2023年國外載人航天發展綜述_風聞

來源：中國載人航天

2023年，國外載人航天領域共開展13次發射任務，其中包括5次載人飛船發射任務、8次貨運飛船發射任務。美國“載人龍”（Crew Dragon）飛船開展3次載人任務，“貨運龍”（Cargo Dragon）飛船開展3次貨運任務，“天鵝座”（Cygnus）飛船開展1次貨運任務；俄羅斯“聯盟MS”（Soyuz MS）飛船執行1次載人任務、1次無人救援任務，“進步MS”（Progress MS）飛船執行4次貨運任務。另外，太空船二號（Space Ship Two）在2023年執行載人亞軌道飛行任務6次。

2023年，國外載人航天繼續快速發展。美國持續推進“星際客船”（Starliner）、“追夢者”（Dream Chaser）太空飛機等多型運輸系統研製工作，美國載人和貨物運輸能力有望進一步提升；為國際空間站退役制定離軌方案，展望後國際空間站時代向商業空間站過渡；圍繞“阿爾忒彌斯”（Artemis）計劃後續任務開展大量工作，但載人登月進度不及預期。俄羅斯艙段故障頻發，俄羅斯政府同意國際空間站延壽至2028年，展望後國際空間站時代向俄羅斯軌道服務站（ROSS）過渡；飛船與火箭研製進度嚴重遲滯，載人登月目標遙遙無期。歐洲持續參與國際空間站運營，積極投入“阿爾忒彌斯”計劃分系統研製工作，同時探索本土載人航天發展路徑。印度加入《阿爾忒彌斯協定》，依靠國際合作加快發展載人航天技術。

一、近地軌道載人航天活動

●多型載人與貨運飛船項目推遲，近地軌道運輸能力後續有望增強

**波音公司（Boeing）負責研製的商業載人飛船“星際客船”在2023年經歷多次發射推遲。**美國國家航空航天局（NASA）和波音公司早在2023年1月就完成了“星際客船”與航天員的綜合演練，計劃於2023年4月完成“星際客船”首次載人飛行測試（CFT）。然而由於“星際客船”降落傘認證超期，需要增加一次地面測試，首次載人飛行測試推遲至2023年7月。NASA認為降落傘系統並無任何隱患，只需要檢查所有數據並進行比對，確認降落傘系統可以在飛行任務緊急中止時按照預定程序安全、可靠地運行。2023年5月，NASA航空航天安全諮詢小組（ASAP）呼籲對“星際客船”問題進行深入調查。除了降落傘認證，ASAP還提出了飛船集成軟件測試的開放風險以及電池側壁破裂等問題。

2023年6月，NASA和波音公司再次推遲“星際客船”首次載人飛行測試，並宣佈發現的兩個新問題：一是降落傘系統中的軟連接部件的載荷極限低於預期值，導致降落傘系統的整體安全係數降低；二是用於包裹飛船線束的膠帶存在易燃風險，且此種膠帶在“星際客船”上廣泛使用。

根據最新動態，**“星際客船”首次載人飛行測試任務將於2024年4月進行，將兩名航天員送往國際空間站，實施約7天的對接與駐留任務。**首次載人飛行測試任務的目標是測試“星際客船”從發射、對接空間站到返回地球的端到端能力。若任務成功，則意味着“星際客船”將正式通過NASA認證，美國擁有第二家商業乘組運輸供應商，與SpaceX公司的“載人龍”飛船交替飛行。

▲“星際客船”（來源：NASA）

**在貨物運輸系統方面，塞拉航天公司（Sierra Space）完成其首個“追夢者”太空飛機堅韌號（Tenacity）的下線工作，計劃最快在2024年4月將太空飛機發射到國際空間站。**首次任務中，“追夢者”將運送超過3538kg的貨物，在空間站停留約45天，並在與空間站對接前完成一系列近場和遠場演示。根據NASA在2016年授予的第二輪商業補給服務（CRS-2）合同，“追夢者”將至少進行7次國際空間站貨運任務。除了貨運版的“追夢者”外，塞拉航天公司還計劃推出載人版，以及為未指明的國家安全應用開發單獨版本。

