从载荷比看,“天舟二号”货运飞船双向收发,太空开发指日可待

中国人离太空日常生活又进了一步。5 月 29 日晚，中国的货运飞船“天舟二号”向太空送上第一份包囊。

在路面收取和发送快递公司，早已是再一切正常但是的事儿了。但是在天空快递代收，那会是啥感受呢？

中国人将要感受这一非同一般的全过程了。按照计划2020年 6 月 17 日，将有 3 名宇航员搭乘“神舟十二号”载客飞船到达“天宇”关键舱“拆快递”。包囊中不但有各种各样航空航天机器设备，也有生活用水和中国美食特色宫爆鸡丁、宫保鸡丁等。她们将在空间站停留 3 个月，进行舱外检修维护保养、机器设备拆换、科学研究运用荷载等一系列实际操作。

货运飞船是空间站方案的一部分，对比载客飞船，其技术性安全系数的规定相对性较低，但运输能力高些，是现阶段向太空运输货品的理想化专用工具。跟海外对比，中国货运飞船的发展趋势线路更具有特点，优点工作能力相对性更突显。

能够 构想，将来伴随着中国空间站交付使用，及其可返回式飞船技术性的发展趋势，在太空收取和发送“快递公司”将变成日常，乃至太空快递公司可完成当日达，比地球上的派送速率还快。到时候，不但路面的航空航天每日任务更为经常，太空資源开发设计也将迈入新的局势。

借“天舟二号”取得成功发送的突破口，「甲子光年」采访了商业航天企业星际荣耀火箭弹整体室内设计师陈亮，并融合往日材料，和大家一起来一探货运飞船身后的密秘：

• 货运飞船要配送，有空间站是前提条件；

• 货运飞船从载客飞船发展趋势而成，目地是多运东西；

• 中国货运飞船运输工作能力更强，荷载比超出 50%；

• 太空快递公司降成本提效以后，为太空資源开发设计打下基础。

1. 太空快递公司：如何送、多长时间送、买什么？

收取和发送快递公司是大家最了解的日常日常生活的一部分。只需给予一个详细地址，提交订单以后，就能在家里等着快递上门。

但收取和发送太空快递公司呢？前提条件自然是也必须有一个详细地址。

这就是以往（2017 年发送的“天舟一号”为试验性航行）为何中国不发送货运飞船的缘故 —— 沒有建空间站，沒有我们自己的太空“详细地址”。“天宇”关键舱发射成功后，这一解决问题了。

以后就可以依据“快递公司”排期收寄快递了。星际荣耀火箭弹整体室内设计师陈亮表明，现阶段中国的载客飞船发送排表一般为 3~6 个月一车次，换句话说每 3~6 个月会有一次载人航天飞船飞船起飞。但货运飞船的业务性航行才刚开始，之后很有可能也会产生每 3 个月一次的固定不动航行车次。

随后便是看太空快递公司要运输哪些货品。在电子商务高宽比发展趋势的路面，快递公司运输的物品五花八门。但在太空则不一样。货运飞船运到太空的货品中，占有率较大 的是日常生活物件，尤其是水，除此之外也有食材、科学研究机器设备，及其为空间站充注的火箭燃料等。

本次“天舟二号”带上的货品包含：科学研究机器设备和传统式的新中式特色美食。科学研究机器设备包含宇航员的太空服、空间站建设器材，新中式菜谱上则有大家了解的宫保鸡丁和宫爆鸡丁等，这种要在宇航员进到空间站以前提早运输。

在空间站基本建设环节，基本建设物资供应占了非常大的比例；在完工以后，生活物资将占很大比例。火箭燃料并不占有货品仓，因而每一次都能够尽可能满油。

在空间站完工后，将来的太空试验试品还可以“快递公司”到路面，这时候就用到可返回式货运飞船。将来太空开采将变成商业服务太空的受欢迎行业，到时候从太空采到稀缺矿物质便能够 根据可返回式货运飞船“快递公司”到地球上。

那时候，拆太空快递公司的情绪岂不比今日拆网上购物快递公司兴奋千倍？

2. 中国货运飞船发展趋势发展史：载人航天飞船一部分

“天舟二号”是中国空间站方案的一部分。

1992 年中国宣布明确提出载人航天飞船三步走方案：第一步，能老天爷；第二步，能出舱；第三步，创建中小型空间站。

2003 年“神舟五号”载客飞船和 2008 年的“神州七号”载客飞船二项每日任务，陆续完成了老天爷和太空走动的前二步方案，自此中国的空间站方案便打开了序幕。

2011 年，中国载人航天飞船工程项目发送了第一个主导试验型空间站 ——“天宫一号”。做为中国第一个室内空间试验室，“天宫一号”依次与“神舟八号”、“神舟九号”和“神舟十号”载客飞船进行数次室内空间交会对接，并于 2016 年停止网络服务。

