载梦升空，飞天形式各不同

　　自1961年苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号飞船进入地球轨道，成为全世界第一个进入外层空间的宇航员，拉开了载人航天的序幕，到今年中国的航天员入驻自己的天宫空间站，时间已经过去了整整60年。

　　60年间，全球一共有九种载人航天器将人类送上太空，而这九种航天器其实就是两类：垂直起飞垂直返回的载人飞船与垂直起飞水平降落的航天飞机。而水平起飞水平降落的空天飞机目前还只停留在纸面上。

　　飞往地外，我们将乘坐怎样的交通工具？人们也许会有飞碟之类的终极畅想，但眼下，还是要依靠目前这些最靠谱的方式。

美苏争霸太空的飞船竞赛

　　在美苏争霸太空那些年，载人飞船是最主要的“飞天”交通工具。

　　东方1号飞船显然是载人航天的探索鼻祖，1961年4月12日，东方1号飞船由拜克努尔航天发射场升空，在89分钟的时间内绕地球一圈，而后成功返回地面，引起世界轰动。不过因为是首次尝试，和现代化的载人设备相比，东方1号有些简陋，尤其是返回舱，非常狭小只能容纳一人，甚至没有降落伞等减速装置，回归地球时，宇航员要像飞行员一样连同座椅弹射而出，再自行打开降落伞落地。但无论如何，苏联的确在载人航天领域确保了先发优势，并且保持了一段时间。1961年到1963年，东方号共进行了6次载人发射，其中包括搭载历史上进入太空的首位女性宇航员瓦莲京娜·捷列什科娃。

　　在同一时期，美国也正极力发展航天技术意图与苏联一决高下，但美国落后了一步，只能屈居第二。1961年5月5日，美国水星飞船自由7号搭载飞行员阿兰·谢泼德进行了一次亚轨道飞行，仅仅比苏联晚了三个星期，不过这不是真正意义上的地球轨道载人飞行，因为飞行高度只有186公里，距离只有480公里。美国真正完成追赶苏联是1962年2月友谊7号的发射，约翰·格伦成为第一位环绕地球飞行的美国人。1961年到1963年之间，美国水星飞船共进行了5次飞行，每一次飞行的飞船都有不同的名字。

　　1963年后，美苏两国分别开启了新的航天计划。苏联推出了东方号改进而来的第二代载人飞船上升号，1964年载人首飞。上升号完成了两大纪录：搭载3名宇航员的宇航器，以及第二次发射完成了人类史上首次太空行走。美国随后也推出了双子星飞船，也是在水星号基础上研制的。1965年3月到1966年11月不到两年时间里，双子星飞船进行了10次载人飞行。到1967年，苏联的联盟号飞船载人首飞，也由此奠定了苏联（俄罗斯）此后载人飞船的基础。

　　在载人航天刚刚兴起的那十余年，美苏两国你追我赶互不相让。苏联以先发优势暂时领先，但美国也实现赶超，比如1969年7月16日用土星5号火箭将阿波罗11号飞船送往了38万公里外的月球， 4天后宇航员阿姆斯特朗首次实现了人类登月的梦想。此后，美国用阿波罗号系列飞船又进行了6次载人登月飞行，其中5次成功。到上世纪80年代，美国又发射了史上最庞大的载人航天器——航天飞机，这也是人类史上第一种可复用载人航天器。

　　在登月计划中，由于关键技术无法解决，苏联明智地调转了方向，将自己的目标定在发展空间站上，研制了足以令其自豪的联盟号飞船系列。时至今日，联盟号系列飞船依然是主流的国际空间站“摆渡车”。

　　联盟号系列飞船是苏联/俄罗斯研制的联盟号飞船及其一系列改型的总称。实际上，苏联从1962年就开始研制联盟号飞船，研制初期曾经历过多次惨痛的失败，如1967年4月24日，联盟1号飞船第一次载人飞行回收失败，航天员科马罗夫丧生；1971年6月30日联盟11号飞船返回时，返回舱失压导致3名航天员死亡。

　　在吸取教训和进行技术改进，并进行了大量的可靠性试验后，从1973年9月至今，联盟号系列飞船一直保持着安全飞行，成为当今世界上使用时间最长的载人飞船。从联盟号到联盟T，再到联盟TM，最后到联盟TMA，联盟号系列飞船每一次改进都提高了飞船的可靠性和适应性，适应了不同时期载人航天的需要。

