神舟系列飛船采用三艙布局，目前的使用記錄表明它是一種合理的結(jié)構(gòu)，也能夠滿足未來載人空間站的需求。

神舟系列載人飛船的基本設(shè)計

中國自921載人工程正式啟動以來，一步一個腳印踏踏實實地推進載人航天技術(shù)的發(fā)展。1999年完成神舟飛船首次發(fā)射，2003年神州五號任務(wù)進行了首次載人飛行，2005年神州六號任務(wù)實現(xiàn)雙人載人飛行，2008年神舟七號任務(wù)實現(xiàn)多人載人飛行和出艙行走。到了今年三四季度，天宮一號目標飛行器和神舟八號飛船將陸續(xù)發(fā)射，進行首次交會對接試驗。在神舟八號與天宮一號完成空間交會對接試驗后，神舟系列載人飛船才算基本定型。

神舟載人飛船設(shè)計上為三艙式結(jié)構(gòu)，從前到后分別為軌道艙、返回艙和推進艙，其最大直徑分別為2.2米、2.4米和2.8米。神舟飛船的軌道艙呈圓柱形，空間比返回艙更大，從神舟六號飛船起，航天員除了升空和返回時，其他時間都在軌道艙內(nèi)生活和工作。在返回艙分離再入后，軌道艙仍可獨立進行半年的軌道飛行，這段時間可以進行對地遙感、空間環(huán)境探測和一系列自動化的太空實驗。返回艙呈鐘形結(jié)構(gòu)，是飛船的控制中心，也是航天員再入返回的座艙。由于體積緊湊，現(xiàn)有技術(shù)下可以做到比航天飛機高得多的整體結(jié)構(gòu)強度，使航天員再入時有更高的安全系數(shù)。推進艙又稱動力艙或是服務(wù)艙，呈圓柱形用于安裝推進系統(tǒng)發(fā)動機和推進劑，飛船的電源、通信以及生命保證系統(tǒng)和環(huán)境控制，所有神舟飛船推進艙外都有太陽翼，用于提供電力供應(yīng)。

與天宮一號進行對接的神舟八號想象圖，按照計劃，今年的神舟八號任務(wù)結(jié)束后，神舟系列才算完成基本定型。

神舟八號任務(wù)后將完成基本定型

2008年發(fā)射的神舟七號飛船全長9.19米，質(zhì)量約為8噸。比起之前的神舟系列飛船，神舟七號的最大改變是將軌道艙改為氣閘艙，用于支持航天員出艙活動。神舟系列載人飛船的主要功能是向空間站輸送人員、及少量物資，所以預(yù)料之后的神舟飛船會保留氣閘艙設(shè)計，用作航天員出艙、航天員轉(zhuǎn)移到空間站的中間艙段，并兼?zhèn)浯娣派倭肯蚩臻g站輸送物資的艙段。

今年第四季度發(fā)射的神舟八號飛船還會增加與空間站對接的“異體同構(gòu)周邊”對接裝置（APAS），及對接時所需的跟蹤測量設(shè)備。“異體同構(gòu)周邊”中“異體同構(gòu)”的意思是，對接的兩個航天器所安裝的對接機構(gòu)有著相同的構(gòu)造，“周邊”是指對接機構(gòu)安裝在來往通道的周邊。比起俄羅斯聯(lián)盟號載人飛船所采用的“針錐”式對接裝置，“異體同構(gòu)周邊”對接裝置的優(yōu)點是航天器既可作主動方，也能作被動方，這一點對空間救援特別重要。盡管增加了對接機構(gòu)，但神舟八號不再攜帶神舟七號上的伴隨小衛(wèi)星，所以其長度估計與神舟七號差不多、甚至略短。

需要強調(diào)指出的是，神舟八號任務(wù)之后，神舟系列載人飛船才算正式完成研制試驗過程、基本定型，從1992年至2011年總共花費約20年時間。神舟九號應(yīng)該是正式的量產(chǎn)型載人飛船，具備標準的運輸3人飛行7天，并進行空間交會對接的能力。

