說起今年中國(guó)載人航天領(lǐng)域的大事件，除了即將發(fā)射的天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室和神舟十一號(hào)載人飛船外，今年6月25日成功首飛的長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭也是十分值得回味的，但其實(shí)說起這次發(fā)射最大的看點(diǎn)，其實(shí)筆者以為既不在火箭本身，也不在風(fēng)光旖旎的文昌發(fā)射場(chǎng)，而是這次首飛的主要載荷——我國(guó)新一代載人飛船的返回艙縮比模型。

一般來說，考慮到一型運(yùn)載火箭首飛的風(fēng)險(xiǎn)性和不確定性，同時(shí)首飛箭需要搭載大量的傳感器和試驗(yàn)設(shè)備，因此一般首飛都選擇搭載重要性較低的載荷，甚至僅僅是配重結(jié)構(gòu)，最極端的甚至可能只是運(yùn)了一罐子水進(jìn)太空（土星1號(hào)，別跑，說的就是你）。

然而，我國(guó)此次長(zhǎng)征七號(hào)首飛搭載的七個(gè)載荷中，竟然包括了新一代載人飛船的返回艙縮比模型，還有上面級(jí)，小衛(wèi)星和部分試驗(yàn)裝置。筆者之所以說這個(gè)縮比模型是最大的看點(diǎn)，是因?yàn)閺倪@個(gè)縮比模型中可以一窺我國(guó)下一代載人飛船的主要特征，載人航天領(lǐng)域的最新研究成果，未來深空載人探測(cè)（好吧，我說的就是登月）的思路和技術(shù)儲(chǔ)備情況，并可以與國(guó)際上其它正在開發(fā)的先進(jìn)飛船進(jìn)行一場(chǎng)PK。隨著今年神舟十一號(hào)飛船的發(fā)射，神舟系列已經(jīng)進(jìn)入了成熟穩(wěn)定期，那么針對(duì)未來載人深空探索的下一代載人飛船的研發(fā)必然也已提上議事日程。那么這個(gè)新飛船的返回艙縮比模型究竟要怎么看，怎么才能透過它看出我國(guó)下一代飛船的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路，且聽我細(xì)細(xì)道來。

此次回收的縮比返回艙實(shí)物

網(wǎng)友推測(cè)出的載荷分布

開疆拓土的“神舟”飛船

首先說說神舟，神舟系列載人飛船作為我國(guó)載人航天工程（921工程）的主要成果之一，其取得的成就是世人矚目的，使我國(guó)成為了繼美、俄之后世界上第三個(gè)具備獨(dú)立載人航天能力的國(guó)家。

我國(guó)的神舟飛船主要有三個(gè)部分（艙室）構(gòu)成，因此也被稱之為三艙構(gòu)型飛船

迄今為止，已經(jīng)進(jìn)行過十次發(fā)射，其中五次載人，而載人任務(wù)均取得了圓滿成功，具體見下表。

我國(guó)神舟系列載人飛船的發(fā)射情況

我們的神舟已經(jīng)成為了一款穩(wěn)定可靠的載人飛船，證明這個(gè)思路是完全成功的。這一系列發(fā)射和實(shí)驗(yàn)解決了以下三個(gè)方面的問題：

1. 首先突破近地軌道的天地往返技術(shù)，同時(shí)將軌道艙設(shè)計(jì)為具有留軌功能的艙段，開展在軌生物、化學(xué)和對(duì)地觀測(cè)等科學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)后續(xù)空間實(shí)驗(yàn)室和空間站階段的長(zhǎng)期在軌相關(guān)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，形成了基本型神舟飛船。這是神舟1-5號(hào)的成果。

2. 第二個(gè)方面是將軌道艙取消留軌功能，將軌道艙設(shè)計(jì)為兼具出艙活動(dòng)功能的氣閘艙, 對(duì)空間站的出艙活動(dòng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證, 形成出艙活動(dòng)飛船。這是神舟7號(hào)的成果。

3. 第三方面 , 飛船增加交會(huì)對(duì)接功能，并于天宮系列試驗(yàn)空間站進(jìn)行對(duì)接，取消出艙活動(dòng)功能，具備 3 人 5 天的獨(dú)立飛行能力。形成改進(jìn)型標(biāo)準(zhǔn)載人飛船, 滿足空間站天地往返運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)營(yíng)需求。這是神舟8號(hào)以后的成果，包括今年下半年即將發(fā)射的神舟11號(hào)。