　　早期的联盟号飞船承担了空间交会对接试验任务。从联盟11号起至联盟T14号止，承担了礼炮号空间站的天地往返运输任务。从联盟T15号起至联盟TM30号止，承担了和平号空间站的天地往返运输任务。联盟TM31号和从联盟TMA2号起的联盟TMA飞船承担了国际空间站的天地往返运输任务。在研制联盟号系列飞船的同时，苏联还研制了进步号和进步M号货运飞船，实现了人货分运。

航天飞机的光荣与悲怆

　　1972年，阿波罗17号飞船带着迄今为止最后一批登月宇航员出发。同年，美国也开始着手设计和开发下一代载人飞船。大约十年后，一种叫航天飞机的载人航天器问世了。

　　1981年4月12日，哥伦比亚号航天飞机从肯尼迪航天中心具有历史意义的39A发射台升空，完成了首次轨道测试飞行。在此后的30年中，航天飞机一直是美国载人航天工作的核心。2011年7月21日，当亚特兰蒂斯号航天飞机执行完任务停止在跑道上时，一个属于航天飞机的时代结束了。美国所有的航天飞机宣布退役。

　　当初之所以研制航天飞机，是因为美国国家航空航天局（NASA）认为，之前的载人飞船和火箭，都是一次性使用的，而航天飞机因可重复利用从而可以降低成本。当时NASA为说服美国当局发展航天飞机，表示航天飞机拥有很多优点，除可以多次往返重复使用外，运载量也是其他航天器的数十倍。同时，航天飞机还可以捕获太空中的其他飞行器如卫星，还可以通过航天员的太空行走对飞行器进行检修，也可将其带回地球。

　　而在实际使用中，作为人类迄今建造的最复杂、功能最强大的多用途载人航天器，航天飞机也确实展现了其设计之初的强大功能。它不仅能由宇航员操作发射、捕捉卫星，还具有飞船不可比拟的运人载货能力，历史纪录单次最多载员8人，运送物资最重25吨，其运载能力成了建设国际空间站的根本保证。

　　航天飞机的问世轰动一时，其他国家纷纷效仿。作为太空竞赛的对手，苏联在上世纪80年代建造了与哥伦比亚号极其相似的暴风雪号，但它仅无人试飞一次就因成本过高而被放弃；日本以及法国、德国和英国等欧洲国家的研制计划先后失败或中止。因此，唯有美国拥有的航天飞机，成为其科技实力和国力的象征。

　　135次飞行，355名宇航员，8亿多公里行程，运送1750吨货物……这是美国航天飞机项目30年留下的纪录，其间有诸多的闪光时刻：1990年4月24日，发现号将价值15亿美元的哈勃太空望远镜送上太空，人类从此有了观测遥远宇宙的“火眼金睛”；1993年12月4日，奋进号在轨修复哈勃太空望远镜，开创太空修复大型探测器先例；1995年6月29日，亚特兰蒂斯号与俄罗斯和平号空间站实现历史性对接，宇航员在太空“串门”，开启了两国太空探索合作的时代；1998年12月4日，奋进号把美国为国际空间站建造的第一个组件团结号节点舱送入太空，两天后团结号与俄罗斯曙光号货物舱对接，启动了拖延多年的国际空间站建设；2011年7月8日，亚特兰蒂斯号告别飞行，最后一次为国际空间站运送物资。指令长克里斯·弗格森说：“这将是航天飞机项目的完美谢幕。没有航天飞机，国际空间站根本无法建设。”

　　美国共有6架航天飞机，除首架测试用的企业号测试之后被收藏到博物馆中，其余的5架航天飞机哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号以及奋进号，都参与了太空运输任务。

　　然而，成就斐然的同时也有巨大代价。1986年1月28日的挑战者号升空爆炸和2003年2月1日的哥伦比亚号返回爆炸两次灾难，造成14名宇航员丧生，超过此前美、苏遇难的宇航员总和，也让航天飞机陷入信任危机。

　　上海航天专家陶建中介绍，航天飞机项目之所以被放弃，除了美国政府的太空探索目光投向火星，对于服务于近地轨道的航天飞机来说已经没用武之地之外，也与航天飞机投入使用后并未达到原先预想的目的有关。过高的运营成本和过低的安全系数亦是航天飞机被退役的主要原因。

　　按照美国原来的设想，可以重复使用的航天飞机每次发射费用只需要600万美元，然而实际情况却是每次需要5亿-6亿美元，返回后还要进行大量费时费力的检修，即便是财大气粗的NASA也不堪如此重负。30年间美国共为航天飞机项目支出约1960亿美元，分摊到每次发射总成本约15亿美元，远超过飞船。而与火箭、飞船等一次性飞行器不同，航天飞机的火箭发动机需要多次重复使用，寿命期间的总工作时间累计长达数小时之久，这也为其执行任务带来安全隐患，随着飞行任务的增加势必有更多的潜在危险。