2021 年 4 月 29 日，中国空间站“天宇”关键舱发送入轨。自此，货运飞船才打开了航行性业务流程。依照整体规划，2021~2022 年，在我国将执行 11 次航行每日任务，包含 3 次舱段发送、4 次货运飞船及其 4 次载客飞船发送，于 2022 年进行空间站在轨修建，完成中国载人航天飞船工程项目“三步走”战略定位“第三步”的每日任务总体目标。

▲ 中国空间站仿真模拟图

为了更好地达到空间站早期基本建设必须，“天舟”货运飞船就必须有很大的运输能力。星际荣耀陈亮告知「甲子光年」，“天舟” 由货品舱和推进舱构成，在其中货品舱用以置放各种货品、机器设备，推进舱为货运飞船给予能源、推动操纵驱动力并运载火箭燃料。“天舟二号”上行下行较大 装货净重做到 6.9 吨，是现阶段全球服役货运飞船中装货能力最强的飞船。从在历史上看，也仅次欧洲地区 ATV（全自动迁移四轴飞行器）货运飞船的 7.6 吨，但 ATV 已在 2014 年退伍。

从荷载比看，“天舟二号”已做到 51%，也处在全球优秀水准。因为在宇宙空间飞船上每提升 1 Kg的重力梯度，都务必为它消耗许多动能，因而荷载率越高，代表着飞船以最少的构造净重运大量的货品，更划得来。

3. 货运飞船有什么作用？给空间站“配送给油”

纵览航天发展过程，载客飞船的历史时间要先于货运飞船。既然这样，为什么不客货同运，只是还需要独立研发货运飞船呢？

这要先从货运飞船的历史时间讲起。1971 年，前苏联创建了全世界第一个空间站 ——“电子礼炮一号”。2年后英国也发送了其载客空间站“天上试验室”。那时候，她们都应用载客飞船为空间站给予物资供应，但载客飞船很多的室内空间用以载客和保持宇航员生命健康需要的机器设备，因此能带上的物资供应量很少，仅有几百千克。

假如要提升物资供应量，则必须开展数次发送。但那时候一次发送载客飞船的花费极大，因而货运成本费昂贵。为了更好地减少货运成本费，之后前苏联在“联盟号”载客飞船的基本上更新改造，改裝标准接口，拆下来不用的坐椅，自然环境操纵与性命确保、回到降落和紧急救生设备等与载客相关的系统软件，并渐渐地产生了“发展号”货运飞船，其一次可运送的物资供应可重约两吨，完成了质的飞跃。

除此之外，“发展号”货运飞船的补充舱替代了“同盟”飞船的返回舱，配有好几个火箭燃料贮箱，在其中一部分贮箱配有燃烧剂，此外一部分贮箱配有还原剂，有的还配有一个储水箱。燃烧剂和还原剂根据连接环上的液态射频连接器可给空间站补充火箭燃料。

第一艘“发展”货运飞船于 1978 年 1 月 20 日起飞，飞到“电子礼炮 6 号”空间站。1978~1990 年期内，“发展”飞船一共发送了 43 艘，他们为“电子礼炮 6 号”“电子礼炮 7 号”空间站运输了很多的货品补充，大大的增加了这二座空间站的工作中使用寿命和宇航员的在轨時间。

这能够 汇总出货运飞船与载客飞船的差别：对人身安全规定低，但货运量大，另外还能补充航空航天机器设备火箭燃料。等同于“既配送又给油”。

“天舟二号”发射成功后，中国变成继乌克兰以后第二个把握货运飞船对空间站开展然料充注技术性的我国。空间站一般在路轨健身运动，由于自主健身运动必须耗费珍贵的然料，而这种然料只有在避开飞过来陨铁等紧急状况下才可以应用，然料能够 另加，也就代表着空间站路轨能够 更为随意地转换了，更能避开探测；此外每过一段时间后，空间站的路轨高宽比会减少，填补火箭燃料后空间站能够 再度升轨。

货运飞船还有一个优点：能够 将空间站造成的废弃物带到地球大气层中损坏，降低太空环境污染。

4. 这些早已掠过太空的货运飞船

货运飞船来回太空，并并不是今日才有的事儿。目前为止，全球已发送过约 180 多架货运飞船。

除开乌克兰（前苏联）的“发展”货运飞船外，欧洲地区的货运飞船叫“ATV”是至今运输工作能力较大 的货运飞船，从 2008 年具有 2014 年共发送了 5 次。

形如双层巴士尺寸的“ATV”有四类主要用途：向空间站运输补充物资供应；在货品卸载掉后，能够 作为空间站的额外活动场所；提高“国际性空间站”的路轨；作为垃圾桶，把 6.5 吨空间站造成的废料物资供应带到地球上损坏。

