長征火箭“三兄弟”并肩作戰(zhàn)，各顯神通搭建中國空間站

長征二號F運載火箭（CZ-2F）是我國第一種為載人航天研制的高可靠性、高安全性的運載火箭。與其它火箭相比，增加了2個新系統(tǒng)，即：逃逸系統(tǒng)和故障檢測處理系統(tǒng)?；鸺L58.34m，起飛重量479.8噸。芯級直徑3.35m，助推器直徑2.25m，整流罩最大直徑3.8m?；鸺畲蠼孛嬷睆?0.2m。

長征二號F運載火箭于1999年首飛，2003年發(fā)射了神舟五號載人飛船，實現(xiàn)了中國人飛天夢想。發(fā)射神舟七號飛船后，為了滿足交會對接任務(wù)的需要，火箭進行了改進設(shè)計。此后又成功發(fā)射了天宮一號目標(biāo)飛行器、天宮二號空間實驗室以及神舟八號、九號、十號、十一號載人飛船。

目前，長征二號F運載火箭是我國唯一一種載人運載火箭。

長征七號運載火箭（CZ -7）是為滿足我國載人空間站工程發(fā)射貨運飛船的需求，全新研制的新一代高可靠、高安全的中型運載火箭?；鸺捎谩皟杉壈搿睒?gòu)型，總長53.1米，芯級直徑3.35米，捆綁4個2.25米的助推器，起飛質(zhì)量約597噸。

2016年6月25日，長征七號運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場首飛成功，拉開了中國載人航天工程空間實驗室任務(wù)的序幕。2017年4月20日晚，長征七號運載火箭在海南文昌發(fā)射場，成功將天舟一號貨運飛船精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。

長征五號B運載火箭（CZ-5B）是我國近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭，承擔(dān)我國空間站艙段發(fā)射任務(wù)。目前正在研制，計劃明年首飛。

放眼全球，世界各主要載人航天大國都提出了發(fā)展新一代載人飛船的設(shè)想或計劃，其中俄羅斯有聯(lián)邦飛船，美國提出了獵戶座多用途飛船，而商業(yè)航天公司，如太空探索公司和波音公司也提出了載人版龍飛船和CST-100“星際快車”等載人飛船?？梢哉f，全世界載人飛船技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出全面換代的趨勢。

人類載人飛船技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了三代，第一代是蘇聯(lián)的東方號飛船和美國的水星飛船，這一代飛船的設(shè)計比較簡單，其核心任務(wù)是實現(xiàn)人類進入太空的夢想，分別采用了兩艙和單艙的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)天地往返和單人多天在軌停留。

蘇聯(lián)的上升號飛船和美國的雙子星飛船是人類發(fā)展的第二代飛船，人類在這一代飛船上實現(xiàn)了多人同時進入太空的目標(biāo)，并驗證了人類第一代艙外活動技術(shù)。值得一提的是，雙子星飛船還驗證了交會對接技術(shù)。

蘇聯(lián)/俄羅斯的聯(lián)盟號飛船和美國的阿波羅飛船，以及中國的神舟飛船是人類發(fā)展的第三代飛船，這些飛船可實現(xiàn)天地往返、多人多天在軌駐留、交會對接和艙外活動等多種功能，均可作為長期在軌運行的空間站與地面之間的乘組往返工具，并可作為空間站駐留階段航天員在緊急逃生時的“救生艇”。

回顧人類過去三代載人飛船的發(fā)展，采用多艙設(shè)計這一理念已經(jīng)固定下來，不論是采用指令艙和服務(wù)艙的兩艙設(shè)計，還是采用軌道艙、返回艙、推進艙的三艙設(shè)計，最終只有一個艙段返回地球，這在最大程度上減輕了飛船的重量，在完成相同任務(wù)的情況下降低了對運載火箭能力的要求。

進入新世紀(jì)，各航天大國越來越意識到飛船主要是作為乘組的天地往返運輸工具，不要賦予它太多的其他功能。因此，從未來發(fā)展趨勢上并不主張載人飛船完成太多的獨立在軌任務(wù)。

對于近地軌道的載人航天活動來說，由于其核心是空間站任務(wù)，因此新一代飛船的設(shè)計思想是以最小的代價運送盡可能多的乘組往返空間站。所以，新一代載人飛船的乘組定員幾乎都是6~7人，這與過去航天飛機的乘組運輸能力相當(dāng)，但新一代飛船的重量卻不到航天飛機的1/4。同目前中、美、俄現(xiàn)役的載人飛船只能承載3人相比，其效益并不只是簡單地增加了1倍。

因為天地往返運輸任務(wù)是整個載人航天活動中最為危險的部分之一，為了安全起見，一般要求3人乘組中至少有兩人具備飛船駕駛能力，這樣在出現(xiàn)意外情況時可以互為備份，確保安全。但這樣的話就只留下一個席位給載荷專家、任務(wù)專家或其他乘客。

像國際空間站這樣的龐然大物可以同時駐留6名航天員，每次3人往返的限制條件對充分發(fā)揮空間站的效益有很大的影響。如果飛船一次能夠運送6~7人，這樣就可以運送更多的任務(wù)專家去空間站，投入到空間站駐留階段的任務(wù)中。

各國研制的新一代載人飛船還有一個突出特點就是可重復(fù)使用。為了最大限度地回收可用資源，新一代飛船均采用了兩艙設(shè)計，推進艙或服務(wù)艙沒有配置防熱材料，在完成離軌機動后拋棄，可重復(fù)使用的是飛船的返回艙或指令艙。

近年來，各國防熱材料都有了長足的進步，在性能方面已經(jīng)與前三代飛船和航天飛機相比有了更大的提升。鑒于航天飛機在成本控制方面的教訓(xùn)，各國新一代載人飛船都在設(shè)計上盡量簡化從回收到再次使用的檢測、維修流程，主要措施是將防熱材料做成可更換的形式，這樣就可以避免回收后花費大量的人力、物力進行檢修，可以以最小的代價和最短的時間再次投入使用。這對于擴大人類在近地軌道空間的活動規(guī)模非常有意義。

由于人類載人航天的重點已經(jīng)由近地軌道空間站拓展到重返月球乃至登陸火星，因此在新一代載人飛船的設(shè)計中都考慮了作為月球/火星任務(wù)天地往返工具的功能，其防熱設(shè)計大多能夠承受以第二宇宙速度從外太空返回地球時劇烈的加熱，還能在遠離地球磁場時為航天員提供更多的輻射屏蔽和防護，其導(dǎo)航制導(dǎo)與控制系統(tǒng)也能夠在近地空間以外的深空環(huán)境工作。

所有這些，都是在為人類載人航天活動在太陽系的延伸做著積極的準(zhǔn)備。