　　被设想得像飞机一样经济、安全和可靠的航天飞机，终于被现实证明是有点过于超前了。但在太空探索史上留下浓重一笔的航天飞机，更应被看做一个有益的尝试，其经验和教训都将是人类建造更先进、更完美航天器的宝贵财富。陶建中表示，航天飞机全部退役，并不等于将来人类不会重启航天飞机，这还是个未知数。将来在一定的条件下，解决了安全性和经济性等问题，更完美的航天飞机东山再起不是没有可能。

中国“神舟”青出于蓝

　　2003年10月15日, 航天员杨利伟乘坐神舟五号飞船，实现了中国首次载人航天。此后，首次多人航天、首次太空行走、首次太空交会对接、首次太空授课、首次完成30天中期驻留……一项项中国载人航天的新篇章在神舟飞船的一次次任务中胜利书写。

　　中国对于载人飞船的研究其实并不算太晚。早在上世纪60年代，我国在规划发展第一颗人造卫星东方红一号、第一颗返回式卫星尖兵一号的同时，也准备研制第一艘载人飞船。这艘载人飞船被称为曙光一号，整个项目则被称为714工程，计划利用长征二号甲运载火箭，于1973年让无人飞船上天，1974年发射首艘载人飞船。但由于后来国家战略调整，这个项目的实施一再推迟并最终下马。

　　当时曙光一号的设计参考美国载人飞船双子星座号，可以搭载2名航天员，方案设计重量超过3吨，其技术指标是远超苏联第一代的东方号和美国第一代的水星号的，我们瞄准的是第二代载人飞船。

　　陶建中透露，在1992年中国载人航天工程正式开始之前，中国航天界曾对飞船和航天飞机两种载人工具都分别进行了论证，在参考了美苏的方案之后，还是选择了飞船。因为采用飞船不仅可靠性高，技术不是太复杂，成本也更经济，比较适合当时我国的国情。在借鉴了美苏的航天技术与经验的基础上，中国神舟飞船的研制，直接瞄准了技术上成熟可靠也最为先进的联盟号第三代飞船，各方面的功能实现了一步到位。

　　比起美苏当年的第一艘试验飞船，我国神舟号试验飞船在技术上有着明显的进步点，飞船的起飞质量和座舱最大直径都远远超过，飞船的构形具有更多的功能,在舱段间的电、气、液路连接与分离等技术方面也更复杂。尤其是神舟号飞船采用了升力式返回再入，这是比弹道式更为先进的返回方式，可以大大提高飞船返回着陆点的精度和降低再入过载峰值，以减轻航天员返回地面时承受过载的痛苦。

　　2003年10月中国首次成功实现载人航天后，当时的中国载人航天工程办公室主任谢名苞表示，与40年前苏联和美国的航天技术相比，中国此次的载人飞行有自己的特点。比如神舟五号的直径达到了2.25米，舱内空间比以往更大，这为载人飞船的进一步发展留出了更大的余地。在设计思想上，中国的载人飞船返回后，轨道舱可以留轨使用，相当于一个卫星，可以开展一些空间的应用实验，提高了综合利用价值。

　　从神舟一号无人飞船到神舟五号载人飞船的飞行都成功了，但成功并不意味着成熟，所以神舟六号、神舟七号飞船继续优化，进一步提高可靠性和安全性。有了第一次载人飞行经验，科研人员对飞船做了适当的改进，2005年神舟六号升空，已经能上两名航天员，飞行时间也延长至5天。

　　神舟系列飞船最大变化在神七、神八两个阶段。神舟七号的任务主要就是验证空间出舱活动，3名航天员中有两位航天员出舱。神舟八号任务是掌握两个航天器的交会对接技术，这也是空间站建造必须要掌握的技术。神舟八号和天宫一号实现了自动交会对接，因此神八飞船上多了对接机构和许多用于交会对接的测量敏感器。到2013年6月神舟十号执行我国载人航天三步走的第二步第一阶段的最后一次飞行任务，除了再进一步考核交会对接技术外，主要增加了太空绕飞，同时尝试开展一些在轨维修。

　　从神舟十号进入应用飞行为标志，这意味着神舟系列飞船作为状态稳定成熟的载人太空交通工具基本成型了，我国具备了从事大规模载人航天的基本技术的能力，具备了建造空间站的基本技术条件，迎来了以开展空间科学实验为主要内容的应用时代。