日本的货运飞船名叫“HTV”（H-2 迁移四轴飞行器），比欧洲地区晚些，从 2009 年逐渐先发。

“HTV”由充压客舱、非充压客舱、电子产品舱和推进舱 4 一部分构成。其特性是，飞船机舱门大，与空间站的插口各边均扩宽到约 1.2 米，因此它能够 运送别的货运飞船没法运输的大中型设备，货运运输工作能力强。其载满后总重约 16.5 吨，货品运输工作能力约为 6 吨。

此外，HTV 或是唯一一种可向“国际性空间站”运输充压和非充压货品的没有人飞船，包含安裝在外站的外界试验与在轨拆换设备。

从 2009 年 9 月到 2016 年 12 月，HTV 取得成功完成了 6 次空间站补充每日任务。现阶段也已退伍。

美国有2款货运飞船：货运“龙”飞船和“天鹅座”货运飞船。

与之上飞船都由政府部门资金投入研发不一样，“龙”飞船和“天鹅座”飞船全是由商业服务企业研发。他们的较大 特性是：由美国航空航天局选中的私营企业商业服务企业自主项目投资，研发用以“国际性空间站”乾坤往返运输的飞船和火箭弹，随后美国航空航天局以“下订单信息”的方式租赁飞船，把货品运到“国际性空间站”内，进而减少乾坤往返运输的花费。

“天鹅座”飞船于 2013 年 9 月 18 日开展了初次认证航行，自此宣布交付使用。它由充压货品舱与通用性服务舱构成，充压货品舱根据西班牙“多功能增加后勤管理舱”研发，选用模块化，可依据规定选用 2 摸组、3 摸组、4 摸组的充压客舱，各自相匹配 2005kg、2700kg 和 3405kg 的运输工作能力。

“装货龙”是现阶段全部货运飞船中唯一能够 带回物件的，这是由于该飞船含有热保护罩，可在回到时承受极高溫安全性着陆，而别的飞船不具备热保护罩，只有在再进地球大气层时损坏。

陈亮告知「甲子光年」，现阶段应用的第二代装货“龙”飞船在载客“龙”飞船的基本上改善，有更高的运输工作能力。因为担忧可回收利用式载客飞船在重复使用时造成安全隐患，以往一段时间 SpaceX 在收购 了载客“龙”飞船后就更新改造成货运“龙”飞船，根据这类方法多次重复使用。因而其装货和载客飞船有集成化的特性。

5. 货运飞船双重收取和发送，太空开发设计指日终有一别

“龙”飞船最被别人称赞的便是其开拓性地完成可回收的能力，且是现阶段全世界唯一一个能保证可回收的宇宙空间飞船。

毫无疑问，可回收式飞船从技术上比不可回收飞船高些一筹，且可重复使用的特性也促使飞船的应用成本费能获得大大的摊薄。但即便 那样，国际空间站都没有舍弃应用别的一次性的货运飞船。

为什么呢？以货运“龙”飞船为例子，其基础理论较大 运输能力为 6 吨，荷载比为 40%，即载满后货品占飞船总品质的 40%，而服役的货运飞船荷载比大部分已超出 45%。除此之外，因为它在回到时也必须根据点燃火箭燃料来调节姿势、操纵降落速率，因而便没法再对太空站在轨加补火箭燃料。

陈亮说，以往大家对可回收式飞船的技术性较为慎重，例如收购 后的载客“龙”飞船在重复使用时转行货运，避免载客时产生风险。但事实上，在历年来每日任务中，“龙”飞船均未因本身难题造成重大事故（因火箭弹造成的爆炸事件以外），这表明可重复使用飞船的技术性不容易产生附加风险性，尽管难度系数的确会提升。

可回收式飞船也是时下航空航天行业较受欢迎的方位。现阶段，中国也在研发新一代货运飞船，到时候其不但货运能力更强，并且还能完成重复使用，大幅度降低飞船的应用成本费。

新一代货运飞船具备2个显著特点：

• 第一是可重返地球。如今的“天舟”仅有上行下行运东西能力，与太空站连接达到目标以后，便会进到地球大气层内损坏。太空站上一些得来不易的研究成果，只有根据每 3~6 个月一班的载客飞船带到地球上，时间周期较长，危害试验科技成果转化运用进展。将来若货运飞船能完成来回，则可大大的提高太空研究成果、資源的“寄送”高效率。

• 第二则是可重复使用。“天舟”货运飞船的最后运势是进到地球大气层损坏，运一次货品就消耗一艘飞船，成本费太高。假如给它再加上隔热瓦，令其安全性返回地面，下一次再然后用，“快递运费”就可以划算很多。

自然，除开在我国以外，日本和欧洲地区也都是在研发下一代重回地球大气层和可反复运用的货运飞船。

将来，当太空的“快递公司”高效率又高、花费又划算，这就为太空資源开发设计确立了基本。太空开采、太空试验、太空科学研究…… 都将迈入暴发，乃至太空和大家日常生活的间距，好似如今网上购物中商家与顾客的间距。