長(zhǎng)征火箭“三兄弟”并肩作戰(zhàn)，各顯神通搭建中國(guó)空間站

長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭（CZ-2F）是我國(guó)第一種為載人航天研制的高可靠性、高安全性的運(yùn)載火箭。與其它火箭相比，增加了2個(gè)新系統(tǒng)，即：逃逸系統(tǒng)和故障檢測(cè)處理系統(tǒng)。火箭全長(zhǎng)58.34m，起飛重量479.8噸。芯級(jí)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(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭于1999年首飛，2003年發(fā)射了神舟五號(hào)載人飛船，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)人飛天夢(mèng)想。發(fā)射神舟七號(hào)飛船后，為了滿足交會(huì)對(duì)接任務(wù)的需要，火箭進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。此后又成功發(fā)射了天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室以及神舟八號(hào)、九號(hào)、十號(hào)、十一號(hào)載人飛船。

目前，長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭是我國(guó)唯一一種載人運(yùn)載火箭。

長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭（CZ -7）是為滿足我國(guó)載人空間站工程發(fā)射貨運(yùn)飛船的需求，全新研制的新一代高可靠、高安全的中型運(yùn)載火箭?；鸺捎谩皟杉?jí)半”構(gòu)型，總長(zhǎng)53.1米，芯級(jí)直徑3.35米，捆綁4個(gè)2.25米的助推器，起飛質(zhì)量約597噸。

2016年6月25日，長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)首飛成功，拉開了中國(guó)載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)的序幕。2017年4月20日晚，長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭在海南文昌發(fā)射場(chǎng)，成功將天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。

長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭（CZ-5B）是我國(guó)近地軌道運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭，承擔(dān)我國(guó)空間站艙段發(fā)射任務(wù)。目前正在研制，計(jì)劃明年首飛。

放眼全球，世界各主要載人航天大國(guó)都提出了發(fā)展新一代載人飛船的設(shè)想或計(jì)劃，其中俄羅斯有聯(lián)邦飛船，美國(guó)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。可以說(shuō)，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(shì)。

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(hào)飛船和美國(guó)的水星飛船，這一代飛船的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，其核心任務(wù)是實(shí)現(xiàn)人類進(jìn)入太空的夢(mèng)想，分別采用了兩艙和單艙的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)天地往返和單人多天在軌停留。

蘇聯(lián)的上升號(hào)飛船和美國(guó)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(shí)現(xiàn)了多人同時(shí)進(jìn)入太空的目標(biāo)，并驗(yàn)證了人類第一代艙外活動(dòng)技術(shù)。值得一提的是，雙子星飛船還驗(yàn)證了交會(huì)對(duì)接技術(shù)。

蘇聯(lián)/俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)飛船和美國(guó)的阿波羅飛船，以及中國(guó)的神舟飛船是人類發(fā)展的第三代飛船，這些飛船可實(shí)現(xiàn)天地往返、多人多天在軌駐留、交會(huì)對(duì)接和艙外活動(dòng)等多種功能，均可作為長(zhǎng)期在軌運(yùn)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(shí)的“救生艇”。

回顧人類過(guò)去三代載人飛船的發(fā)展，采用多艙設(shè)計(jì)這一理念已經(jīng)固定下來(lái)，不論是采用指令艙和服務(wù)艙的兩艙設(shè)計(jì)，還是采用軌道艙、返回艙、推進(jìn)艙的三艙設(shè)計(jì)，最終只有一個(gè)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(duì)運(yùn)載火箭能力的要求。

進(jìn)入新世紀(jì)，各航天大國(guó)越來(lái)越意識(shí)到飛船主要是作為乘組的天地往返運(yùn)輸工具，不要賦予它太多的其他功能。因此，從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)上并不主張載人飛船完成太多的獨(dú)立在軌任務(wù)。

對(duì)于近地軌道的載人航天活動(dòng)來(lái)說(shuō)，由于其核心是空間站任務(wù)，因此新一代飛船的設(shè)計(jì)思想是以最小的代價(jià)運(yùn)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(guò)去航天飛機(jī)的乘組運(yùn)輸能力相當(dāng)，但新一代飛船的重量卻不到航天飛機(jī)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(jiǎn)單地增加了1倍。

因?yàn)樘斓赝颠\(yùn)輸任務(wù)是整個(gè)載人航天活動(dòng)中最為危險(xiǎn)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(shí)可以互為備份，確保安全。但這樣的話就只留下一個(gè)席位給載荷專家、任務(wù)專家或其他乘客。

像國(guó)際空間站這樣的龐然大物可以同時(shí)駐留6名航天員，每次3人往返的限制條件對(duì)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(yùn)送6~7人，這樣就可以運(yùn)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(guó)研制的新一代載人飛船還有一個(gè)突出特點(diǎn)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(jì)，推進(jìn)艙或服務(wù)艙沒有配置防熱材料，在完成離軌機(jī)動(dòng)后拋棄，可重復(fù)使用的是飛船的返回艙或指令艙。

近年來(lái)，各國(guó)防熱材料都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在性能方面已經(jīng)與前三代飛船和航天飛機(jī)相比有了更大的提升。鑒于航天飛機(jī)在成本控制方面的教訓(xùn)，各國(guó)新一代載人飛船都在設(shè)計(jì)上盡量簡(jiǎn)化從回收到再次使用的檢測(cè)、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(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行檢修，可以以最小的代價(jià)和最短的時(shí)間再次投入使用。這對(duì)于擴(kuò)大人類在近地軌道空間的活動(dòng)規(guī)模非常有意義。

由于人類載人航天的重點(diǎn)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(jì)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(jì)大多能夠承受以第二宇宙速度從外太空返回地球時(shí)劇烈的加熱，還能在遠(yuǎn)離地球磁場(chǎng)時(shí)為航天員提供更多的輻射屏蔽和防護(hù)，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(dòng)在太陽(yáng)系的延伸做著積極的準(zhǔn)備。