　　“有人说神舟十二号飞船的技术和十多年前航天员首次上天时差不多，没什么进步，这种说法是不全面的。”陶建中说。他解释，航天设计工作有一条原则，就是可靠性第一，构型等技术状态的变化会带来不可靠因素，“所以我们尽可能地保持经过充分验证的成熟技术状态不去随便改变，但是对提高可靠性和保证航天员环境安全舒适改善，不影响可靠性的改进是允许的”。 拿这次的神舟十二号返回舱来说，外表增加了一层与以往显著不同的银白色涂层。据说这种涂层能有效地减少空间环境对航天器内部造成的温度影响，还能抵抗空间高能紫外辐照、原子氧轰击以及多种高能粒子与电离辐射的攻击，为航天员座舱提供全效防护。

　　从1999年我国成功发射神舟一号试验飞船，到此次神舟十二号升空，神舟系列飞船一直在不断完善。从无人到有人，从试验性飞行到应用性飞行，神舟系列飞船做到了青出于蓝而胜于蓝，和长征二号F运载火箭组成了我国载人天地往返运输系统，为中国空间站建设立下了不朽功勋。

下一代飞船大比拼

　　中国的“飞天”梦想，有神舟飞船就够了吗？显然，这只是一个新时代的开始。就在去年的5月5日，我国的新一代载人飞船试验船由长征五号b型火箭发射升空并成功返回，这说明我国的新一代载人飞船已经进入了实体发射试验和检测阶段。而美国和俄罗斯的新一代载人飞船研制也迎来了新的高潮。

　　中国的新一代载人飞船试验船在轨飞行2天19小时，完成了多项空间科学实验和技术试验，验证了新一代载人飞船高速再入返回防热、控制、群伞回收及部分重复使用等关键技术。中国载人航天工程办公室指出，新一代载人飞船是面向中国载人月球探测、空间站运营等任务需求而论证的具有国际先进水平的新一代天地往返运输飞行器，具备高安全、高可靠、模块化、多任务、可重复使用等特点，可提高中国载人飞船的乘员人数和货物运输能力。试验船采用返回舱与服务舱两舱构型，通过配置不同的服务舱模块来适应近地空间和月球探测任务。飞船采用了新型防热材料、双层返回舱结构、群伞减速、气囊缓冲回收系统、无毒发动机、大型表面张力储箱等一系列新技术。

　　陶建中透露，中国新一代载人飞船在20吨左右，可以搭载6-7人，技术比神舟飞船又有了一个飞跃。不过目前新载人飞船还没有形成载人发射的能力，目前的空间站等载人航天的任务进度也还没有到急着用新飞船的程度。等到空间站搭建成完全版，载人探月探火的深空任务展开，就真的到新一代载人飞船发挥实力的时候了。

　　在2011年航天飞机计划终止后，美国一度没有可靠的载人航天器可用，只能很不情愿地用高价向俄罗斯购买联盟号飞船的舱位。但美国政府和美国宇航局把载人探索活动的重点从近地轨道转向深空后，催生了三种载人飞船。首先就是NASA用来执行深空探索、登月乃至火星任务的“猎户座”飞船。而近地轨道载人飞行的商业发射任务则交给私营企业，由此诞生了太空探索技术公司（SpaceX）的载人“龙”飞船和波音公司的星际线飞船。

　　“猎户座”是美国宇航局牵头研制的新一代载人飞船。该飞船由洛·马公司研制，可用于近地轨道和深空的载人飞行任务。按照设计，这是一个5米直径返回舱和一个多用途服务舱组成的大两舱式飞船，可以容纳4名航天员进行长达21天的独立载人飞行，或是运输6名航天员前往国际空间站。其锥形返回舱和阿波罗载人飞船相似，但体积大了2.5倍，它不仅满足从月球轨道高再入大气层的防热要求，甚至可以耐受火星任务高速再入大气层时苛刻的热环境。按照计划，猎户座飞船要在2021年进行第一次不载人的月球绕飞。

　　SpaceX公司的载人“龙”飞船外形上也是由一个锥形的加压舱和圆柱形服务舱组成，高6.1米，直径3.7米，重4.2吨，最多可以运载7名航天员。从去年5月开始，载人“龙”飞船已经成功进行3次载人航天发射，将10名航天员送入国际空间站。对于美国来说，此举意义重大，这是2011年以来美国首次使用本国自己生产的航天器完成宇航员往返国际空间站任务，终于不用再看俄罗斯的脸色。