但是說完了成就，咱就得說說不足了，眾所周知，神舟飛船與俄制聯(lián)盟系列載人飛船有著一定“淵源”。

神舟飛船和聯(lián)盟飛船的對(duì)比圖，個(gè)中淵源不言自明，不過我們的艙要比聯(lián)盟稍大一些

神舟飛船返回艙質(zhì)量3.5噸，這明顯大于聯(lián)盟飛船返回艙，不過變大這么點(diǎn)兒還是沒什么卵用，返回艙依舊擁擠不堪

因此缺點(diǎn)也一并繼承，我來嘮叨嘮叨，首先聯(lián)盟系列的三艙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致升空和返回時(shí)飛船內(nèi)部空間十分狹小，因?yàn)橛詈絾T只能縮在擁擠的返回艙內(nèi)，簡(jiǎn)單來說就是非常不舒服，基本就是人肉沙丁魚罐頭的感覺。另外返回艙的狹小也導(dǎo)致其下行貨物能力很差，基本帶不回太多的東西。其次是運(yùn)力低，一次最多只能運(yùn)送三名宇航員，老司機(jī)都知道同樣一輛車，只有多拉快跑才能省錢辦大事兒，但是聯(lián)盟顯然不合格。此外聯(lián)盟飛船最早雖然是針對(duì)登月任務(wù)研制的，但是其實(shí)其構(gòu)型并不適合深空任務(wù)，當(dāng)年也是為了和美國(guó)比賽不得已而為之。還有飛船是一次性的，飛船三個(gè)艙室只有返回艙回到地球，而返回艙卻又無法復(fù)用。還有，飛船采用的是主備用傘降返回系統(tǒng)，落地前拋掉防熱大底用小型固推火箭完成觸地，無論是著陸精度還是舒適度都有不足。

其實(shí)自2011年美國(guó)航天飛機(jī)退役以后，目前可以執(zhí)行載人任務(wù)的只有“聯(lián)盟”號(hào)和中國(guó)的 “ 神舟” 號(hào)載人飛船。但是近幾年，美國(guó)載人航天領(lǐng)域進(jìn)入了更新?lián)Q代的高潮時(shí)期。美國(guó)為改變沒有自己的天地往返載人航天器的尷尬現(xiàn)狀，責(zé)成多家民營(yíng)航天企業(yè)加緊研制了一大波新一代載人飛船。此外俄羅斯也已經(jīng)進(jìn)行了新一代載人飛船的發(fā)展和研制。這些新一代載人飛船在設(shè)計(jì)理念上更加注重系統(tǒng)優(yōu)化（逃逸方式和構(gòu)型），具有多用途（深空、近地均可）、高可靠和低成本（可重復(fù)使用或低成本設(shè)計(jì)）的特點(diǎn)。

我國(guó)2020年建成的組合式空間站，尚未命名哦

此外，對(duì)于咱們將于2020年興建的組合空間站，以及遠(yuǎn)期的載人登月的深空任務(wù)，乃至月面基地和載人火星探測(cè)任務(wù)�，F(xiàn)有的神舟飛船顯然已經(jīng)無法滿足要求。因此我國(guó)新一代多用途載人飛船的論證和研制也是勢(shì)在必行。

殊途同歸又五花八門的下一代載人飛船

要說清我們的下一代飛船應(yīng)該是什么樣的，我們有必要先瞅瞅別人的是什么樣的。以美國(guó)為例，美國(guó)新一代載人飛船的發(fā)展可以總結(jié)為“知恥而后勇，厚積而薄發(fā)”。在2011年航天飛機(jī)的黯然退役之后，國(guó)際空間站的美國(guó)宇航員竟然只能通過俄羅斯的聯(lián)盟飛船前往太空，再加上俄羅斯那“坑爹”（出租車司機(jī)繞路管你多要的那點(diǎn)兒錢在老毛子的這個(gè)宰客面前真是小巫見大巫）的報(bào)價(jià)，對(duì)美國(guó)航天業(yè)來說無異于奇恥大辱，因此美國(guó)著手研發(fā)了一大波（確實(shí)是一大波。。。）新一代載人飛船。幾種飛船殊途同歸，又都各具特色，各有改進(jìn)。其先進(jìn)程度、載人能力、舒適度和設(shè)計(jì)思路均較以往有很大的顛覆。其中尤以NASA的商業(yè)載人航天項(xiàng)目（Commercial Crew Program，簡(jiǎn)稱CCP）項(xiàng)目下的兩款飛船尤為突出，分別為波音公司的CST-100星際線（Starliner）飛船和SpaceX公司的載人龍飛船，而其中設(shè)計(jì)又尤以載人龍飛船最為“激進(jìn)”。