天宮一號空間站模型，未來的中國貨運飛船將直接使用天宮一號的總體布局，可節(jié)省設(shè)計和建造成本。

作為第三個自主掌握載人航天技術(shù)的國家，中國還將發(fā)展空間實驗室和貨運飛船，為未來空間站的建設(shè)奠定技術(shù)的基礎(chǔ)。今年三季度發(fā)射的天宮一號目標飛行器最大直徑3.35米，長度9米以上，質(zhì)量約8.5噸。目前官方有關(guān)貨運飛船的介紹較為簡單，技術(shù)細節(jié)并不清楚。但根據(jù)原載人航天工程總設(shè)計師、工程院院士王永志在《實施中國載人空間站工程推動載人航天事業(yè)科學發(fā)展》一文中的論述，貨運飛船和空間站艙段將充分利用空間實驗室的研制成果，再綜合其他資料分析，中國的貨運飛船應(yīng)該是以天宮系列空間實驗室為基礎(chǔ)改進而來。

根據(jù)介紹，中國貨運飛船總質(zhì)量約13噸，貨運能力在5.5~6噸之間，具備為空間實驗室和空間站補給推進劑、補充液態(tài)水和空氣，并提供廢棄物存放空間。中國貨運飛船也應(yīng)具備類似歐空局自動轉(zhuǎn)移飛行器、俄空局進步貨運飛船那樣為空間站調(diào)整軌道的能力。

蘇聯(lián)/俄羅斯聯(lián)盟載人飛船，出自偉大的設(shè)計師科羅廖夫之手，是當今最為成功的載人飛船家族。

進步貨運飛船設(shè)計基于聯(lián)盟系列，雖然歷經(jīng)改進，其運力在目前已經(jīng)顯得力不從心。

說起中國載人航天工程的載人/貨運飛船，俄羅斯是繞不過去的話題。通過1996年簽訂的《中華人民共和國政府和俄羅斯聯(lián)邦政府關(guān)于在載人航天領(lǐng)域進行合作的協(xié)議》以及一系列更早的合作協(xié)議，中國載人航天921工程得到了大量了解借鑒俄羅斯載人航天技術(shù)的機會，對神舟飛船的設(shè)計可能起到了很大的影響。俄羅斯載人航天系統(tǒng)目前使用的飛船主要是聯(lián)盟系列載人飛船和進步系列貨運飛船，均使用傳統(tǒng)的針-錐(Probe-Drogue)對接裝置。

聯(lián)盟號載人飛船

聯(lián)盟飛船經(jīng)歷數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展到聯(lián)盟TMA和TMA-M型號，聯(lián)盟TMA-M飛船在電子設(shè)備上進行了升級，更換了老舊的計算機，整體質(zhì)量降低了70千克，第一艘飛船TMA-01M于2010年10月8日發(fā)射。聯(lián)盟TMA-M飛船長度約7米，最大直徑2.7米，起飛質(zhì)量7220千克，3人時攜帶170千克載荷，最大著陸質(zhì)量2900千克。飛船設(shè)計飛行壽命14天，空間站駐留壽命200天。

進步號貨運飛船

進步飛船自1978年首次以來也經(jīng)歷一次次升級，目前的飛船型號為進步M-01M飛船，這是2008年后啟用的型號，長度約7.2米，最大直徑2.7米，起飛質(zhì)量約7.2噸，最大上行貨物運載量約2.6噸。進步系列貨運飛船除了運輸補給品、推進劑和水給空間站，還有提升空間站軌道高度的能力。在歐空局的自動轉(zhuǎn)移飛行器服役前，國際空間站的軌道調(diào)整基本依賴于進步號貨運飛船完成。

