龙飞船
2010太空探索技术公司(SpaceX)的可复用太空舱系列,最早用来给空间站运货,如今也运送宇航员。
龙飞船(Dragon)是SpaceX的可复用太空舱,既是第一艘把人送入轨道的商业飞船,也是美国唯一能从轨道运回大量货物的航天器。龙飞船家族有两代:第一代龙飞船1号只运货,2010年首飞,2012年至2020年间为国际空间站运送补给;第二代龙飞船2号分为两个版本,即送宇航员的载人龙飞船和运货的货运龙飞船。两代飞船都由猎鹰9号火箭送入轨道。
龙飞船是什么?
龙飞船属于太空舱,也就是靠降落伞落回地面的锥形航天器,用来把人员和物资送上近地轨道,再接回地面。乘员和精密货物所在的加压舱可以重复使用;下方的非加压段叫“尾舱”(trunk),用来装大件设备,在太空舱重返大气层之前抛掉。2020年5月30日,载人龙飞船成为第一艘把人送入轨道的私营飞船,美国长达9年无法自行发射宇航员的局面就此结束。载人龙飞船按最多7个座位设计,但迄今每次飞行都只装了4个座位。
为什么要造龙飞船
龙飞船最早只是一份方案。2006年3月,SpaceX向NASA的商业轨道运输服务(COTS)计划递交了提案。NASA设立这个计划,就是押注私营公司给空间站送补给,能比政府自己造飞船更省钱。2006年8月18日,NASA选中SpaceX,拨出约2.78亿美元研发资金,用于龙飞船、猎鹰9号和相关试飞。当时航天飞机即将退役,NASA需要另找办法给国际空间站送补给。埃隆·马斯克给飞船取名“龙”,典出歌曲《神龙帕夫》(Puff, the Magic Dragon),借此调侃那些说他的太空计划不可能实现的批评者。
工作原理
货运龙飞船和载人龙飞船飞同一条航线,区别是货运版没有座椅和乘员显示屏,也没有用于紧急逃逸的SuperDraco发动机。货运龙飞船能自主对接空间站;龙飞船1号则采用“停泊”方式:宇航员先用空间站的机械臂把它抓住,再把它安装到停泊口上。载人龙飞船经认证最长可在空间站停靠210天;货运和载人两种龙飞船,SpaceX都会重复使用。飞得最多的载人龙飞船是“奋进号”(Endeavour),2025年8月它执行NASA第11次乘组轮换任务Crew-11,开始了自己的第6次飞行;SpaceX正与NASA合作,争取让每艘飞船获得最多15次飞行的认证。
龙飞船的经济账
龙飞船的经济账靠两点撑起:一是重复使用,二是能把货物运回来。上行运力(龙飞船送入轨道的货物重量)两代都是6000公斤;真正独一无二的是返程能力,最多能把3000公斤加压货物运回地面,空间站上的实验样品因此可以带回地球研究。
每多飞一次,造一艘飞船的成本就摊到更多任务上。NASA按固定价格合同,为每次货运和每次乘组轮换付费;组织私人航天任务的公理太空(Axiom Space)等私营客户则包下整次任务。因此,单次飞行成本每降低一点,SpaceX从每笔付款中留下的利润就多一点。
龙飞船现状
龙飞船从当年的新面孔变成了如今的主力运输工具。2010年,COTS计划的演示飞行1号任务让它成为第一艘从轨道回收的私营飞船;2012年,它又成为第一艘抵达国际空间站的商业飞船。2020年的Demo-2任务首次载人,此后每年都有载人飞行。
2026年2月13日发射的Crew-12是载人龙飞船第20次载人飞行,2026年10月1日发射的Crew-13是第21次。这些年里,龙飞船还把私人乘组送进了轨道:2021年全部由平民组成的“灵感4号”(Inspiration4)任务、公理太空的多次私人任务,以及2024年的“北极星黎明”任务,后者的乘组完成了首次商业太空行走。
未来走向
国际空间站退役时,龙飞船也有一份差事。SpaceX拿下了NASA的合同,负责建造美国离轨飞行器(U.S. Deorbit Vehicle):空间站在2030年结束服役后,由这艘飞行器推动空间站受控再入大气层。在那之前,货运龙飞船继续为NASA执行补给任务,载人龙飞船继续执行乘组轮换。
总结
从2006年交给NASA的一份提案起步,龙飞船成了美国宇航员进入轨道的主要交通工具。它是唯一能从空间站运回大量货物的航天器,还把第一支全平民乘组送入了轨道。
图集
图片:NASA
时间线
- 2006年3月:SpaceX向NASA递交COTS提案,其中包括龙飞船的设计构想。
- 2006年8月18日:NASA为COTS计划选中SpaceX,拨款约2.78亿美元,用于龙飞船、猎鹰9号和演示飞行。
- 2010年12月8日:COTS演示飞行1号任务让龙飞船成为第一艘完成发射、入轨和回收的商业飞船。
- 2012年5月25日:龙飞船成为第一艘抵达国际空间站并完成停泊的商业飞船。
- 2012年10月:龙飞船开始执行NASA商业补给服务(CRS)合同,定期为空间站运送货物。
- 2019年3月2日:载人龙飞船Demo-1无人试飞任务升空,并自主对接国际空间站。
- 2020年3月7日:CRS-20任务升空,这是龙飞船1号的最后一次飞行,此后龙飞船1号全部退役。
- 2020年5月30日:载人龙飞船Demo-2任务把NASA宇航员送往国际空间站,这是2011年以来美国首次从本土发射载人飞船。
- 2020年11月16日:Crew-1任务发射,搭载4名宇航员,是龙飞船首次执行正式运营的载人任务。
- 2021年9月:“灵感4号”乘组搭乘一艘不对接空间站、独立飞行的龙飞船,完成首次全平民轨道飞行。
- 2024年6月:NASA选定SpaceX建造美国离轨飞行器,2030年后由它推动国际空间站离轨。
- 2024年9月:“北极星黎明”任务完成首次商业太空行走。
- 2026年2月13日:Crew-12任务发射,这是载人龙飞船第20次载人轨道飞行。
- 2026年10月1日:Crew-13任务发射,这是载人龙飞船第21次载人飞行。
- 2026年10月8日:Crew-12任务在加州近海溅落。