筆者認(rèn)為航天飛機(jī)并不是一款失敗的載人航天器，只是生不逢時(shí)，他的先進(jìn)程度是這個(gè)時(shí)代所無力承受的，未來的某一天他一定會(huì)回來的

美國(guó)被老毛子7000多萬刀一張的船票坑慘了，于是乎一口氣搞了一大波載人飛船，意圖一雪前恥，圖中從左至右為CST-100（星際線）、載人龍、獵戶座

今年SpaceExpo大會(huì)上公布的兩款飛船的票價(jià)——每個(gè)座位5800萬美元，覺得貴？你是沒看到下面聯(lián)盟的8100萬美元每個(gè)坑，沒錯(cuò)，就是個(gè)坑

NASA的商業(yè)載人航天項(xiàng)目Commercial Crew Program標(biāo)志

NASA的CCP項(xiàng)目進(jìn)展，宇航員已經(jīng)開始了模擬機(jī)訓(xùn)練，最快明年底載人首飛

簡(jiǎn)單說來，美國(guó)這一波新型飛船主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1. 都采用了兩艙構(gòu)型，聯(lián)盟飛船標(biāo)志性的三艙構(gòu)型已經(jīng)沒有跟隨者了，包括俄羅斯自己的下一代飛船都放棄了三艙構(gòu)型，兩艙構(gòu)型可以大幅度提高返回艙的內(nèi)部空間，提高運(yùn)力，增進(jìn)舒適性。

2. 其中兩款（CST-100和載人龍）采用了推式逃逸技術(shù)，也叫自備動(dòng)力逃生技術(shù)，代替了以往的拉式逃逸（老打錯(cuò)成那啥逃逸）。推式逃逸并不是什么新鮮東西，但是他所具有全程逃逸功能進(jìn)一步提高了舊有逃逸系統(tǒng)的可靠性，使得在飛船在入軌前的任何時(shí)刻都有能力中斷發(fā)射并返回地面。

3. 都大幅度提高了運(yùn)力指標(biāo)，其中CST-100和載人龍面向未來的商業(yè)太空旅游和國(guó)際空間站逃生需求，最大運(yùn)力高達(dá)七人，是聯(lián)盟的兩倍還多，即使是最大運(yùn)力狀態(tài)下，其乘坐舒適性也比聯(lián)盟系列要好。即使不滿員搭載，也可以改為搭載大量貨物，并具有更強(qiáng)的貨物下行能力。

4. 可復(fù)用和低成本設(shè)計(jì)，下一代飛船大都采用了成熟的商業(yè)級(jí)零件，大幅度壓縮了成本。此外部分還采用了可重復(fù)使用的設(shè)計(jì)，飛船在返回地面后經(jīng)過評(píng)估、翻修、更換零件和測(cè)試可以再次使用。如果飛船復(fù)用能夠成功，必將極大地降低載人航天發(fā)射的成本。

5. 精確的定點(diǎn)著陸方式，幾款飛船都在精確著陸上下了功夫。其中尤其以SpaceX的載人龍飛船的方式最為激進(jìn)，因?yàn)橹�陸全程采用飛船側(cè)壁的反推發(fā)動(dòng)機(jī)反推調(diào)姿再入，飛船落點(diǎn)精度相當(dāng)之高，這種VTVL方式的落點(diǎn)精度已經(jīng)被獵鷹9火箭的回收試驗(yàn)所證實(shí)（但前期為穩(wěn)妥采用備用傘降系統(tǒng)）。