中俄載人/貨運飛船對比

中國神舟系列載人飛船雖然在設(shè)計時對俄羅斯聯(lián)盟飛船有所參照，但神舟飛船的尺寸和重量均有所增加。神舟飛船全長9.13米、最大直徑2.8米、質(zhì)量約8噸；而聯(lián)盟飛船長度約7.2米，最大直徑2.7米，起飛質(zhì)量約7.2噸。尺寸、質(zhì)量增加使得神舟飛船擁有更寬敞的載人和設(shè)備布置空間，另外神舟是新設(shè)計的飛船，各類設(shè)備的體積和重量都會比聯(lián)盟有所縮小。

中國貨運飛船則要比俄羅斯進步號貨運飛船先進得多。中國貨運飛船改進自天宮系列空間實驗室，全長9米以上、最大直徑3.35米、質(zhì)量13噸、最大上行貨物運載量達到6噸。而俄羅斯進步號貨運飛船是以聯(lián)盟號載人飛船為基礎(chǔ)，長度約7.2米，最大直徑2.7米，起飛質(zhì)量約7.2噸，最大上行貨物運載量約2.6噸，運載能力要弱得多。

目前中美俄主要的客貨運飛船和航天飛機的尺寸與性能比較。航天飛機在任何一項性能上都遙遙領(lǐng)先與它的競爭對手們。不過由于發(fā)射成本高昂和兩次機毀人亡的事故后，航天飛機早早退出了歷史舞臺。

歐空局的ATV貨運飛船除了能攜帶7.6噸的物資，還自帶4.6噸推進劑，用于幫助國際空間站變軌。

日本HTV貨運飛船，對接口采用美國的CBM標準，直徑遠大于俄式設(shè)計，可向空間站內(nèi)輸送大件貨物。

雖然進步系列貨運飛船在俄羅斯載人航天史和國際空間站的發(fā)展史上起到了至關(guān)重要的作用，但進步貨運飛船本身基于聯(lián)盟飛船改進而來的原始設(shè)計還是太老舊了，性能也不盡人意。

歐洲ATV貨運飛船

歐空局獨立啟動了自動轉(zhuǎn)移飛行器(ATV)貨運飛船的研制，ATV的對接裝置大量使用了俄羅斯針-錐對接裝置的硬件，但在傳感器和交會對接算法上有大量自己的特色。更重要的是ATV使用阿麗亞娜5火箭發(fā)射，最大起飛質(zhì)量高達20.75噸，最大上行貨運能力高達7667千克。ATV可運載的貨物包括普通加壓貨物，水和空氣以及常溫推進劑，在7667千克的最大貨運能力中包括5500千克的加壓貨物，840千克的水、100千克的空氣和860千克的偏二甲肼-四氧化二氮推進劑。ATV貨運飛船還有提升空間站軌道的能力，本身自帶高達4600千克的混肼-混合氧氮(MMH-MON)推進劑用于推進國際空間站。

雖然ATV飛船建造加上發(fā)射費用的高達數(shù)億歐元的價格極其昂貴，但對比它的貨運能力之后費效比并不比俄羅斯進步飛船低，如果考慮到4.6噸的推進劑用于空間站變軌，綜合費效比恐怕更為出色。何況ATV是歐空局自己的項目，積累了自身的工程技術(shù)和使用經(jīng)驗，并具備發(fā)展為載人飛船的潛力。

日本HTV貨運飛船

類似于歐空局，日本宇宙研究開發(fā)機構(gòu)(JAXA)也研制了自己的貨運飛船H-II火箭轉(zhuǎn)移飛行器(HTV)，日本原定使用液體助推器的H-IIA系列火箭發(fā)射HTV，不過最后在可靠性和預(yù)算限制的壓力下改用4枚固體助推器的H-IIB火箭。HTV貨運飛船對接使用美國研制的通用對接裝置(CBM)標準，在交會對接的傳感器、通訊和算法上使用自己的設(shè)計。CBM對接裝置的內(nèi)部直徑要遠大于俄羅斯的針-錐對接裝置，因此可以運輸更大的加壓貨物，如國際標準有效載荷機柜(ISPR)。