▲首艘“追夢者”太空飛機（來源：Sierra Space）

●美國提前制定國際空間站離軌方案，向商業空間站過渡

NASA在2024財年預算中申請了1.8億美元用於開發國際空間站結束運營後的離軌能力，首次提出將從航天工業界採購用於國際空間站離軌操作的航天器，為使用俄羅斯進步號貨運飛船離軌的計劃提供冗餘。NASA將授出競爭合同，用於航天器設計、研製、建造、發射和在軌運行，確保屆時國際空間站的安全離軌和受控再入，NASA預計在此項目上的支出略低於10億美元。

該航天器被命名為**“美國離軌飛行器”（USDV）**，計劃停靠在國際空間站和諧號（Harmony）節點艙的前向端口並對空間站進行受控再入。USDV將在國際空間站再入的前一年與其進行交會對接，確保有足夠的時間進行在軌測試和檢測。

同時，**NASA在2023年繼續支持“商業近地軌道目的地”（CLD）等商業空間站項目開發。**NASA目前正在資助兩個商業空間站團隊的設計工作，一個由藍源公司（Blue Origin）和塞拉航天公司領導，另一個由旅行者太空公司（Voyager Space）領導。CLD項目另一參與方諾格公司宣佈放棄自身的商業空間站開發計劃，並將與旅行者太空公司聯合完成商業空間站項目。除了CLD計劃資助的商業空間站方案，美國初創公司Vast宣佈最快將於2025年8月發射該公司商業空間站首個模塊港灣-1（Haven-1）。NASA同時計劃將進入地球軌道的“星艦”（Starship）改造成為近地軌道空間站，SpaceX公司表示可以將“星艦”飛船的推進劑貯箱改裝為供航天員居住的空間，使得“星艦”空間站的可居住容積達到1000m3，超過國際空間站總容積。

●俄羅斯同意繼續延壽國際空間站，圍繞工程後期開展工作

2023年4月，俄羅斯航天國家集團（Roscosmos）正式致函參與國際空間站的其他航天機構領導人，告知俄羅斯政府已同意國際空間站延壽至2028年。

此前俄羅斯多次計劃退出國際空間站項目，理由是俄羅斯缺少需要在空間站進行的研究，以及空間站艙段存在老化問題。2023年國際空間站俄羅斯艙段事故頻發，2023年2月，俄羅斯以全自動模式發射無人的聯盟MS-23飛船前往國際空間站，代替發生冷卻劑泄漏的聯盟MS-22飛船將航天員送回地球；同月，俄羅斯進步MS-21貨運飛船也出現了與聯盟MS-22飛船類似的冷卻劑泄漏故障；2023年10月，俄羅斯段科學號（Nauka）多功能實驗艙的一個散熱器開始泄漏冷卻劑。俄羅斯在一年內發生了3起涉及俄羅斯空間站硬件的類似事件。

俄羅斯艙段80%的設備已經超過了使用壽命，俄羅斯航天員在國際空間站的維修維護上耗費的時間已經超過了用於開展科學實驗的時間。俄羅斯總統普京在2023年10月表示，俄羅斯新空間站應該於2027年在軌運行。延壽國際空間站只是臨時性的解決辦法，而新空間站將成為俄羅斯探索宇宙的前哨，最大限度地維護俄羅斯的安全和經濟利益。

新俄羅斯軌道服務站分兩個階段建造。第一階段第一個模塊科學動力艙（NEM）計劃在2027年底前發射，節點艙、氣閘艙、核心艙和載荷艙預計在2028年至2030年陸續發射，空間站整體建設預計2032年完成。在第二階段建設中，將引入可展開的艙段，以摺疊狀態入軌，在軌展開後與空間站對接，該艙段可放置小半徑離心機。

二、載人月球探測計劃

**●**持續推進“阿爾忒彌斯”計劃，為載人繞月探測任務奠定基礎

美國於2022年完成Artemis-1無人繞月任務，在首次任務基礎上開展了大量分析工作，積極推進第二次載人繞月飛行任務。NASA於2023年3月宣佈，經過對Artemis-1任務的“空間發射系統”（SLS）、“獵户座”（Orion）飛船和“探索地面系統”（EGS）的數據分析，沒有發現會影響Artemis-2任務發射的重大問題。

在管理組織方面，NASA設立“從月球至火星”辦公室，以更好地實施在月球和火星的載人探索活動。辦公室將有助於NASA做好開展載人登陸月球乃至火星等一系列重要任務的準備，確保在月球表面實現長期駐留，為載人登陸火星奠定堅實基礎。