6. 此外老美的新一代飛船還采用了新的材料，包括復(fù)合材料和新型合金；新的工藝，比如3D打印；還有新的防熱結(jié)構(gòu)，比如SpaceX的第三代PICA-X防熱大底。

圖為最新曝光的正在進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試的載人龍飛船

之所以與以往大家看到的載人龍飛船不一樣，是因?yàn)檫@是拆除了飛船外殼、大底、逃逸系統(tǒng)后的承壓結(jié)構(gòu)，說白了就是飛船的“內(nèi)膽”，作為美國(guó)“一大波”新型飛船中的排頭兵，也是設(shè)計(jì)最激進(jìn)和顛覆的一款飛船。（去年試飛的獵戶座飛船并非全狀態(tài)，而明年的試飛的載人龍屬于全狀態(tài)飛船，因此算他是排頭兵）預(yù)計(jì)將于明年中期執(zhí)行首次無人測(cè)試飛行（編號(hào)DEMO1）。并后續(xù)安排在地球高層大氣中試驗(yàn)超音速反推，為2018年的紅龍火星探測(cè)任務(wù)積攢經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

“神舟”的后裔可能會(huì)是什么樣？

很多朋友一定想問，說了這么多國(guó)外的，我們中國(guó)的下一代飛船究竟是什么樣子的呢？就在去年，一篇名為《新一代多用途載人飛船概念研究》的論文被網(wǎng)友挖了出來，并引發(fā)了激烈討論。之所以這篇論文如此引人關(guān)注，主要因?yàn)槠渥髡呔鶃碜灾袊?guó)空間技術(shù)研究院（五院）的載人航天總體部。

文章中稱，結(jié)合中國(guó)現(xiàn)有火箭的運(yùn)載能力，即經(jīng)過適應(yīng)性改造后的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭和長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭，新一代載人飛船將有兩種型號(hào)，適應(yīng)不同的任務(wù)需求。其中，全重20噸飛船支持登月任務(wù)，全重14噸飛船支持近地軌道、小行星與火星任務(wù)。兩種飛船采用模塊化設(shè)計(jì)，返回艙完全相同、推進(jìn)艙攜帶不同重量的推進(jìn)劑以適應(yīng)不同任務(wù)需求。此外研發(fā)人員呼吁，應(yīng)提前開展對(duì)氣動(dòng)設(shè)計(jì)、自逃逸用的大推力小尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)、新型輕質(zhì)防熱材料等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，為確定新一代載人飛船的研制方案奠定基礎(chǔ)。

文中的同一返回艙的兩種構(gòu)型飛船

文章對(duì)中國(guó)新一代載人飛船需求進(jìn)行了分析�？紤]到空間站人員輪換期，乘員人數(shù)方面按照最大6人乘組設(shè)計(jì)。考慮到未來載人登月和深空探測(cè)的需求，飛行時(shí)間應(yīng)達(dá)到不少于21天自主飛行和不少于兩年�？��？紤]到載人登月任務(wù)需要較大的速度增量，建議推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成兩個(gè)模塊，要求再入返回速度應(yīng)能夠適應(yīng)第二宇宙速度(約11.2公里/秒)。文章指明，針對(duì)各種約束因素，新一代載人飛船應(yīng)優(yōu)先選擇鈍頭體氣動(dòng)外形方案，選擇兩艙構(gòu)型，首選自身動(dòng)力逃逸方案的同時(shí)也考慮利用逃逸塔上的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)逃逸救生。

此外，首選能夠大幅減輕飛船重量的低燒蝕輕質(zhì)新型防熱材料，在低緯度地區(qū)選擇著陸場(chǎng)，強(qiáng)調(diào)通過適應(yīng)多任務(wù)來降低研制成本，通過可重復(fù)使用來降低使用成本。

論文中設(shè)想的返回艙，其中大底應(yīng)為可更換

看一下回收的返回艙縮比模型，確實(shí)是很像哦

而后央視新聞視頻中首次出現(xiàn)了新一代飛船的返回艙模型的模糊圖，而就是這驚鴻一督讓愛好航天的網(wǎng)友炸了鍋，有興趣的網(wǎng)友可以找來搜搜這張圖。雖然后來相關(guān)研發(fā)人員在接受媒體采訪時(shí)否認(rèn)了這篇文章中的飛船構(gòu)型就是未來我國(guó)下一代載人飛船，但是不可否認(rèn)兩者之間必定有脫不開的關(guān)系。經(jīng)過此次縮比返回艙試驗(yàn)和后續(xù)的設(shè)計(jì)迭代后，我們的下一代飛船應(yīng)該是什么樣子呢？我們可以大膽猜測(cè)一下：

