我國航天領域即將迎來新的突破,三款新型飛船——夢舟載人飛船、輕舟貨運飛船和昊龍貨運航天飛機,正緊鑼密鼓地籌備首飛,為空間站的運營注入新活力。其中,夢舟一號載人飛船計劃于明年率先開啟首飛之旅,而輕舟貨運飛船也已首次亮相,進入整體測試階段,距離首飛指日可待。
由中國科學院微小衛星創新研究院精心研制的輕舟貨運飛船初樣件,已完成多項關鍵技術驗證,順利進入整體測試階段。這款飛船未來將肩負起低成本貨物運輸的重任,前往中國空間站執行任務。與載人飛船不同,輕舟貨運飛船專注于物資補給,可攜帶約1.8噸物資前往太空。同時,它還能將空間站產生的垃圾和廢棄物品帶回,在重返地球時,于大氣層中劇烈燃燒化為灰燼,這與天舟貨運飛船的使命結束方式相似,都是受控重返地球燒毀,而非像載人飛船返回艙那樣回到地面。
輕舟貨運飛船的貨艙設計獨具特色。內部配備了冷鏈系統,即模塊化的“太空冰箱”,每個“太空冰箱”容積為60升,最多可攜帶5個。這些“太空冰箱”的溫度可在0到8℃之間精確調節,既能保鮮蔬果,又能儲存特殊生物樣本。貨艙智能化水平較高,航天員可通過語音交互等方式快速找到所需物品,隨時掌握飛船內物資情況,大大提升了在太空生活和工作的效率與便捷性。
既然已有運載能力強大的天舟貨運飛船,每次能將約7噸物資送上中國空間站,為何還要研發更小的輕舟貨運飛船和昊龍貨運航天飛機呢?原來,新飛船的靈活性更高。天舟貨運飛船此前每半年發射一艘,升級后調整為每2年發射3艘,每艘在軌飛行時間約8個月。這意味著需要等待近8個月才能進行一次物資補給,一些時效性強的科學載荷無法快速送達空間站,且飛行時間長會導致食物不夠新鮮。而輕舟貨運飛船和昊龍貨運航天飛機載貨量較小,輕舟貨運飛船載貨能力約1.8噸,因此飛行時間較短,發射頻率可提高至每年三四次,能更快地將時效性強的科學載荷送往空間站進行實驗,靈活性大幅提升。
輕舟貨運飛船雖發射頻率較高,但發射成本較低,每公斤發射成本約10萬元左右。隨著批量化生產的推進以及航天商業的參與,其發射成本有望進一步降低。
新研制的輕舟貨運飛船不僅承擔“太空快遞”的職責,還將肩負“上門取件”的任務,結束飛行任務后攜帶空間站廢棄物撤離并墜落大氣層燒毀。那么,飛船進入大氣層后為何會劇烈燃燒,能否安全回到地面回收呢?目前,世界各國大部分貨運飛船都不可回收,進入大氣層后燒毀。這樣做有兩個好處:一是廢棄物直接燒毀,省去處理環節;二是能充分發揮貨運飛船的運載能力。像神舟載人飛船返回艙等可安全著陸的載人飛船,返回艙需經過特殊設計,采用耐高溫材料,外部還有燒蝕材料、隔熱材料保護,且進入大氣層后需傘降,部分返回艙底部還有反推發動機進行最后制動減速。若要讓貨運飛船像載人飛船返回艙那樣著陸,需配備傘降系統并涂上燒蝕、隔熱材料,這會占用較多重量,大幅降低貨運飛船的運貨能力。因此,綜合各方面因素,大多數貨運飛船不考慮回收使用。不過,也有例外,我國的昊龍貨運航天飛機可重復使用,它返回地球時像固定翼飛機一樣滑翔,在機場跑道著陸,經檢修、更換外部隔熱材料后,即可重返太空繼續執行任務。










