17日，長(cháng)征七號遙二運載火箭與天舟一號貨運飛船組合體在垂直轉運中。

　　楊志遠攝

　　17日7時(shí)30分，位于海南文昌的中國文昌航天發(fā)射場(chǎng)，承載著(zhù)天舟一號貨運飛船和長(cháng)征七號遙二運載火箭組合體的活動(dòng)發(fā)射平臺駛出總裝測試廠(chǎng)房，垂直轉運至發(fā)射區，完成最終狀態(tài)確認后，預計于4月20日至24日擇機發(fā)射。作為我國首艘太空貨運飛船，天舟一號的首飛將揭開(kāi)我國載人航天工程空間實(shí)驗室飛行任務(wù)收官之戰的序幕。

　　太空貨運飛船有怎樣的發(fā)展歷史，在人類(lèi)探索太空的進(jìn)程中扮演何種角色，未來(lái)發(fā)展形態(tài)如何？記者專(zhuān)訪(fǎng)了國際宇航聯(lián)空間運輸委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)、中國航天科工集團公司二院二部研究員楊宇光。

　　進(jìn)步一號

　　人類(lèi)首艘貨運飛船，使長(cháng)駐太空成為可能

　　記者：從發(fā)展歷程來(lái)看，貨運飛船的可靠性如何？

　　楊宇光：人類(lèi)第一艘貨運飛船是1978年1月20日在蘇聯(lián)拜科努爾航天中心發(fā)射的進(jìn)步一號。發(fā)射兩天后，進(jìn)步一號順利與軌道上運行的禮炮6號空間站對接，為航天員尤里·羅曼年科和格奧爾基·格列奇科送去了1.3噸食物、給養、零件備份和科學(xué)儀器，還為空間站帶去了1噸重的推進(jìn)劑和氧氣，這使人類(lèi)在太空的長(cháng)期駐留成為可能。

　　進(jìn)步號飛船不但能夠為空間站運輸航天員的生活物資和推進(jìn)劑，還可以為空間站送去維修用的部件和新的科學(xué)試驗儀器，這不但延長(cháng)了在軌科學(xué)試驗儀器的壽命，還可以更加靈活多樣地安排新的科學(xué)試驗，使得進(jìn)步號飛船一直服役至今。在進(jìn)步號的支持下，和平號空間站創(chuàng )造了人類(lèi)太空連續駐留423天的紀錄。

　　進(jìn)步號飛船本身不像載人飛船那樣可以回收，一般在完成補給任務(wù)后，航天員會(huì )將空間站上產(chǎn)生的各種生活垃圾和廢物填入進(jìn)步號，隨之離軌一同銷(xiāo)毀。在進(jìn)步號眾多的任務(wù)中，只有3次因為發(fā)射失敗而導致整個(gè)任務(wù)失敗，但從整個(gè)進(jìn)步號的發(fā)展歷程來(lái)看，其可靠性是相當高的。在可以預見(jiàn)的將來(lái)，仍將在國際空間站的運行中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。

　　龍飛船

　　商業(yè)貨運飛船，成為空間站貨運的補充力量

　　記者：目前服役中的太空貨運工具各具哪些優(yōu)勢？

　　楊宇光：除了進(jìn)步號貨運飛船外，國際空間站在最初的設計中非常依賴(lài)航天飛機，但2011年航天飛機退役后，單靠進(jìn)步號貨運飛船無(wú)法滿(mǎn)足重量超過(guò)400噸、擁有6名常駐航天員的國際空間站的運營(yíng)。在這種情況下，歐空局的自動(dòng)轉運飛行器ATV和日本研制的HTV，成為國際空間站貨運補給的重要補充。

　　歐洲的ATV重量超過(guò)20噸，可以為空間站運輸約8噸的貨物，加壓貨艙擁有48立方米的巨大容積，重量和貨運量在已有的和正在研制的貨運飛船中都是最大的。

　　日本的HTV的空載重量約10.5噸，可以將6噸重的貨物送往國際空間站。不過(guò)，與進(jìn)步號和ATV不同，HTV不會(huì )自動(dòng)與空間站對接，而是飛到空間站附近，由空間站的機械臂將其“抓捕”并�？吭趪�際空間站和諧號節點(diǎn)艙的靠泊口上。這在設計上極大簡(jiǎn)化了交會(huì )對接系統的設計。在所有的貨運飛船中，HTV擁有最大的艙門(mén)，可以將國際空間站標準機柜直接從飛船中轉移到空間站內，帶來(lái)了很多的便利。

　　記者：龍飛船為什么如此引人關(guān)注？

　　楊宇光：龍飛船由美國太空探索公司SpaceX自主研發(fā)，飛船的加壓艙能夠實(shí)現回收并重復使用，這也使得龍飛船成為第一種具備大量貨物下行能力的貨運飛船，貨物上行能力大約3.31噸，同時(shí)具備將2.5噸貨物運回地面的能力，并且可以靈活地配置加壓艙和非加壓艙的貨物比例。

