航天飞机之后的飞船悬念|航天飞机为什么退役

　　2008年12月23日，美国航宇局宣布，该机构已与美国两家私营航天公司签署合同，待现有航天飞机退役后，让这两家公司为国际空间站提供货运服务。实际上，此举并不能完全接替航天飞机停飞后留下的全部空运任务，到时候还需要俄罗斯的两种宇宙飞船和欧空局的自动货运飞船以及日本的空间站转移飞行器的大力配合。
　　此事的缘由原起于美国现有的发现号、阿特兰蒂斯号和奋进号3架航天飞机部已使用多年，显得老化，尤其是发射时机上外贮箱包层绝缘泡沫材料脱落问题尚未彻底解决，极易撞坏轨道器外表面的隔热层，致使其在返回地面飞行过程中有可能出现危险情况，故而目前的每次太空之旅仍有一定的冒险性。有鉴于此，美国航宇局两年前即已决定，在2010年建成国际空间站之后，让已有的航天飞机全部退役。代替航天飞机的载人航天器，将是名为新一代可重复使用的乘员探索飞行器“猎户座”。它原本是美国为重返月球而研制的载人航天器，在其飞登月球之前，先作为飞往国际空间站的航天器使用。由于“猎户座”最早要到2015年3月才能投入使用，故而美国航宇局不得不采取上述应对措施。
　　
　　俄罗斯的载人和货运飞船
　　
　　早在2007年4月9日，美国航宇局即宣布，已同俄罗斯联邦航天局签订了对现行国际空间站合同的修订合同。这份固定价格修订合同涉及2011年前的人员和货物运输服务，价值7.19亿美元。合同要求俄联盟TMA载人飞船为美国运送15位国际空间站机组轮换人员，具体安排为2009年6人，2010年6人，2011年3人，俄进步M货运飞船为美方运送和撤走5.6吨货物。根据修订合同。美国还要出资买下联盟TMA飞船定于2009年往返空间站的一次飞行机会，以使来自伙伴方的一位航天员能在站上停留约6个月。同时，按照修订合同，美国还将有偿使用俄方2010年发射的“对接货舱”，向空间站送去1.4吨由美方负责运输的物资，从而缓解航天飞机货运压力。空间站增加该舱后，能够储存更多物资。为以后增加货运吞吐量提供了方便。
　　由此可见，等到国际空间站建成和美国航天飞机全部停飞后，俄方的两种飞船承担的载人和货运任务将更加繁重。尤其是联盟TMA载人飞船届时将要单独完成驻站航天员的全部更替任务，且无选择的余地。按照已公布的计划要求，从2009年二季度开始，站上常驻航天员的人数将由目前的3人扩大到6人，该船每次往返国际空间站，都要实现3人满员搭载飞行，不可能再有太空游客的座位。待全站建成后，可容纳7名航天员长期居住和工作，最多时可接待15人同时进行科学考察，那时联盟TMA载人飞船的忙碌程度也就可想而知了。当然，为实现这一目标，美国等参建国在适当时候还需与俄罗斯签订补充合同。虽然我国神舟飞船也具有这种载人能力，美国航宇局也曾提出中美太空合作建议，但已被布什政府拒绝。2008年12月21日美国《航空和空间技术周刊》载文说，新的奥巴马政府可能会使这一想法获得新生。情况究竟如何，只能待以后见分晓了。估计实现的可能性不大，因为我国不是国际空间站的参建国，此一问题尚需在多边框架内进行协商，何况我国还需实施自己载人航天的第二步和第三步计划。
　　至于进步M货运飞船，俄罗斯已将其做了技术改进，主要是减轻了自身重量，配备了运行速度更快的先进数字控制系统，能更准确地实现与国际空间站的对接，使以后的货运更加方便。改进后的首艘飞船进步M-01M已于2008年11月26日发射升空，并于11月30日与国际空间站成功对接，给站上送去了重约2.5吨的食品、水、燃料、氧气和科技设备以及航天员家属亲友捎来的个人用品与礼物。
　　事实上，美航宇局局长迈克尔・格里芬2008年2月13日就曾请求美国国会允许该局在晚些时候从俄方增订更多的载人飞船和货运飞船。因为实践证明，直到目前为止，俄制两种飞船仍是最可靠的飞往国际空间站的太空出租车。照此看来，美俄签署增订飞船合同一事，也不会拖得太晚。
　　
　　美新研制的两种货运飞船
　　
　　关于美航宇局准备在今后几年内就实际的国际空间站货运合同向私营航天公司进行公开招标的事，2006年就开始了。经过筛选，基斯特勒火箭飞机公司和太空探索技术公司中标。由于前者的低轨商业运输能力发展和验证工作屡次未能满足双方商定的节点要求，故而美航宇局于2007年10月18日终止了与其合作的协议，同时宣布项目剩余经费进行重新招标。2008年2月19日，位于弗吉尼亚州的轨道科学公司击败其他几家投标者，获得了美航宇局价值1.71亿美元的一份协议，以研制和验证能向国际空间站运送货物的一种运载系统。而位于加利福尼亚州的太空探索技术公司一直符合所有技术节点要求，因此其原订合同仍然有效。