　　不过包括陶建中在内的不少航天专家对“龙”飞船的安全性依然抱有怀疑。因为“龙”飞船取消了通常的逃逸塔设计，同时还在飞船上安装了装满燃料的8个火箭发动机，存在着不确定的安全隐患。

　　与顺风顺水的载人“龙”飞船相比，波音的CST-100“星际线”飞船发展之路可谓颇为坎坷。2019年12月，CST-100飞船进行了首次发射，却因为计时器问题提前返回地球，未能与国际空间站对接，对于波音公司来说，CST-100飞船若成功，可让当年被波音-737Max客机折腾得焦头烂额的公司改善形象，但最终结果是出师未捷，屋漏偏逢连夜雨。今年4月，波音公司宣布，其CST-100飞船的第二次试飞至少要等到8月底才能进行。

　　早在2000年前后，俄罗斯就与欧洲空间局推出了一种叫“快船”的新型升力体飞船方案。但当时因该方案的难度太大，再加上欧空局的退出，致使该项目不了了之。取而代之的是2013年启动的新一代飞船“鹰”。“鹰”虽然比“猎户座”小一点，但任务基本一样，都是瞄准登月飞行而设计的。按照俄罗斯官方公布的计划，“鹰”将在2023年进行第一次无人飞行，2025年进行第一次载人飞行，2026年进行月球轨道飞行。但由于国家财力有限，“鹰”的研制进度并不乐观。

　　也许了解到中美俄都在开发第二代两舱型载人飞船，所以印度也想一步到位，就研发了同样是两舱型的载人飞船“加冈扬”。但是这艘载人飞船总重只有8.2吨，与中美俄三国的20吨以上的新一代飞船相去甚远。印度空间研究组织（ISRO）的负责人近日表示，印度在2023年之前实现载人航天的梦想已经不可能了，其首个载人太空任务发射计划的时间表仍不清晰。

　　此外，亿万富翁埃隆·马斯克的SpaceX公司还正在研制一种用不锈钢做外壳的“星船”， 成为美国未来深空探测的可能选择。“星舰”高50米，直径9米，重约1300吨，安装有6台“猛禽”发动机，用于发射“星舰”的重型火箭高72米，直径9米，重3500吨，配备了28台“猛禽”发动机，近地轨道运载能力超过100吨。

“富人”的太空漫游

　　马斯克还在与同为巨富的电商巨头亚马逊创始人杰夫·贝索斯和理查德·布兰森旗下的私营航天企业一起不亦乐乎地开展私人太空旅游项目，但各自的方式不同。

　　SpaceX公司计划在未来一年启动多项平民太空飞行任务，首先是计划在9月份进行的全平民Inspiration4任务，还将从明年初开始发射至少四次私人任务。贝索斯旗下太空创企蓝色起源公司，上个月以2800万美元的价格拍卖了其亚轨道飞船首次载人航天飞行的一个座位。中标者将与贝索斯及其兄弟马克共同乘坐名为新谢泼德(New Shepard)号的亚轨道飞船前往太空边缘，此次飞行计划于7月20日进行。而布兰森的维珍银河公司的SpaceShipTwo系统则用火箭发射后，被从半空中释放，然后以滑翔的方式返回地球，进行跑道着陆，就像飞机一样。

　　蓝色起源飞船通过拍卖可能会大赚一笔，因为其亚轨道航天器上的座位通常要便宜得多，但远远高于直接竞争对手维珍银河的门票。尽管维珍银河尚未发射任何付费客户，但其已经售出了大约600张机票，每张价格在20万美元到25万美元之间，最近向意大利空军收取的训练太空飞行每张机票约50万美元。

　　不过，这个拍卖价格远低于SpaceX推出的轨道飞行的成本。

　　当然，这些所谓“平民”的太空飞行，目前实际还是普通百姓根本玩不起的金钱游戏。但这不代表人们就不能有太空浪漫旅行的梦想。随着技术的不断提升和成本的降低，未来普通人还真就有可能乘着飞船遨游太空甚至进行地外移民。

　　美国“龙”飞船具备可回收的优势，很大程度上节约了相关项目的成本，以后各国的航天员想要往返空天，会考虑性价比更高的可回收载人飞船。值得一提的是，在中国主导的空间站影响力不断增强的背景下，随着长五B火箭和新一代飞船相继试验成功，中国航天的前景一片明朗。据悉中国也有类似美国“龙”飞船一样的商业化项目，未来在商业发射市场中有望占据一席之地。（记者 刘朝晖）