由于H-IIB火箭高達16.5噸的國際空間站圓軌道發(fā)射能力，HTV的最大發(fā)射質(zhì)量也是16.5噸。HTV貨運飛船的運載能力也相當出色，截止HTV-2飛船已經(jīng)具備了高達6噸的上行貨運能力，尤其是HTV使用模塊化設(shè)計分為加壓貨艙和非加壓貨艙，具備大件非加壓貨物的運送能力，是航天飛機退役后非加壓貨物運輸?shù)奈ㄒ贿x擇，并和進步飛船、ATV一起支撐起國際空間站貨運的重任。根據(jù)JAXA的規(guī)劃，HTV任務(wù)到2015年后將升級HTV飛船為HTV-R，具備攜帶貨物返回地面的能力，不過目前尚未選定確切的方案。

美國私營航天公司SpaceX的龍式載人飛船，計劃替代航天飛機向國際空間站運送人員，一次可搭乘7人。

龍式飛船的貨運型號，可向國際空間站運送6噸物資，并可攜帶3噸物資返回地球。

美國亞特蘭蒂斯號航天飛機已經(jīng)在7月21日返回地面，完成了最后一次航天飛機任務(wù)，美國迎來載人航天空窗期。俄羅斯媒體對此宣傳航天飛機時代結(jié)束，聯(lián)盟時代開始，自然令美國人群情激昂。美國航天網(wǎng)nasawatch的評論提到：“用不了多久，美國飛船就可以做一切聯(lián)盟飛船可以做的工作，而且又好又便宜。(All too soon, American spacecraft will do everything Soyuz does - and more - and will do so much better - and cheaper)。”

龍式與天鵝座貨運飛船

美國人當然不是憑空生出的信心，在航天飛機退役前美國航空航天局就啟動了商業(yè)貨運和商業(yè)載人航天的項目，2008年已經(jīng)與SpaceX和Orbital公司簽訂了商業(yè)貨運合同，目前商業(yè)載人航天項目的進展也相當順利。SpaceX公司將為國際空間站貨運補給提供龍式（Dragon）貨運飛船，龍式飛船使用SpaceX研制的獵鷹9（Falcon 9）火箭發(fā)射，全長6.1米最大直徑3.7米，自重約4噸，但最大上行貨運能力高達6噸，下行貨運能力高達3噸，這實在是一個非常高的指標。

軌道科學公司的貨運飛船為天鵝座(Cygnus)，天鵝座飛船自身質(zhì)量為3.5噸，標準運載能力2噸、加強版達到2.7噸，使用軌道科學公司正在研制的金牛座2火箭發(fā)射。這兩種貨運飛船都將使用CBM標準對接裝置，從而具備更大尺寸的加壓貨物運載能力。

SpaceX公司的兩型飛船示意圖，二者基本使用同樣的基礎(chǔ)構(gòu)架，采用該公司自制的Falcon 9火箭發(fā)射，具有很大的成本優(yōu)勢。

載人飛船有4家企業(yè)投入競爭

目前商業(yè)載人航天項目的競爭還沒有決出最后的勝負，不過現(xiàn)在看來SpaceX的載人龍式飛船、波音公司的CST100飛船、內(nèi)華達山脈公司的升力體飛船追夢者(Dream Chaser)都非等閑之輩，技術(shù)上尤其是龍式和CST100并沒有多大問題，追夢者則要攻克全升力體飛船的再入飛行控制問題。這些載人飛船都具備了6人左右的載人能力，完全可以滿足國際空間站乘員組往返的需求。

除此之外，美國航空航天局仍在研制自己的多用途載人飛船(MPCV)，MPCV飛船實際上是原來星座計劃中獵戶座飛船的繼續(xù)發(fā)展，在尺寸、質(zhì)量和性能上基本保持一致，將用于美國航空航天局的載人深空探測如登陸小行星、載人登月和載人火星環(huán)繞飛行，同時作為國際空間站的緊急逃生飛船使用。MPCV飛船自重約20噸，具備運載6人往返國際空間站或是運載4人前往月球的能力，未來將用重型德爾塔4火箭測試發(fā)射。

