载人龙飞船
2020SpaceX的可复用载人飞船,能自主对接,负责把机组送入轨道。
载人龙飞船的正式名称是SpaceX Dragon 2(龙飞船2号),是一种可复用飞船,负责把宇航员送入近地轨道。飞船按最多7个座位设计,但迄今每次飞行都只装了4个座位。它由猎鹰9号火箭送入轨道,无需飞行员操纵就能与国际空间站对接,返回时靠降落伞减速、溅落海面,回收翻修后可以再次飞行。2020年5月30日,NASA宇航员鲍勃·本肯和道格·赫尔利乘坐载人龙飞船进入轨道,这是2011年美国航天飞机退役后,美国本土首次载人发射。
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载人龙飞船是什么
载人龙飞船要干的活不少,个头却不大:高8.1米,直径4米,加压乘员舱容积9.3立方米,这是机组乘坐的密封舱段,里面有可供呼吸的空气;另有37立方米的非加压货舱,用来装设备,飞船再入大气层前会把它抛掉。载人龙飞船由SpaceX早先的货运龙飞船改造而来,加装了座椅、生命保障系统和发射逃逸系统。
为什么要造载人龙飞船
载人龙飞船脱胎于NASA的商业载人计划。设立这个计划,是为了在航天飞机停飞后恢复美国本土的载人发射,办法是向私营公司购买现成的运送服务,政府不再自己造火箭。航天飞机2011年退役后,美国要去国际空间站,只能花钱买俄罗斯联盟号飞船的座位。商业载人计划想摆脱这种依赖,于是由政府出钱,让私营公司包揽整趟运送。SpaceX和波音一同拿到了资助,载人龙飞船后来成为首艘由私营公司建造并运营、把人送入轨道的飞船。
工作原理
飞船上有两套发动机,分工截然不同。载人龙飞船装有16台小型Draco推进器,每台推力约400牛顿,负责轨道微调和在轨姿态控制(让飞船保持正确朝向)。另外8台更大的SuperDraco发动机组成发射逃逸系统,一旦火箭出故障,能在一瞬间把飞船拽离险境。每台SuperDraco的推力约为Draco的180倍,8台合计最大推力约54吨(12万磅)。据SpaceX介绍,在2015年的发射台逃逸测试中,SuperDraco大约2秒就把飞船拉出约100米,5秒多一点就拉出半公里以上,飞船随后靠惯性短暂滑行,最高升到约1500米。2020年1月的飞行中逃逸测试又证明,即便在火箭爬升途中最颠簸的阶段,这套系统也能正常工作。对接全程不需要飞行员操作,2019年3月的无人试飞任务Demo-1验证了这一点:龙飞船成为首艘自主对接国际空间站的美国飞船。
载人龙飞船的经济账
NASA分阶段向SpaceX拨款,每一笔都与SpaceX必须交付的硬件挂钩。
从这几步能看出NASA的信心在逐步增强:先是一笔小额资助,用来验证SuperDraco逃逸发动机和乘员舱;接着是一笔更大的资助,用来整合逃逸系统、航电系统(飞船的电子与导航设备)和生命保障系统;2014年再签下26亿美元的合同,涵盖载人认证和最多6次正式的国际空间站任务。2014年这一轮,SpaceX和波音合计拿到约68亿美元,合同采用固定价格,研发超支的风险由两家公司自己承担。2022年8月,NASA又追加购买5次飞行,SpaceX的合同总额增至约49亿美元,共14次载人任务。飞船复用为SpaceX省了钱:现有飞船每多飞一次,造船成本就摊到更多任务上。
载人龙飞船现状
目前为NASA执行国际空间站机组轮换的美国飞船,只有载人龙飞船一种。2026年2月13日,Crew-12乘自由号(Freedom)升空;2026年10月1日,Crew-13乘恩典号(Grace)发射,这是载人龙飞船第21次载人飞行。
