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货运航天飞机惊艳亮相，商业载人航天悄然起步

晰数塔互联网快讯
2024-11-01 11:16

北京时间2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。6.5个小时后，飞船和空间站成功完成快速对接，航天员进入空间站，乘组状态良好。

不过，大家似乎都已经习惯把载人航天飞行看作一件司空见惯的平常事，这次发射也不例外。它早已失去了曾经的关注度。

对很多航天爱好者来说，这次真正令人兴奋的，不是飞船发射，不是空间站快速对接，不是中国第三位女航天员暨首位女航天飞行工程师，甚至也不是她的航天核动力推进科研背景，而是载人航天工程两个公开征集方案结果的出炉。

两天前的新闻发布会上，中国载人航天工程新闻发言人林西强宣布：空间站低成本货物运输系统总体方案经二轮择优，最终中国科学院微小卫星创新研究院的轻舟货运飞船方案和中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所“昊龙”货运航天飞机方案胜出，获得工程飞行验证阶段合同。

另一个项目，载人月球车方案也经过两轮择优，最终航天科技集团有限公司上海航天技术研究院和空间技术研究院团队分获前两名，都获得了月球车初样研制合同，并行开展研制。后续将在初样研制结束时开展比测，最终决定中国首次载人登月任务的月球车研制团队。

以笔者之见，这个事情的意义远比神舟十九号更为重大。在载人航天这种“大国重器”份量的国家战略领域，通过公开方案召集（公开竞标），引入商业航天资源，让国企民企平等竞争，最终择优选择的整机级项目，是开天辟地第一回。

是不是有点似曾相识？相信长期跟踪商业航天的朋友马上会想到COTS。对，就是近二十年前NASA的那个商业轨道运输服务计划。正是这个COTS救活了马斯克的SpaceX，催生了猎鹰九号可回收火箭和龙飞船。它极为成功，不仅激活了美国商业航天，也反过来“救活”了美国载人航天计划，终结了航天飞机退役后依赖俄罗斯飞船的窘境。

学习NASA的成功经验，显示了我们的开放和格局。稍稍遗憾的是这次入围的民企都没胜出，但来自航空系统的成飞中标也是一个突破，让人想起多年前成飞参与载人航天方案投标未竟的往事。让人欣慰的是，两个中标货运系统都绑定了民商火箭。其实中国民商航天企业创新意识并不缺，多样化更胜美国，只是技术积累和经验还有不足。只要有一个公平的竞争环境，多一点这样的竞标，赶上和超越SpaceX并不是梦想。

在这两个项目中，笔者认为低成本货运飞船项目的影响更为深远，因为它不仅能有效降低航天运输成本，推动航天商业化进程，也能为未来空间运输系统开辟新的道路。

我们先看下中科院创新研究院的“轻舟”货运飞船。

轻舟一号采用一体化单舱构型，具有27立方米的宽敞空间，提供可选的大容量冰箱，以及辅助智能货物运输管理系统，还可以搭载各种试验载荷，支持有人或无人参与的空间科学载荷和多种在轨试验。上海格思信息技术有限公司为轻舟飞船的生产制造商，中科宇航的力箭二号为任务的主选火箭。整个项目完全按照商业航天模式实施。

图2 轻舟低成本货运飞船（图源：CAS）

和一次性飞船相比，成飞的可复用“昊龙”货运航天飞机则更为惊艳。

昊龙将是我国第二款火箭动力垂直起飞、水平滑翔跑道着陆的小型无人航天飞机，俗称“太空小飞机”。第一款是已成功完成三次往返飞行的“可重复使用试验航天器”，这里就恕不展开了。至于原因嘛，你懂的。

中航工业已经公布了两张“昊龙”的外形图。和历史上出现过的各种轨道级小型航天飞机方案包括X-20（美）、螺旋（苏）、HL-20（美）、赫尔姆斯（欧）、HOPE-X（日）、X-38（美）、快帆（俄）、X-37B（美）、追梦者（美）等相比，昊龙外侧上翘的大翼展后掠主翼和单垂尾布局乍看很像“螺旋”家族（含HL-20、X-38和追梦者），但仔细看会发现它并非升力体和平直上反翼的组合，它的机翼更接近快帆有翼版。它的宽大机身和平坦机背则显得十分独特。

图3 历史上各种小型航天飞机（图源：NASA/ESA/JAXA/USAF等）

显而易见，这是一种创新的气动布局，吸取了螺旋家族和快帆等前辈们的优点，既有优秀的高超音速和跨音速气动特性，也提供了更大的内部空间。借助以JF-22为代表的多个世界级高超音速风洞，我们在气动设计方面已经走到了世界前列。

