貨運(yùn)航天飛機(jī)驚艷亮相，商業(yè)載人航天悄然起步

文/觀察者網(wǎng)專欄作者? 陳藍(lán)

北京時(shí)間2024年10月30日4時(shí)27分，搭載神舟十九號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十九運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，約10分鐘后，飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。6.5個(gè)小時(shí)后，飛船和空間站成功完成快速對(duì)接，航天員進(jìn)入空間站，乘組狀態(tài)良好。

不過(guò)，大家似乎都已經(jīng)習(xí)慣把載人航天飛行看作一件司空見(jiàn)慣的平常事，這次發(fā)射也不例外。它早已失去了曾經(jīng)的關(guān)注度。

對(duì)很多航天愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，這次真正令人興奮的，不是飛船發(fā)射，不是空間站快速對(duì)接，不是中國(guó)第三位女航天員暨首位女航天飛行工程師，甚至也不是她的航天核動(dòng)力推進(jìn)科研背景，而是載人航天工程兩個(gè)公開(kāi)征集方案結(jié)果的出爐。

兩天前的新聞發(fā)布會(huì)上，中國(guó)載人航天工程新聞發(fā)言人林西強(qiáng)宣布：空間站低成本貨物運(yùn)輸系統(tǒng)總體方案經(jīng)二輪擇優(yōu)，最終中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院的輕舟貨運(yùn)飛船方案和中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所“昊龍”貨運(yùn)航天飛機(jī)方案勝出，獲得工程飛行驗(yàn)證階段合同。

另一個(gè)項(xiàng)目，載人月球車(chē)方案也經(jīng)過(guò)兩輪擇優(yōu)，最終航天科技集團(tuán)有限公司上海航天技術(shù)研究院和空間技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)分獲前兩名，都獲得了月球車(chē)初樣研制合同，并行開(kāi)展研制。后續(xù)將在初樣研制結(jié)束時(shí)開(kāi)展比測(cè)，最終決定中國(guó)首次載人登月任務(wù)的月球車(chē)研制團(tuán)隊(duì)。

以筆者之見(jiàn)，這個(gè)事情的意義遠(yuǎn)比神舟十九號(hào)更為重大。在載人航天這種“大國(guó)重器”份量的國(guó)家戰(zhàn)略領(lǐng)域，通過(guò)公開(kāi)方案召集（公開(kāi)競(jìng)標(biāo)），引入商業(yè)航天資源，讓國(guó)企民企平等競(jìng)爭(zhēng)，最終擇優(yōu)選擇的整機(jī)級(jí)項(xiàng)目，是開(kāi)天辟地第一回。

是不是有點(diǎn)似曾相識(shí)？相信長(zhǎng)期跟蹤商業(yè)航天的朋友馬上會(huì)想到COTS。對(duì)，就是近二十年前NASA的那個(gè)商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)計(jì)劃。正是這個(gè)COTS救活了馬斯克的SpaceX，催生了獵鷹九號(hào)可回收火箭和龍飛船。它極為成功，不僅激活了美國(guó)商業(yè)航天，也反過(guò)來(lái)“救活”了美國(guó)載人航天計(jì)劃，終結(jié)了航天飛機(jī)退役后依賴俄羅斯飛船的窘境。

學(xué)習(xí)NASA的成功經(jīng)驗(yàn)，顯示了我們的開(kāi)放和格局。稍稍遺憾的是這次入圍的民企都沒(méi)勝出，但來(lái)自航空系統(tǒng)的成飛中標(biāo)也是一個(gè)突破，讓人想起多年前成飛參與載人航天方案投標(biāo)未竟的往事。讓人欣慰的是，兩個(gè)中標(biāo)貨運(yùn)系統(tǒng)都綁定了民商火箭。其實(shí)中國(guó)民商航天企業(yè)創(chuàng)新意識(shí)并不缺，多樣化更勝美國(guó)，只是技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)還有不足。只要有一個(gè)公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，多一點(diǎn)這樣的競(jìng)標(biāo)，趕上和超越SpaceX并不是夢(mèng)想。

在這兩個(gè)項(xiàng)目中，筆者認(rèn)為低成本貨運(yùn)飛船項(xiàng)目的影響更為深遠(yuǎn)，因?yàn)樗粌H能有效降低航天運(yùn)輸成本，推動(dòng)航天商業(yè)化進(jìn)程，也能為未來(lái)空間運(yùn)輸系統(tǒng)開(kāi)辟新的道路。