　　在2010年和2012年完成兩次技術(shù)驗證飛行后，迄今為止龍飛船為國際空間站執行了11次貨運任務(wù)并成功10次。2015年6月28日因為獵鷹9號火箭發(fā)射失敗而損失了一艘龍飛船。2016年獵鷹9號火箭在發(fā)射臺上慘烈的爆炸也拖延了后續補給任務(wù)的進(jìn)行。從這個(gè)案例我們可以看出，商業(yè)航天時(shí)代如何在低成本的同時(shí)保證高可靠，依然是亟待解決的難題。

　　當然，除了太空探索公司，美國的軌道科學(xué)公司以及重組后的軌道ATK公司自主研制了安塔瑞斯運載火箭和天鵝座貨運飛船，在一次試驗性的飛行后為國際空間站執行了6次補給任務(wù)并成功5次。

　　天舟一號

　　不但用于空間站補給，還可作為空間科學(xué)試驗平臺

　　記者：我國的貨運飛船有何特點(diǎn)？

　　楊宇光：未來(lái)中國的載人空間站，將有幾名航天員在軌長(cháng)期駐留，在乘組輪換期間甚至將有兩艘神舟飛船和更多的航天員短期同時(shí)在軌。顯然，沒(méi)有貨運飛船的支持，是無(wú)法完成長(cháng)期在軌駐留任務(wù)的。這也是中國航天研發(fā)天舟貨運飛船的根本原因。

　　天舟一號是我國自主研制的首艘貨運飛船，采用兩艙構型，由貨物艙和推進(jìn)艙組成，總長(cháng)10.6米，艙體最大直徑3.35米，太陽(yáng)帆板展開(kāi)后最大寬度14.9米，起飛重量約13噸，物資上行能力約6噸，推進(jìn)劑補加能力約為2噸，具備獨立飛行3個(gè)月的能力，具有與天宮二號空間實(shí)驗室交會(huì )對接、實(shí)施推進(jìn)劑在軌補加、開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗和技術(shù)試驗等功能。

　　一方面，它由運載能力達13.5噸的新一代中型運載火箭“長(cháng)征七號”發(fā)射，可以將重達6噸的貨物送往中國未來(lái)的空間站。其有效載荷比例在目前所有的貨運飛船中是最高的。

　　另一方面，天舟貨運飛船充分繼承了過(guò)去天宮一號、二號空間實(shí)驗室和神舟飛船積累的技術(shù)基礎，與進(jìn)步號和ATV類(lèi)似，天舟貨運飛船也具備為空間站補加推進(jìn)劑的能力，并將在天舟一號與天宮二號的對接任務(wù)中驗證這項關(guān)鍵技術(shù)。天舟一號在今年的飛行任務(wù)中將面臨諸多的技術(shù)挑戰。

　　天舟貨運飛船不但是中國未來(lái)空間站的補給飛船，由于它具備較長(cháng)時(shí)間的獨立自主飛行能力，因此還可以作為空間科學(xué)試驗的平臺。

　　記者：太空貨運飛船以后能作星際飛行嗎？

　　楊宇光：從進(jìn)步一號到現在，貨運飛船已經(jīng)為人類(lèi)在太空的長(cháng)期駐留履行了近40年的職責，并仍將在國際空間站和中國空間站的運營(yíng)中發(fā)揮不可替代的重要作用。未來(lái)針對近地軌道空間站的貨運任務(wù)將朝著(zhù)更高載荷比、更高效費比和更加靈活的方向發(fā)展，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步不斷升級換代。

　　但人類(lèi)不可能長(cháng)期只停留在近地軌道。近年來(lái)，世界各航天大國都將視野投向了月球甚至火星，并在自己的載人航天計劃中落實(shí)相應的發(fā)展路線(xiàn)圖。實(shí)際上，從美國阿波羅計劃首次登陸月球，到現在已近半個(gè)世紀，單純重復阿波羅計劃的過(guò)程對各國都不是最理想的選擇。因此，建設月球基地，以及在未來(lái)人類(lèi)實(shí)現登陸火星后，建設火星基地，成為未來(lái)載人航天發(fā)展的重要考慮。

　　月球基地和火星基地的建設無(wú)疑是規模遠超國際空間站的巨大工程，其技術(shù)難度和巨大的資金投入成為實(shí)現路徑上的最大障礙，而其中一個(gè)非常關(guān)鍵的因素就是維持基地運行的貨物運輸，如何降低這一成本是全世界載人航天領(lǐng)域繞不開(kāi)的重大課題。

　　以月球基地為例，如果能夠通過(guò)單級入軌、完全可重復使用的登月艙，實(shí)現月球基地與繞月軌道之間的往返運輸，再利用高比沖的電推進(jìn)，實(shí)現繞月軌道與近地軌道之間的完全可重復往返軌道轉移飛行器，就可以將月球基地的貨物運輸成本降低到近地軌道貨運的水平。

　　當然，如果未來(lái)能在月球基地實(shí)現推進(jìn)劑的制備，不但可以進(jìn)一步降低貨物運輸的成本，還能夠為組裝巨大的火星飛船奠定堅實(shí)的基礎，使人類(lèi)真正進(jìn)入開(kāi)發(fā)太陽(yáng)系的新紀元。