“龙”：唯一可以往回运货的飞船

　　“龙”：唯一可以往回运货的飞船

　　（原载《太空谈索》杂志2017年第5期）

　　近几年来，太空探索公司研制的“猎鹰”1号运载火箭和“猎鹰”9号运载火箭以及“龙”飞船开始大量占据各大媒体的头条。“龙”飞船是第一款由私人企业研制并由企业自己的火箭发射到近地轨道并成功返回的宇宙飞船，是首款为国际空间站进行货运补给的私人航天公司飞船。横向比较世界各国的货运飞船，我们发现，“龙”飞船是目前唯一一款拥有下行运输能力（从空间站上往地球发快递）的货运飞船。

　　总体设计

　　货运版“龙”飞船是太空探索公司接下美国航宇局（NASA）向国际空间站运送货物大单的主要载具。其高7.2米（早期为6.1米），直径3.7米，飞船增压舱部分的外墙有15°的倾斜角。飞船的增压舱体积11立方米，非增压舱14立方米，货舱容积共25立方米。能够运载3.31吨载荷到国际空间站，还能够从国际空间站带回3吨货物。

　　和传统的货运飞船一样，“龙”飞船也依靠遍布周身的不同朝向的喷口在太空中进行姿轨控。不过，该飞船四周的喷口比传统的“进步”号货运飞船多了一些。龙飞船一共用了18台姿态控制推进器。这是冗余设计思想的又一个体现（“猎鹰”9号火箭的一级9台发动机也是冗余设计）。18台推进器中，任意2台出现故障，都不会明显影响“龙”飞船的姿轨控能力，飞船可继续安全地执行任务。

　　“龙”飞船内的直流供电分为28伏和120伏两种。飞船的供电来源以太阳能为主。在太空中展开后，“龙”飞船的一对太阳能电池帆板能够为飞船提供1 500瓦的平均功率（峰值功率4 000瓦）。

　　“龙”飞船的增压货舱顶部有1个边长为1.27米的正方形舱门。这个门对于这个个头儿的飞船来说，算是很大了。其面积为“进步”号无人货运飞船的2.5倍以上。这个设计方便了大型空间实验设备的进出。

　　一臂之力

　　“龙”飞船是如何与国际空间站对接的呢？有趣的是，“龙”飞船并没有使用经典的APAS-89异体同构周边式对接系统，也没有用LIDS低冲击对接系统，而是充分借助了国际空间站的能力：用空间站的机械臂将自己抓住，然后慢慢与空间站对接。这个思路省去了太多中间过程，不过对国际空间站的航天员来说，压力还是蛮大的。

　　不过，“龙”飞船在对接过程中并不是什么都不做的。除了要维持自身的轨道和姿态稳定之外，还要时刻向国际空间站的航天员提供自身与空间站的相对距离、相对速度和姿态等信息。而这些，是由“龙”飞船的龙眼系统提供的。

　　当一个国家或一个公司的航天运输系统发展到一定程度的时候，其航天任务内容中就会有大量未雨绸缪提前规划的事情。比如在“龙”飞船执行任务之前，NASA和太空探索公司就趁航天飞机尚未退役的时候，借助航天飞机对“龙”飞船的对接辅助系统进行了测试。2011年2月24日，“发现”号航天飞机在执行航天飞机第133次任务（退役前的倒数第3次任务）时，上面搭载了“龙”飞船系统的龙眼系统。

　　“龙”飞船上的龙眼系统本质上是一套激光雷达。激光雷达对物体距离的测量与通常所说的雷达类似，都是通过测量发送和接受到的脉冲信号的时间间隔来计算物体的距离。由于原理上的相似性，尽管雷达的准确定义是使用微波或无线电波等波长较长的电磁波进行测距的设备，但是激光雷达这一术语仍然被广泛使用。

　　另外，商业航天的发展也促使国际空间站进行升级改进。在“龙”飞船给国际空间站的货运任务中，第9次任务装载的是IDA 2对接环。这个对接环专门用来改善商业航天公司的飞船与国际空间站的对接情况。