擺渡至相近的目的地，遠(yuǎn)征一號(hào)甲則拓展了擺渡車的服務(wù)功能，通過多次點(diǎn)火工作，適應(yīng)更多復(fù)雜的路線，沿途將多個(gè)“乘客”擺渡至各自所需不同的目的地。

王小軍說，遠(yuǎn)征一號(hào)甲的成功首飛，標(biāo)志著我國(guó)新一代多載荷、多用途空間運(yùn)輸及空間試驗(yàn)平臺(tái)的誕生，將為我國(guó)未來的月球、火星等深空探測(cè)任務(wù)，軌道轉(zhuǎn)移、空間碎片清理等軌道服務(wù)，以及新材料、新技術(shù)空間試驗(yàn)驗(yàn)證奠定工程應(yīng)用基礎(chǔ)，對(duì)于我國(guó)空間運(yùn)輸與應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展具有里程碑的意義。

Tip：長(zhǎng)征七號(hào)小科普

長(zhǎng)征七號(hào)這個(gè)“大高個(gè)”身高53.1米，腰圍（芯一級(jí)直徑）3.35米，“體重”（起飛質(zhì)量）594噸，最多可將13.5噸貨物送上太空。它的芯一級(jí)安裝了2臺(tái)YF-100發(fā)動(dòng)機(jī)，四周捆綁了4個(gè)火箭助推器，每個(gè)助推器安裝了1臺(tái)YF-100發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭芯二級(jí)安裝了4臺(tái)YF-115發(fā)動(dòng)機(jī)。這2種發(fā)動(dòng)機(jī)都是我國(guó)新研制的液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，YF-100推力是1 200千牛，YF-115推力是180千牛。它們的燃料是液氧和煤油，燃燒的產(chǎn)物是水和二氧化碳，無毒無污染，因此，很多人把它稱為綠色發(fā)動(dòng)機(jī)，長(zhǎng)征七號(hào)也就成了“綠色火箭”。