昊龙图片还展示了一个有意思的细节。它的展开式太阳电池板看上去就像美国大型航天飞机的货舱门。但实际上它紧贴机身，打开后里面并无货舱。左舷“舱门”内侧和该侧机身上贴满光伏电池。右舷“舱门”内侧和机身部位则没有任何电池，猜测是辐射散热器。

图4、图5 昊龙货运航天飞机（图源：AVIC）

作为小型货运天地运输工具，不设货舱不奇怪。舱门式电池阵和散热板，则是昊龙独特的创新。笔者大胆猜想，昊龙可能会采用无整流罩发射。舱门式展开结构是为了在发射和再入期间保护电池阵和散热板。从官方效果图看，昊龙的翼展很大，粗略估计可能超过追梦者（7米），也没有折叠的迹象。这大大超过了力箭二号的整流罩直径，因而从另一个角度印证了无罩发射的猜测。

昊龙货运航天飞机的模型即将在珠海航展亮相。届时将有更多的信息披露。也许，我们的猜测会正式得到证实。

昊龙将成为中国最大航天飞机，也可能会成为世界上首款顶置无罩发射的航天飞机。想象一下，一只展翅的大鸟骑着喷火的巨龙，在轰鸣声中冉冉上升，飞上蓝天，那是何等的奇幻、壮观和震撼！

两款低成本货运运输工具都满足了方案召集时提出的性能指标。据称来自中科院的信息显示，轻舟飞船上行运输能力2.75吨，下行（销毁）能力2.9吨，均超要求的1.8吨和2吨指标。昊龙运力未透露，但官媒采用“较大的货物上下行能力”说法，说明它的运载能力也不低。下表是全球范围内所有货运飞船的比较。

可以看出，我们的两款航天器最接近天鹅座飞船和追梦者航天飞机，规模和运力可能稍低，但性价比优势明显。它们都达到了每吨货物综合成本（含发射和飞船）不大于1.2亿人民币的经济性指标。相比之下，天鹅座飞船用最便宜、可重复使用的猎鹰九号，发射费用6000万美元，追梦者所用火神火箭发射费用高达一亿多美元。它们每吨货物仅发射成本就接近或超过1.2亿人民币。这还没有算上飞船费用。

图6 天鹅座货运飞船（图源：NASA）

图7 追梦者货运航天飞机（图源：Sierra Space）

昊龙航天飞机也将使用商业火箭发射，很多人猜测会是某箭。它和力箭二号按计划都会实现回收和复用，所以成本还会进一步降低。这意味着，不久的将来，我们的商业货运飞船和可复用航天飞机不仅将在技术上和美帝平起平坐，更会在成本上碾压他们。

这就是商业航天的力量和魅力。中美航天激烈竞争，但不妨碍我们学习NASA载人航天商业化的成功经验。我们应该认识到，空间站不仅是一个科研和工程设施，也是孵化培育商业航天的平台。展望未来，围绕空间站可以发展出一条很长的产业链，从货运飞船到商业舱段，从商业实验载荷到共轨航天器，从太空旅游到航天文创，不一而足。唯一的限制，就是想象力。

即便是看似已经很成熟的空间站货运，也有进一步创新的空间和压低成本的可能。说到这里，笔者脑海里浮现出了故纸堆里的一个旧方案：超低轨道飞船 + 太空拖船运输系统。具体地说，就是当时俄罗斯为国际空间站往返运输设计的Parom拖船。

这是一个绝顶聪明的想法：只需将一艘低成本无动力货运飞船发射到一根极低轨道，和等在那里的一艘太空拖船对接，然后拖船升轨，把货船拖到空间站。由于货船不需要变轨发动机和燃料，也不需要发射到很高的空间站轨道，因此成本极低，其实称之为货柜也不为过。而拖船可以补给推进剂，也可以在高低轨道间重复往返，执行多次任务后成本也会被摊薄。

图8 Parom拖船(图左)（图源：brickmack）

Parom拖船曾经是俄罗斯快帆计划后期方案的组成部分。但这个昔日航天大国整体国力不断衰落，这些绝妙的想法最终都没能成为现实。今天，我们已经进入商业航天时代。在商业力量的驱动下，航天创新将不断加速。从前人未竟的探索中寻找灵感和启示是一个捷径。也说不定，Parom拖船最后能被中国人来实现。

此次低成本货物运输系统和载人月球车的竞标是载人航天领域重大项目的首次商业操作，无疑是中国商业航天历程中一个新的里程碑。期望这种竞标今后成为一种惯例和常态。也希望在未来的竞标获胜者名单中看到更多的民商航天公司。货运飞船是载人飞船的基础。在经历马斯克龙飞船和星舰多年的信息轰炸后，我们也许能对民营载人航天器有一点小小的期待。

十月的天空中，不断呈现着中国名字。先是紫金山彗星大放异彩，后有神舟和天宫交相辉映。有道是，昊龙直上九万里，轻舟已过万重山！