首先由于我國(guó)采用追夢(mèng)者或者航天飛機(jī)式的升力體構(gòu)型可能性較小，所以升力體構(gòu)型已經(jīng)出局。因此下一代飛船還是成熟的飛船構(gòu)型。這也是我國(guó)飛船發(fā)展譜型的一個(gè)繼承性要求。目前的神舟飛船之所以是“鐘”形，是因?yàn)榈撞恐睆街挥?.52米。中國(guó)下一代飛船的返回艙底部直徑增加至5米，外形為圓錐側(cè)壁加球冠大底的結(jié)構(gòu)構(gòu)型。其結(jié)構(gòu)主體分為頂部、側(cè)壁、大底三部分。頂部是返回艙的主要承力部件，需要在返回段開傘過程中抵抗嚴(yán)苛的沖擊載荷。頂部有傘艙、彈射器、GNSS 天線、黑障天線等設(shè)備。側(cè)壁包括防熱層、蜂窩板和壁板，其中防熱層有4塊，并與蜂窩板粘貼在一起，再用螺接的方式與壁板上的筋相連接。側(cè)壁上主要安裝有姿態(tài)控制、氣動(dòng)測(cè)量功能的設(shè)備。大底是緩沖著陸沖擊載荷的關(guān)鍵部位，由內(nèi)外兩層蒙皮以及夾筋桁條組成。大底由金屬大底和防熱大底兩部分組成，其中大底上主要安裝有信息管理、能源管理、回收、氣動(dòng)測(cè)量等功能的設(shè)備；防熱大底上布設(shè)了氣動(dòng)測(cè)量功能設(shè)備。

相對(duì)于美國(guó)的新一代飛船，我們希望能夠從美俄新一代飛船上吸取一些創(chuàng)新，同時(shí)又充分利用已有神舟系列飛船的成熟經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出我們自己的新一代載人飛船：

1. 多任務(wù)。飛船兼顧載人登月、深空探測(cè)和近地空間站運(yùn)輸需求，而且還要具有更強(qiáng)大的貨物下行能力，考慮到我們從月球和空間站帶回樣本和載荷。

2. 更大更強(qiáng)。根據(jù)任務(wù)不同，人員運(yùn)輸規(guī)模3~7人，停靠時(shí)間從現(xiàn)在的半年提高到2~3年，貨物下行能力500kg。

3. 采用推式逃逸系統(tǒng)（Push LAS，也叫“自備動(dòng)力逃生技術(shù)”），規(guī)避逃逸塔分離風(fēng)險(xiǎn)和具備較強(qiáng)的逃逸方向可控能力（其實(shí)應(yīng)該還有提高運(yùn)載效率的作用）同時(shí)避免傳統(tǒng)逃逸塔方案的不可逃逸區(qū)，提高成員安全性。但是由于推式逃逸屬于世界范圍內(nèi)的全新應(yīng)用，我國(guó)這么快采用的可能性不是很大。

4. 復(fù)用，或者是部分復(fù)用，最終目的是降低成本，為未來高強(qiáng)度和大批量的空間站和深空任務(wù)做出準(zhǔn)備。

事實(shí)上現(xiàn)有神舟飛船是存在一個(gè)不可逃逸區(qū)的，在這個(gè)階段出問題，基本上就是自求多福了

隨著這次返回艙的試驗(yàn)進(jìn)行，我們就可以根據(jù)返回艙的各項(xiàng)特性大致的分析出所要采取的技術(shù)路線。研發(fā)人員也可以在神舟飛船的基礎(chǔ)上, 發(fā)展出承載人數(shù)更多、飛行支持能力更長(zhǎng)、可靠性安全性更高、可復(fù)用或成本更低的能夠執(zhí)行載人深空探測(cè)任務(wù)的新一代飛船.。

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