飛船方面，Artemis-1任務出現的最大問題是“獵户座”飛船乘員艙上的隔熱罩，飛船再入過程中隔熱罩上的燒蝕材料損耗高於地面測試和計算機模擬的預期值。此外，“獵户座”飛船服務艙的電流限制器存在異常開啓情況。

火箭方面，技術團隊啓動了首次任務後數據的初步評估，分析結果顯示SLS火箭的實際發射表現超過設計預期，完全能夠勝任載人繞月飛行任務。

載人月球着陸系統方面，NASA授予藍源公司價值34億美元的固定價格合同，落實該機構制定的**“**可持續月球開發”（SLD）計劃，為“阿爾忒彌斯”計劃開發第二型載人月球着陸器——“藍月”（Blue Moon）。根據合同，該型着陸器將在Artemis-5任務中為美國第3批登月航天員提供月球表面着陸服務，並在此任務前一年使用相同版本着陸器演示無人飛行測試（UFT）着陸。首次無人試飛將向月球表面運送3t貨物，並證明關鍵系統能力，包括BE-7發動機、低温流體動力和推進系統、航天電子設備、連續下行鏈路通信和精確着陸能力。

▲“藍月”載人月球着陸器示意圖（來源：Blue Origin）

航天員方面，NASA於2023年4月公佈了執行Artemis-2任務的航天員乘組名單，分別為來自美國的裏德·懷斯曼（Reid Wiseman）、維克多·格羅佛（Victor Glover）、克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）和來自加拿大的傑里米·漢森（Jeremy Hansen）。其中科赫將成為首位執行探月任務的女航天員，而格羅佛將成為首位執行探月任務的黑人航天員。

●關鍵系統研製進度滯後，如期實現載人登月目標風險加劇

美國政府問責局（GAO）於2023年11月發佈報告，指出NASA及其承包商面臨着載人着陸系統、航天服等項目研發的挑戰。因此，GAO認為Artemis-3載人登月任務將不早於2027年實施。

GAO認為當前面臨的挑戰如下：

**①激進的時間表。**載人着陸系統計劃在79個月內完成開發，這比NASA重大項目的平均用時短13個月，GAO認為比NASA重大項目的平均速度快一年以上是不現實的。

**②關鍵里程碑事件延遲。**截至2023年9月，載人着陸系統有8個關鍵里程碑事件推遲了至少6個月，延誤的部分原因是“星艦”集成飛行測試（IFT）推遲與失敗。

**③在軌加註技術進展有限。**SpaceX公司需要為登月任務開發在軌推進劑存儲和傳輸能力，該公司在這方面的技術只取得了有限進展。

**④航天服設計挑戰。**公理太空公司（Axiom Space）正在利用NASA先前的工作成果開發現代化航天服，但要解決設計挑戰仍有大量工作要做。

此外，NASA總監察長辦公室（OIG）還指出NASA需要改進與“阿爾忒彌斯”計劃國際合作夥伴之間的協調關係，解決諸如出口控制規則等障礙。截至2023年底，已有33個國家簽署《阿爾忒彌斯協定》，但OIG認為美國現行的出口控制會限制NASA與國際合作方之間的協作，進而對未來的協作形成障礙。

目前，NASA已宣佈將原定於2024年11月進行的Artemis-2載人繞月飛行任務推遲至2025年9月，將原定於2025年底進行的Artemis-3首次載人登月計劃推遲至2026年9月。

**俄羅斯在載人登月領域各項工作嚴重推遲。**在深空載人飛船研製方面，由於缺乏必要的基礎設施，俄羅斯航天國家集團於2023年11月宣佈，新型“雄鷹”（Orel）載人飛船的首飛時間由2025年推遲到2028年或2029年，大幅落後於最早2015年首飛計劃。在登月火箭研製方面，俄羅斯航天國家集團計劃在2024年恢復“葉尼塞”（Yenisei）重型運載火箭的設計，預計整個研製工作將需要8~10年的時間。該型火箭研製工作於2021年暫停，俄羅斯表示新火箭將使用最新技術，例如使用液氧甲烷燃料及可重複使用。飛船與火箭研製的嚴重遲滯代表俄羅斯制定的2030年登月計劃基本無法實現。