飞得最多的是奋进号(Endeavour):2025年8月,它执行Crew-11任务,开始了第6次飞行。载人龙飞船也运送NASA以外的机组。2021年,“灵感4号”完成了首次全平民轨道飞行。2024年,“北极星黎明”任务飞到约1400公里高度,是1972年阿波罗17号以来载人飞行到达的最高点,并打破了双子座11号在1966年创下的地球轨道高度纪录;机组还穿着SpaceX制造的航天服,完成了首次商业太空行走。如今,公理太空(Axiom Space)等私人任务和NASA的轮换任务用的是同一批飞船。
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未来走向
恩典号是SpaceX计划建造的最后一艘新载人龙飞船。因此,NASA的轮换任务和私人任务越多,现有5艘飞船每艘要飞的次数就越多。2017年2月,埃隆·马斯克在推特上写道:“只要龙飞船2号的演示任务顺利,SpaceX非常有信心在2018年把美国宇航员送上太空。”首次载人飞行最终在2020年5月实现。
总结
载人龙飞船把美国载人航天变成了NASA按次购买的服务,也让载人发射回到了美国本土。NASA的轮换机组往返国际空间站,目前只有这一种美国飞船可乘;两次轮换之间,同一批5艘飞船还会穿插搭载私人机组。
图集
图片来源:NASA
时间线
- 2011年4月:NASA在商业载人开发(CCDev)第二轮中向SpaceX拨款7500万美元,用于推进SuperDraco逃逸发动机和乘员舱原型的研发。
- 2012年8月:NASA与SpaceX签订4.4亿美元的商业载人综合能力(CCiCap)协议,用于整合逃逸系统、航电系统和生命保障系统。
- 2014年5月29日:马斯克在SpaceX位于加州霍桑的总部发布Dragon V2(龙飞船V2)。
- 2014年9月16日:NASA与SpaceX签下26亿美元的商业载人运输能力(CCtCap)合同,涵盖载人认证和最多6次正式的国际空间站载人任务。
- 2015年5月6日:载人龙飞船完成发射台逃逸测试,验证了SuperDraco发射逃逸系统。
- 2019年3月:在Demo-1任务中,龙飞船成为首艘自主对接国际空间站的美国飞船。
- 2020年1月:载人龙飞船完成飞行中发射逃逸演示。
- 2020年5月30日:Demo-2任务发射,宇航员本肯和赫尔利乘奋进号升空,美国本土载人发射就此恢复。
- 2020年11月:Crew-1任务开启首次为期6个月的正式机组轮换。
- 2021年9月18日:首次全平民轨道飞行“灵感4号”在佛罗里达州近海溅落。
- 2022年8月31日:NASA追加购买5次飞行,SpaceX载人合同总额增至约49.3亿美元,共14次任务。
- 2024年9月:“北极星黎明”任务飞到约1400公里高度,是阿波罗17号以来载人飞行到达的最高点,机组还完成了首次商业太空行走。
- 2025年8月1日:Crew-11乘奋进号发射,这是奋进号的第6次飞行。
- 2026年2月13日:Crew-12乘自由号发射。
- 2026年10月1日:Crew-13乘恩典号发射,这是载人龙飞船第21次载人飞行。
资料来源(15)
- NASA:商业载人计划
- NASA:NASA向SpaceX追加空间站载人飞行订单(2022年8月31日)
- SpaceX:龙飞船
- SpaceX:国际空间站载人飞行
- SpaceX:Demo-1任务
- SpaceX:Demo-2任务
- SpaceX:载人龙飞船发射逃逸演示
- SpaceX:载人龙飞船完成发射台逃逸测试
- SpaceX:“灵感4号”任务
- SpaceX:“北极星黎明”任务
- Space.com:“北极星黎明”打破双子座11号的高度纪录
- SpaceX在X上:Crew-13发射(2026年10月1日)
- 维基百科(英文):载人龙飞船“奋进号”(Crew Dragon Endeavour)
- 维基百科(英文):SpaceX Crew-13
- 埃隆·马斯克在推特上:龙飞船2号载人飞行时间表(2017年2月18日)