聯(lián)盟火箭的原型，蘇聯(lián)/R-7家族至今已進行了約1740次發(fā)射，其中聯(lián)盟系列火箭在執(zhí)行載人發(fā)射中從未失過手，這種成熟度還不是中國長征2F的7射7成所能比較的。

中國載人/貨運飛船缺乏過人之處

對比世界現(xiàn)有和即將出現(xiàn)的各種載人和貨運飛船，神舟載人飛船和貨運飛船的性能都并不出眾。

在載人飛船方面，雖然神舟飛船要比老舊的聯(lián)盟飛船先進，但載荷性能基本一致，而且進行定型的神舟八號飛船尚未發(fā)射，可靠性還沒有進行充分驗證，完全無法和聯(lián)盟飛船上百次飛行任務(wù)相比。在聯(lián)盟飛船可以正常執(zhí)行任務(wù)的情況下，神舟飛船將很難獲得機會。而比較先進性，神舟飛船就遠遠不如美國正在研制的4種載人飛船——龍式、CST100、MPCV和追夢者了。這4款飛船都具備6人左右的載人能力，一次飛行任務(wù)可輸送一個完整的國際空間站乘員組，而神舟飛船則要2次。

貨運飛船方面，中國貨運飛船的上行貨運能力與歐洲ATV、日本HTV、美國龍式貨運飛船大致相當，高于俄羅斯的進步飛船和美國的天鵝座飛船。但中國貨運飛船要2015年甚至更晚才能首次發(fā)射，研制進度大大落后于Dragon和天鵝座，更不要說已經(jīng)投入使用的ATV、HTV。

中國難以參與國際空間站項目

所以，換位思考一下，雖然美國航天飛機退役了，但美、歐、俄、日現(xiàn)有和正在研制的載人/貨運飛船，完全可以滿足國際空間站運作的要求。中國載人/貨運飛船并沒有過人之處，想以承擔天地運輸任務(wù)的方式參與到國際空間站項目中去，是很難實現(xiàn)的。

另外，中國載人航天在可靠性上還需要得到進一步證明，長征2F火箭雖然7次發(fā)射7次成功，但它的原型長征2E火箭7發(fā)2敗的發(fā)射成功率并不高，絕不能掉以輕心，這方面中國運載火箭與創(chuàng)下133次連續(xù)成功發(fā)射記錄的俄羅斯聯(lián)盟號火箭實在有太大差距。

而相比載人航天飛行器技術(shù)，中國在空間科學研究方面，無論是理論研究或是實驗設(shè)備，都遠遠落后于國際先進水平，以研制新實驗艙段參與國際空間站項目是更難實行的方式。

與航天飛機相比，宇宙飛船可能非常簡陋。本質(zhì)上它就是一個大容器，擁有足夠強度、并安裝了必要設(shè)備，甚至大多是一次性的。不過，簡單的往往是最為有效的，它們承擔了載人航天行動中大部分搬運工作，如今，航天飛機的歷史已經(jīng)謝幕，而飛船的家族依然繁榮。

中國神舟系列載人飛船在發(fā)展之初曾借鑒俄羅斯成熟的載人航天技術(shù)，但青出于藍勝于藍，神舟載人飛船的技術(shù)水平比起聯(lián)盟飛船有所提高，而貨運飛船各項指標均明顯優(yōu)于俄羅斯進步號貨運飛船。

但神舟飛船至少要等神舟八號發(fā)射、與天宮一號進行首次空間交會對接試驗后，才能完成基本定型。中國飛船起步晚、發(fā)射次數(shù)過少，所以即便美國航天飛機退役，也不太可能參與到國際空間站任務(wù)中去。與此同時，美國、歐洲、日本也在發(fā)展多款先進載人、貨運飛船，中國神舟、以及未來的貨運飛船在技術(shù)上難以與之競爭。（文/張雪松 黃治茂）