中國空間站自2022年完成天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙共同構建的三艙基本構型以來,已進入工程應用與發展階段。根據中國載人航天工程辦公室此前披露的消息,天宮空間站將新增多功能節點艙和擴展艙段,從當前的三艙組合體升級為六艙組合體,總重量提升至180噸。
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其中,新增的擴展艙段中可能會采用充氣式柔性密封艙。這種艙段由柔性復合材料制成,發射時壓縮折疊,入軌后充氣展開。這種設計類似于汽車安全氣囊,可將艙體體積縮小至傳統剛性艙段的1/5,顯著降低發射成本和對火箭運力的要求。對接在國際空間站上,由美國開發的畢格羅可擴展活動模塊(BEAM)就采用了此類技術。去年,中國首個充氣密封艙已成功完成在軌飛行試驗,驗證了艙體解鎖、充氣、展開、保壓等關鍵技術。未來,充氣式柔性密封艙或將成為空間站快速擴展的核心手段,并為后續月球基地建設積累技術經驗。
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擴容后的六艙構型不僅能支持更多航天員同時在軌,還能同時支持更多科學實驗和國際合作項目。為應對擴容后的物資需求,我國正在構建天舟、輕舟、昊龍三型貨運飛船協同的天地運輸體系,分別對應大宗補給、靈活快運、重復使用三大場景。
其中天舟貨運飛船是中國太空快遞的“基本盤”。
自2017年中國首艘貨運飛船“天舟一號”成功發射以來,目前我國已累計成功發射了九艘天舟貨運飛船。
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天舟以大運量、高可靠著稱,最大載貨能力可達7噸以上,貨物重量與飛船總重之比超0.5,運力和載貨比均居全球現役貨運飛船首位。其全密封貨艙可運輸航天員生活物資、推進劑及大型實驗設備,半開放或全開放貨艙則支持艙外載荷運輸。并且其還具備自主快速交會對接能力,最快僅兩小時便能與天宮空間站完成對接。
而由中國科學院微小衛星創新研究院研制的輕舟貨運飛船定位為“太空經濟型快遞”。其采用一體化單艙構型設計,總重約5噸,貨艙容積約27立方米,最多可運載大約2噸貨物。當今年的輕舟初樣試飛船完成首飛后,預計最快明年輕舟貨運飛船就可以執行中國空間站貨物運輸任務了。
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盡管輕舟的運力不如天舟,但麻雀雖小五臟俱全!輕舟貨運飛船不僅支持最大300升的冷鏈運輸,可運載生物樣本、新鮮果蔬等時效性貨物;還通過智能管理系統實現了貨物智能識別與定位,降低了航天員操作負擔。
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至于昊龍貨運航天飛機,它由中國航空工業集團成都飛機設計研究所設計,是中國首款可重復使用貨運航天器。去年,其模型首次亮相第十五屆中國航展。相信在幾年之內,昊龍貨運航天飛機研就能夠執行空間站貨物運輸任務了。
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昊龍采用升力體設計,機身長10米,翼展8米,總重約天舟的一半。其核心優勢有兩點:首先在于可重復使用,通過大氣層滑翔水平著陸,設計復用次數不少于10次,能顯著降低運輸成本;其次在于可雙向運輸,既支持上行物資補給,又可攜帶實驗樣本、廢棄物等下行,彌補了天舟“單向運輸、一次性使用”的短板。
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隨著輕舟與昊龍的相繼加入,中國航天運輸業將進“技術路線多元化”。盡管另外兩艘貨運飛船要不了多久就將為空間站提供太空快遞服務,但天舟的地位是不會被這兩款小型貨運飛船取代的,例如天舟憑借強大的推力和運力,對于空間站軌道維持有著不可替代的作用。預計未來將形成“天舟為主、輕舟和昊龍為輔”的天地運輸網絡,三者將形成互補而非替代關系。這一體系不僅能支持空間站常態化運營,還將為載人月球基地、火星探測等任務提供關鍵支撐。
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