我們先看下中科院創(chuàng)新研究院的“輕舟”貨運(yùn)飛船。

輕舟一號(hào)采用一體化單艙構(gòu)型，具有27立方米的寬敞空間，提供可選的大容量冰箱，以及輔助智能貨物運(yùn)輸管理系統(tǒng)，還可以搭載各種試驗(yàn)載荷，支持有人或無(wú)人參與的空間科學(xué)載荷和多種在軌試驗(yàn)。上海格思信息技術(shù)有限公司為輕舟飛船的生產(chǎn)制造商，中科宇航的力箭二號(hào)為任務(wù)的主選火箭。整個(gè)項(xiàng)目完全按照商業(yè)航天模式實(shí)施。

圖2 輕舟低成本貨運(yùn)飛船（圖源：CAS）

和一次性飛船相比，成飛的可復(fù)用“昊龍”貨運(yùn)航天飛機(jī)則更為驚艷。

昊龍將是我國(guó)第二款火箭動(dòng)力垂直起飛、水平滑翔跑道著陸的小型無(wú)人航天飛機(jī)，俗稱“太空小飛機(jī)”。第一款是已成功完成三次往返飛行的“可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器”，這里就恕不展開(kāi)了。至于原因嘛，你懂的。

中航工業(yè)已經(jīng)公布了兩張“昊龍”的外形圖。和歷史上出現(xiàn)過(guò)的各種軌道級(jí)小型航天飛機(jī)方案包括X-20（美）、螺旋（蘇）、HL-20（美）、赫爾姆斯（歐）、HOPE-X（日）、X-38（美）、快帆（俄）、X-37B（美）、追夢(mèng)者（美）等相比，昊龍外側(cè)上翹的大翼展后掠主翼和單垂尾布局乍看很像“螺旋”家族（含HL-20、X-38和追夢(mèng)者），但仔細(xì)看會(huì)發(fā)現(xiàn)它并非升力體和平直上反翼的組合，它的機(jī)翼更接近快帆有翼版。它的寬大機(jī)身和平坦機(jī)背則顯得十分獨(dú)特。

顯而易見(jiàn)，這是一種創(chuàng)新的氣動(dòng)布局，吸取了螺旋家族和快帆等前輩們的優(yōu)點(diǎn)，既有優(yōu)秀的高超音速和跨音速氣動(dòng)特性，也提供了更大的內(nèi)部空間。借助以JF-22為代表的多個(gè)世界級(jí)高超音速風(fēng)洞，我們?cè)跉鈩?dòng)設(shè)計(jì)方面已經(jīng)走到了世界前列。

昊龍圖片還展示了一個(gè)有意思的細(xì)節(jié)。它的展開(kāi)式太陽(yáng)電池板看上去就像美國(guó)大型航天飛機(jī)的貨艙門(mén)。但實(shí)際上它緊貼機(jī)身，打開(kāi)后里面并無(wú)貨艙。左舷“艙門(mén)”內(nèi)側(cè)和該側(cè)機(jī)身上貼滿光伏電池。右舷“艙門(mén)”內(nèi)側(cè)和機(jī)身部位則沒(méi)有任何電池，猜測(cè)是輻射散熱器。

作為小型貨運(yùn)天地運(yùn)輸工具，不設(shè)貨艙不奇怪。艙門(mén)式電池陣和散熱板，則是昊龍獨(dú)特的創(chuàng)新。筆者大膽猜想，昊龍可能會(huì)采用無(wú)整流罩發(fā)射。艙門(mén)式展開(kāi)結(jié)構(gòu)是為了在發(fā)射和再入期間保護(hù)電池陣和散熱板。從官方效果圖看，昊龍的翼展很大，粗略估計(jì)可能超過(guò)追夢(mèng)者（7米），也沒(méi)有折疊的跡象。這大大超過(guò)了力箭二號(hào)的整流罩直徑，因而從另一個(gè)角度印證了無(wú)罩發(fā)射的猜測(cè)。

昊龍貨運(yùn)航天飛機(jī)的模型即將在珠海航展亮相。屆時(shí)將有更多的信息披露。也許，我們的猜測(cè)會(huì)正式得到證實(shí)。

昊龍將成為中國(guó)最大航天飛機(jī)，也可能會(huì)成為世界上首款頂置無(wú)罩發(fā)射的航天飛機(jī)。想象一下，一只展翅的大鳥(niǎo)騎著噴火的巨龍，在轟鳴聲中冉冉上升，飛上藍(lán)天，那是何等的奇幻、壯觀和震撼！

兩款低成本貨運(yùn)運(yùn)輸工具都滿足了方案召集時(shí)提出的性能指標(biāo)。據(jù)稱來(lái)自中科院的信息顯示，輕舟飛船上行運(yùn)輸能力2.75噸，下行（銷毀）能力2.9噸，均超要求的1.8噸和2噸指標(biāo)。昊龍運(yùn)力未透露，但官媒采用“較大的貨物上下行能力”說(shuō)法，說(shuō)明它的運(yùn)載能力也不低。下表是全球范圍內(nèi)所有貨運(yùn)飛船的比較。