　　承担“商业轨道运行服务”研发和验证工作的上述两个公司，经过攻关研制，证明其完成了合同规定的任务，故而2008年12月23日美航宇局发布了已与其续签合同的消息，让他们未来几年用新研制的运输系统为国际空间站提供货运服务。美航宇局以19亿美元的费用与轨道科学公司签订了8次货运服务合同，以16亿美元的费用与太空探索技术公司签订了12次货运服务合同。2份合同都从2009年1月1日起生效，有效期到2016年12月31日。这两家公司提供的空间站货运服务每次货运量最少为20吨。均比俄制进步M-01M飞船货运量高出约8倍，达到美国航天飞机运载有效载荷的三分之二。目前太空探索技术公司正在开发“猎鹰9号”运载火箭和“龙”系列飞船，计划将用其为国际空间站运送货物。轨道科学公司的技术进展情况虽未披露，但亦可想见它正在研制自己的相互配套的运载火箭和货运飞船，并按合同要求，按时投入使用。上述两家公司货运飞船提供服务期间，将负责美国对空间站40％到70％的物资运送任务，对于其余的货运量，美航宇局将依靠欧空局自动货运飞船ATV和日本太空货运飞船HTV来完成。
　　新签署的两份合同还透露了一个重要信息，那就是美国至少要将国际空间站使用到2016年末。而在以前表明的态度中，美国为了集中精力以确保实现2020年前航天员重新登上月球的计划，此一使用期限仅定为2015年。这一时限的推迟，虽然尚难满足俄欧等参建国的要求，但已表明美国总算作出了一些让步。从发展趋势来看，美国今后还会延迟国际空间站的最后使用期限。
　　
　　欧日各自建造的货运飞船
　　
　　欧空局用了11年时间耗资19.6亿美元为国际空间站研制的首艘“自动转移飞行器”ATV货运飞船，又被称为“凡尔纳”飞船。这是为纪念19世纪法国著名科幻小说作家儒勒・凡尔纳而命名的。飞船长10.3米，直径4.5米，重约11吨， 载货能力为74吨，配有高技术光学导航、对接敏感器和通信设备，是欧洲迄今建造的最大最复杂的太空飞行器，也是人类航天史上技术最先进的货运飞船。它为国际空间站计划提供了一种重要的运输工具。
　　2008年3月9日，欧空局用阿里安5ES运载火箭从法属圭亚那库鲁航天发射中心起飞，把首艘ATV飞船送上太空，先让其进行了变轨飞行和防撞机动试验，然后于4月3日飞船成功地实现了与国际空间站的自动交会对接。它给站上送去了4.6吨的食品、水、氧气、燃料、衣物和其它补给，本身还携带了2.3吨的货物支持设备。因是首次飞行，飞船要进行各种机动验证工作，本身携带的推进剂较多，故而有效载荷未能满载。船站对接后，飞船两次利用其发动机提升空间站轨道，并带着空间站进行了躲避太空垃圾撞击的机动飞行。9月6日离站时，它带走了站上的垃圾等废物，随后于9月29日在南太平洋上空再入大气层并被烧毁。欧空局称该飞船的各项表现部超出预期，而飞船研制者阿斯特里姆公司则呼吁把ATV改造成载人飞船，说明它为欧洲以后研制载人航天器奠定了一定的技术基础。按原定计划，欧空局将陆续建造4艘这种飞船，并以约18个月至两年的时间间隔依次发往国际空间站。以改变站上货物运力紧张的局面。下一艘飞船的发射时间定在2010年。这种发射间隔的时间安排，正适应了欧空局和美航宇局向空间站运送货物的需要。
　　2008年11月26日，日本三菱重工业公司在其位于爱知县飞岛村的工厂首次向媒体展示了H2B新型运载火箭。该火箭是由日本宇宙航空研究机构和三菱重工业公司在H2A火箭的基础上联合改进开发的。H2B以液氧和液氢为推进剂，所装填燃料为H2A火箭的1.7倍。同时，新型火箭还搭载有两台第一级液体火箭发动机和4个用于辅助加速的固体燃料推进器，这使其性能大大强于H2A火箭，已具备了发射国际空间站转运飞行器HTV的能力。
　　2008年12月25日，日本宇宙航空研究机构在位于茨城县筑波市的筑波宇宙中心向媒体展示了日本首艘国际空间站转运飞行器HTV。该飞行器又被称为太空货运飞船，由铝合金制成，呈圆筒状，全长约10米，直径约4.4米，一次能够搭载水、食品和试验设备等物资约6吨。按计划，被称为“技术实证机”的首艘飞船HTV-1预定2009年秋天搭载H281号试验火箭升空。到2015年，日本将每年建造1艘HTV货运飞船并发射上天。飞船和火箭分离后，能够自主飞行到国际空间站，自动完成船站对接。待飞船给空间站补给物资完成任务后，它将带着站上垃圾实现船站脱离，然后同欧空局的ATV飞船一样，在冲入地球大气层时烧毁殆尽。HTV飞船将把日本和美国的物资送往国际空间站，以弥补航天飞机停飞后留下的货运空缺。
　　在今明两年内，美国3架航天飞机计划再做8次飞行，以完成国际空间站的建设工作和对哈勃空间望远镜的最后一次维护任务，然后退役。它们留下的向国际空间站运送人员和物资的任务，将全部由上述6种航天器来承担。此一变故催生了4种货运飞船的早日问世。从这个意义上讲，也还算是更替有序吧。