货运飞船家族大扫描

　　货运飞船家族大扫描

　　邢强

　　（原载《太空谈索》杂志2017年第5期）

　　2017年4月20日，中国第一艘货运飞船“天舟一号”发射升空，并将开展一系列试验。未来，“天舟”货运飞船将承担起为中国空间站运送货物、补给燃料的使命。

　　货运飞船作为载人航天工程中的一环，承担着重要的职责和使命。在中国“天舟一号”升空之际，回顾目前世界上几种主要货运飞船的发展历程，了解其技术特点，分享其成功经验，对中国货运飞船的发展或许能提供某些有益的借鉴。

　　“进步号”：苏联留给全人类的太空货船

　　作为一款发展最早、技术上最为成熟、改进型号最多、亲眼见证了“礼炮”6号、“礼炮”7号、“和平”号和国际空间站等大型航天器的成长历程的飞船，进步号是值得我们送上祝福的。

　　总体设计

　　“进步”号货运飞船的发展源自苏联的“联盟”号载人飞船项目。“联盟”号飞船是技术比较成熟、运营情况比较靠谱的一款载人飞船。早期的事故让设计师和工程师对飞船的安全与可靠方面的性能更为用心。随着苏联与俄罗斯大量太空探索项目的遍地开花，“联盟”号飞船也逐渐成长为一个庞大的谱系。

　　空间站的发展，离不开能够为空间站补充燃料、食物和饮用水以及实验设备的太空货船。如果把载人飞船的生命保障系统拿掉，把用于安全返回地面的系统也剔除的话，会节省出大量重量和空间，为运货提供方便。由此，苏联无人货运飞船的发展计划开始实施，并随着苏联空间站项目的发展而稳步推进。系出“联盟”号载人飞船同门的“进步”号无人货运飞船，自然也是联盟谱系中的一员。“进步”号无人货运飞船是由“联盟”7K-OK的这一支脉发展而来的。而后来的“进步”M无人货运飞船则与“联盟”T载人飞船的技术有很大关联。

　　“进步”号无人货运飞船采用经典3舱布局，从头到尾，依次为加压货舱、燃料舱和推进器舱。

　　早期的进步号货运飞船，发射质量在7.021吨至7.249吨之间（由具体的载货情况决定），最大载货重量为2.3吨（“进步”1号到“进步”23号）或2.5吨（“进步”24号到“进步”42号）。

　　1978年1月20日，第一艘“进步”号无人货运飞船搭乘R-7系列运载火箭发射升空。这款火箭后来更广为人知的名字是“联盟”火箭。“进步”号无人货运飞船与“联盟”号载人飞船使用同样的火箭发射。

　　“进步”号飞船长7.94米（同时代的“联盟”飞船长7.4米），比“联盟”飞船稍长，这也是外观上两种飞船的一种区别：“进步”号更为苗条一些。两种飞船的核心舱段的直径都是2.2米。不过，到后来的“进步”MS飞船的时候，“进步”的长度减小到了7.23米，比起很长一段时期都维持在7.48米的“联盟”飞船来说，短了一些。

　　“进步”号飞船的推进系统采用偏二甲肼/四氧化二氮液体燃料体系。其主发动机的燃烧室压力为0.88MPa，拥有2.95千牛的推力。其轨道控制发动机可在太空中工作890秒。。

　　不断进步

　　如果不持续进行改进，不能让性能持续进步的话，那就实在对不住“进步”这个名字了。而实际上，“进步”号飞船的改进的确是持续不断的。

　　在基本型“进步”号无人货运飞船发射了42艘之后，时间来到了1990年5月份。随着“和平”号空间站的逐步壮大，它对货运飞船的要求也就越来越高。“进步”M飞船的改进计划应运而生。

　　“进步”M飞船的货舱容积为7.6立方米（基本款“进步”号为6.6立方米），拥有2.6吨的上行货运能力（基本款“进步”号为2.5吨）。而制导控制系统的升级更是极大地增强了“进步”号飞船的在轨飞行能力：由原来的自主飞行3天的能力跃升为自主飞行30天。

　　就在“进步”号货运飞船得到升级，准备大力推进苏联太空探索事业发展的时候，红色帝国轰然倒塌，空留“和平”号空间站与“进步”号飞船在太空中孤零零地漂浮。不过，“进步”M飞船还是坚强的，它继续为“和平”号空间站服务。

　　“进步”M飞船一共为“和平”号空间站运送了43次物资。可以说，如果没有“进步”号飞船，“和平”号空间站是很难在轨维持正常运营的。苏联不在了，不过苏联留下来的这款小飞船与已显老态的“和平”号空间站依然在支撑着那些曾经无比辉煌的太空梦想。

　　“进步”号系列无人货运飞船为“礼炮”6号、“礼炮”7号以及“和平”号空间站执行了85次任务，全部发射成功，任务完成得不错，仅在1994年、1996年和1997年出现了3次对接问题。

　　从2000年8月开始，“进步”号飞船开始积极参与国际空间站的建设。世界标准时间2000年8月8日20点12分56秒，“进步”M1-3货运飞船对接在“星辰”号上。星辰号是国际空间站的核心舱段，通常又被称作国际空间站的俄罗斯舱。从这时起，“进步”号货运飞船开始获得NASA的官方编号。为了向老前辈致敬，“进步”号在NASA序列中保留了进步这个名字。不过，编号有所变化。“进步”M1-3货运飞船的NASA序列为“进步”1号，之后的飞船编号，以此类推。

　　货运清单

　　进步货运飞船的货舱内，液体、固体货物各自会有独立的包装，并且所有的货物包装都有防止乱跑的固定装置，看上去，还是很有序的。以下为某次进步号货运飞船执行任务时的清单，我们可以由此来得知该飞船的货运能力和通常的货运内容。

　　燃料舱有1175千克货物：705千克空间站所需燃料；420千克水；28千克压缩氧气；22千克压缩空气。

　　加压货舱有1230千克货物：318千克食品（另附餐巾纸、食物残渣收集袋）；273千克水处理设备；148千克公共卫生用品（厕纸、固体排泄物袋子、垃圾袋、固液分离泵）；135千克个人卫生用品（内衣裤、药品、手持空气质量监测仪、清洗用品、急救包）；19千克温度控制设备（另附空气滤芯、替换的管路）；78千克电池设备；19千克气罐；22千克导航控制设备备件；23千克维护工具套件；

　　31千克私人物品（便携式播放器、电池、信封）；15千克科学实验设备；5千克整理袋；83千克曙光号货舱替换设备；39千克空间站热交换器替换部件；22千克美国宇航员货物。

　　燃料舱1175千克货物+加压货舱1230千克货物=2405千克货物。

　　“进步”号货运飞船，展示了苏联太空探索技术的另外一面。在这里，对太空的向往不再是像N-1火箭那样的近乎疯狂，也不像“能源”火箭和“暴风雪”号航天飞机那样给人留下无限的唏嘘与感慨。不再难以复制，也不再无法预知，“进步”号货运飞船以她的157次发射和出色的任务表现把踏实肯干、低调靠谱的精神展示得淋漓尽致。