昊龙货运航天飞机亮相：中国航天如何破解成本难题？

昊龙模拟图

最近的珠海航展上，我国下代货运航天飞机“昊龙”亮相，关注航天的朋友们可能并不陌生，美国和苏联都曾经研制过航天飞机，并且在很长一段时间里，美国的航天飞机都是他们的太空客货运主力。当然，这种航天器也是造成伤亡最多的航天器。在正式航天飞行中，人类一共牺牲过18名宇航员，航天飞机就带走了其中的14人。并且，这种可重复使用的天地往返运载器，原本是为了节约成本而出现的，结果美国用了几十年之后发现，成本非但没有降低，反而大大增加了。那么，我们现在重新开始使用航天飞机的方案，难道是又踩进了美国人踩过的坑吗？

要知道，美国的航天飞机之所以最终被放弃不用，不是因为他的方案不够先进，而恰恰是因为方案过于先进，过于先进这就叫激进了。以当时的工程技术水平，实现这样的方案，最终的结果就是，要么成本控制不住，要么可靠性控制不住。就像是给一个人出一套超过了他能力的试卷，那么他就需要更多的时间来答题，而且错误率会高的多。航天飞机就是这样的一套产物。而他的方案之所以更加困难，是因为他将大部分的火箭系统都放在了航天飞机上，主发动机在上面，货仓在上面，客舱也在上面，鸡蛋放到了一个篮子里，也就是说，运载系统里面最贵的火箭发动机，要跟着飞船一起上太空，飞机待多久，他就待多久，而且发动机还要跟航天飞机一起落回来，经历重新回到大气层这个再入阶段的熊熊烈焰。这么一番折腾下来，就得进大修厂好好地检修一遍了。而且把客舱、货舱、主发动机全放在航天飞机上，他的尺寸可就大多了，更大的尺寸需要更大的防隔热面积，损坏的概率也大很多，2003年哥伦比亚号航天飞机在返回时发生的事故就是隔热瓦损坏造成的。

反观咱们中国的昊龙方案，我在航展现场看了，他背后是没有主发动机的，只有对接口和几个姿控喷口，用来调节姿态和变轨。也就是说，他是依靠运载火箭发射升空的，高价值的火箭发动机并不跟着他一起上去一起返回。而可重复使用的运载火箭，spacex已经为我们打了个样，我国的航天企业近些年也在奋起直追，所以我们有理由相信，在昊龙研发出来的时候，我们应该就会有可以将他送上太空的可重复使用火箭了。而且，为了求稳，昊龙是一艘纯货运飞船，替代的是目前的天舟货运飞船。即便可靠性没有载人飞船那么高，偶尔出一点小问题，也至少没有生命危险。

目前，咱们的天舟货运飞船是一次性的，每次给空间站上送上去货，他就变成了一个临时舱库，航天员从里面取生活实验物资，再把用过的废品，包括垃圾甚至粪便存放在里面，等到装满，货运飞船准备交接班的时候，天舟就离开空间站，再入大气层，连同里面的垃圾废品一起烧毁了。这其实很浪费，因为天舟货运飞船也有他自己的姿控系统，能源系统，货仓的环境控制系统等等，这些系统的寿命远不止半年，完全可以像飞机上的这些系统一样重复使用。而因为天舟不能回收，我们现在空间站虽然上行能力很强，但下行能力不足，也就是把空间站上的东西带回来的能力不足，很多东西其实我们还想要呢，但是因为带不回来，只能塞进天舟里烧了。因为截止目前，我们只能用神舟飞船的那个返回舱往回带东西，运力很小，所以很多的试验样品我们没办法带回地面进行检测，而空间站再高级，上面的检测仪器受限于体积重量，也是不可能有地面上的好的。就拿前段时间很火的那几条斑马鱼来说，最近我看到，他们已经被放进天舟货运飞船了，你看到这个视频的时候，他们可能已经成烤鱼了，为人类的科研做出了贡献。但如果能够带回来，解剖一下，化验一下，是不是就能更深入地进行太空生物研究了。因此，拥有一个可以把更多空间站上的东西带回来的货运飞船，或者说航天飞机，就非常重要了。

从返回地球的方式来看，昊龙航天飞机跟目前的神舟飞船返回舱是完全不同的，神舟飞船这种叫半弹道式，返回时的过载更大，最大温度更高，需要更厚的隔热层，产生的升力比较小，控制力也比较小，所以他的降落精度不太高，需要不停地进行预测，搜救人员向预测点靠拢，最后回收。而昊龙这种叫升力式，也叫滑翔式，说白了就是个滑翔机。它再入的时候温度峰值更低，过载更小，而且他是有机翼的，能够产生气动力，从而在再入的过程中对自己不停地进行控制。于是，他的落点可以非常精准，直接降落在跑道上，这就进一步降低了回收成本，我们不需要那么多直升机和越野车去追返回舱了。

当然，随着技术的不断进步和成熟，这种滑翔式再入的航天飞机方案的成熟性会越来越高，那么未来将他用在载人飞行上的可能性也会越来越高，还是那句话，在莱特兄弟发明飞机之初，哪怕是最简单的飞行，都是勇士们的游戏，但现在民航客机可以轻松随意地将普通老百姓安全送到大洋彼岸。航天也一定会遵循这样的发展规律，成本越来越低，服务人群越来越广，取得地方越来越远。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：苟胜

审核：周炳红 中国航天科普大使 研究员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司