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四大技术超越货运龙,天舟三号货运飞船成功发射,太空加油最香

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航天信息港 2021-09-20 16:22

9月20日下午3点多,我国第三艘“天舟”货运飞船搭载近6吨“快递物资”,成功在海南文昌发射,正奔赴与“天宫”空间站对接的路上。而在8月29日,美国SpaceX公司的货运龙飞船CRS-23也乘坐猎鹰9号升空,花了一天时间对接国际空间站“协和”号节点舱,预计今年10月脱离。尔后在12月4日,SpaceX还会再发射一艘货运龙飞船,为国际空间站送快递。那么作为中美主力的货运飞船,“天舟”和货运龙究竟孰优孰劣呢?今天我们来聊聊这个话题。

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天舟三号点火发射

货运龙CRS-23发射

首先,“天舟”货运飞船的上行货运能力、货重比都是世界第一,不仅超过货运龙,也超过其他所有的货运飞船。有统计数据表明,“天舟”货运飞船最大发射质量约13.5吨,最大上行运力6.8吨,货重比超过0.5。而货运龙飞船最大发射质量约15吨,虽然比咱们的大,但理论上最大载货量只有6吨,而且在实际运作中,从没有超过3.5吨。它的货重比只有大约0.4,第一代货运龙的各项数据甚至更低。

天舟货运飞船

第二代货运龙飞船

第一代货运龙飞船

说到这里,还必须提到一点,其实我们的“天宫一号”目标飞行器和“天宫二号”空间实验室,都是在“天舟”的基础上改装而成的,货运飞船能变身试验空间站,并支持2名航天员驻站十几天,足可见其内部空间之大。

右边就是天宫一号

当年的天宫内部其实已经很宽敞了

第二,“天舟”飞船具备推进剂在轨补加技术,效率最高。此项功能,不但货运龙不具备,其他货运飞船比如“天鹅座”、欧洲的ATV、日本的HTV飞船也都不具备,只有俄罗斯“进步”号有同样的技术,航天飞机退役之后,国际空间站的燃料加注,都依靠俄罗斯“进步”号货运飞船。

只有天舟和进步号两艘货运飞船具备在轨加注燃料的能力

进步号货运飞船

不仅如此,“天舟”飞船由于采用了“增压气体回用+推进剂恒压挤压”技术,具备从“天和”的两端给核心舱加注燃料的能力,而且它还在国际上率先应用“推进/补加一体化设计”,推进贮箱模块与补加贮箱模块可根据任务需求灵活切换。

天舟的在轨加注技术还很先进

第三,“天舟”货运飞船和“联盟”、“神舟”等载人飞船一样,具备全自主快速交会对接技术,比如“天舟二号”发射时,就曾将此项技术用于“实战”。这项技术主要依赖于北斗卫星导航系统提供定位数据,远程导航段的全自主轨道控制,加上近程导引段的全自主控制等关键技术。从理论上说,货运龙和载人龙飞船也应该具备快速对接能力,但迄今为止还没有进行过实际任务验证。

天舟货运飞船

出场的货运龙飞船

当然,我们必须明白,货运龙也是非常强悍的货运飞船,比如它是当今世界唯一具备下行运载能力的货运飞船,也就是和载人飞船一样,有返回舱重返地球,而不是和其他货运飞船一样全部在大气层中烧毁,如此就可以从空间站带回一些宝贵的试验样品和结果,实际意义很大。而且货运龙飞船的下行运载能力也达到了3吨,几乎和上行运载能力一样大。

重返地球的第二代货运龙(这个不是载人龙)

重返地球的第一代货运龙

其次,货运龙的加压货舱可以重复使用,这是SpaceX公司的传统优势,它们从火箭到飞船都可以回收再利用,目前“猎鹰”9已有2枚火箭重复利用了10次,而第一代货运龙可重复利用3次,第二代货运龙理论上可重复使用10次。

龙飞船和猎鹰系列火箭的重复使用能力都很强

第三,两代货运龙的非加压货舱容积都是世界第一大,它们的轨道舱几乎整个都是开放式的,曾给国际空间站运过卷起来也很大的太阳能薄膜电池板。而我国的“天舟”也有半封闭式和全开放式货舱,在以后的任务的会一一展示。

货运龙用非加压舱运送太阳能薄膜电池板

当然,不能不提的是俄罗斯“进步”号货运飞船,它甚至有“超口径”运货模式,就是运输比自身直径还粗还大的货物,比如今年11月,它就要以这样的方式,给“科学”号送去一个新的节点舱。

进步号货运飞船的超口径运货模式

天舟飞船也有多种构型

总而言之,“天舟”和货运龙各有自己的优势,它们与美国“天鹅座”、俄罗斯“进步”号并称当今世界现役四大货运飞船,欧洲ATV和日本的HTV则处于老飞船已经退役,新飞船尚未服役的断档期。不过,在下一代货运飞船上,中美俄欧日的竞争都非常激烈,我们下期再详细介绍这方面的内容。

下期我们讲中国下一代货运飞船

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