可以看出，我們的兩款航天器最接近天鵝座飛船和追夢(mèng)者航天飛機(jī)，規(guī)模和運(yùn)力可能稍低，但性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯。它們都達(dá)到了每噸貨物綜合成本（含發(fā)射和飛船）不大于1.2億人民幣的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。相比之下，天鵝座飛船用最便宜、可重復(fù)使用的獵鷹九號(hào)，發(fā)射費(fèi)用6000萬(wàn)美元，追夢(mèng)者所用火神火箭發(fā)射費(fèi)用高達(dá)一億多美元。它們每噸貨物僅發(fā)射成本就接近或超過(guò)1.2億人民幣。這還沒(méi)有算上飛船費(fèi)用。

昊龍航天飛機(jī)也將使用商業(yè)火箭發(fā)射，很多人猜測(cè)會(huì)是某箭。它和力箭二號(hào)按計(jì)劃都會(huì)實(shí)現(xiàn)回收和復(fù)用，所以成本還會(huì)進(jìn)一步降低。這意味著，不久的將來(lái)，我們的商業(yè)貨運(yùn)飛船和可復(fù)用航天飛機(jī)不僅將在技術(shù)上和美帝平起平坐，更會(huì)在成本上碾壓他們。

這就是商業(yè)航天的力量和魅力。中美航天激烈競(jìng)爭(zhēng)，但不妨礙我們學(xué)習(xí)NASA載人航天商業(yè)化的成功經(jīng)驗(yàn)。我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，空間站不僅是一個(gè)科研和工程設(shè)施，也是孵化培育商業(yè)航天的平臺(tái)。展望未來(lái)，圍繞空間站可以發(fā)展出一條很長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈，從貨運(yùn)飛船到商業(yè)艙段，從商業(yè)實(shí)驗(yàn)載荷到共軌航天器，從太空旅游到航天文創(chuàng)，不一而足。唯一的限制，就是想象力。

即便是看似已經(jīng)很成熟的空間站貨運(yùn)，也有進(jìn)一步創(chuàng)新的空間和壓低成本的可能。說(shuō)到這里，筆者腦海里浮現(xiàn)出了故紙堆里的一個(gè)舊方案：超低軌道飛船 + 太空拖船運(yùn)輸系統(tǒng)。具體地說(shuō)，就是當(dāng)時(shí)俄羅斯為國(guó)際空間站往返運(yùn)輸設(shè)計(jì)的Parom拖船。

這是一個(gè)絕頂聰明的想法：只需將一艘低成本無(wú)動(dòng)力貨運(yùn)飛船發(fā)射到一根極低軌道，和等在那里的一艘太空拖船對(duì)接，然后拖船升軌，把貨船拖到空間站。由于貨船不需要變軌發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料，也不需要發(fā)射到很高的空間站軌道，因此成本極低，其實(shí)稱之為貨柜也不為過(guò)。而拖船可以補(bǔ)給推進(jìn)劑，也可以在高低軌道間重復(fù)往返，執(zhí)行多次任務(wù)后成本也會(huì)被攤薄。

Parom拖船曾經(jīng)是俄羅斯快帆計(jì)劃后期方案的組成部分。但這個(gè)昔日航天大國(guó)整體國(guó)力不斷衰落，這些絕妙的想法最終都沒(méi)能成為現(xiàn)實(shí)。今天，我們已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)航天時(shí)代。在商業(yè)力量的驅(qū)動(dòng)下，航天創(chuàng)新將不斷加速。從前人未竟的探索中尋找靈感和啟示是一個(gè)捷徑。也說(shuō)不定，Parom拖船最后能被中國(guó)人來(lái)實(shí)現(xiàn)。

此次低成本貨物運(yùn)輸系統(tǒng)和載人月球車(chē)的競(jìng)標(biāo)是載人航天領(lǐng)域重大項(xiàng)目的首次商業(yè)操作，無(wú)疑是中國(guó)商業(yè)航天歷程中一個(gè)新的里程碑。期望這種競(jìng)標(biāo)今后成為一種慣例和常態(tài)。也希望在未來(lái)的競(jìng)標(biāo)獲勝者名單中看到更多的民商航天公司。貨運(yùn)飛船是載人飛船的基礎(chǔ)。在經(jīng)歷馬斯克龍飛船和星艦多年的信息轟炸后，我們也許能對(duì)民營(yíng)載人航天器有一點(diǎn)小小的期待。

十月的天空中，不斷呈現(xiàn)著中國(guó)名字。先是紫金山彗星大放異彩，后有神舟和天宮交相輝映。有道是，昊龍直上九萬(wàn)里，輕舟已過(guò)萬(wàn)重山！