三、在國際合作基礎上推進本土載人航天發展的新態勢

**●**歐洲深化歐美合作關係，制定長期自主發展載人航天目標

在貨運飛船方面，歐洲航天局（ESA）於2023年11月宣佈，**將以競爭方式選擇歐洲企業建造一艘擬在2028年往返國際空間站的商業貨運飛船，為ESA後續啓動載人飛船研製並獨立將航天員送往太空奠定基礎。**ESA成員國一致同意ESA仿效NASA商業軌道運輸服務（COTS）開展歐洲的商業貨運計劃，歐洲企業負責研製飛船，ESA在未來發射與飛行任務中作為用户購買私營企業的服務。2023年5月，ESA面向社會徵集貨運飛船方案，要求商業公司在2028年底前向國際空間站運輸2t加壓貨物進行任務演示，並攜帶至少1t貨物返回地球。

▲歐洲商業貨運飛船示意圖（來源：The Exploration Company）

在航天員方面，波蘭通過協議準備向ESA增交2.95億歐元用於載人航天項目，與公理太空公司簽訂搭乘協議，向國際空間站運送一位本國航天員。瑞典和意大利同樣與公理太空公司達成協議，在Ax-3私人航天員任務中將本國航天員送往國際空間站。

▲Ax-3任務全歐洲航天員乘組（來源：Axiom Space）

在商業空間站方面，歐洲空客防務與航天公司（Airbus DS）將參與由美國旅行者太空公司牽頭建造的**“星球實驗室”（Starlab）商業空間站**，雙方成立合資企業，共同開發、建造和運營“星球實驗室”，並直接為ESA及其成員國航天機構提供服務，包括ESA航天員前往“星球實驗室”執行任務，利用該空間站開展ESA支持的科學研究，以及ESA為“星球實驗室”提供貨物與乘員運輸服務。歐洲參與商業空間站項目，為在國際空間站退役後ESA成員國繼續開展近地軌道微重力研究提供了路徑。

▲“星球實驗室”商業空間站示意圖（來源：Airbus）

**●**印度簽署《阿爾忒彌斯協定》，完成載人航天關鍵技術試驗

國際合作方面，印度於2023年6月簽署《阿爾忒彌斯協定》，此舉標誌着美印太空合作的進一步加強。NASA和印度空間研究組織（ISRO）將合作制定載人航天合作戰略框架，並計劃於2024年聯合執行國際空間站任務。目前NASA已同意在約翰遜航天中心為一名印度航天員提供高級培訓，此前印度一直依靠俄羅斯進行航天員培訓。

印度空間研究組織於2023年10月成功將“天空飛船”（Gaganyaan）乘員逃生系統（CES）、乘員艙（CM）和測試火箭組合體發射升空。乘員逃生系統按預期運行，任務取得成功。通過成功實施本次載人航天關鍵技術試驗，印度成為繼俄羅斯、美國和中國之後第四個掌握高空逃逸技術的國家。印度將本次逃逸飛行試驗作為印度載人航天工程具有里程碑意義的試驗，本次任務測試了乘員逃生系統的有效性，為後續載人飛行的安全性奠定了基礎。

▲“天空飛船”原型（來源：ISRO）

“天空飛船”項目受到新冠疫情等因素的影響，已多次延期至不早於2025年完成首次載人飛行任務，這與印度總理莫迪最早設定的發射時間相比推遲了3年，且項目後續仍面臨諸多不確定因素和風險。

2023年，世界載人航天取得了快速發展。近地軌道方面，各國高度重視保持近地軌道長期載人能力，美國利用“載人龍”、“貨運龍”和“天鵝座”飛船完成常規載人和貨運任務，大力推進“星際客船”、“追夢者”太空飛機等新型運輸系統發展，提前規劃國際空間站離軌方案，推進商業空間站研製。俄羅斯繼續利用聯盟MS、進步MS飛船完成載人和貨運任務，並提前研究佈局本國獨立空間站。載人月球探測方面，美國基於Artemis-1任務獲取大量經驗教訓，為後續任務奠定基礎，但關鍵系統研製延誤導致整體載人登月進度推遲。整體而言，主要航天國家均積極謀劃，推動載人航天活動可持續發展，並邁向更遠的深空。