【編者按】

神舟十二號載人飛船發射成功引發了大衆對載人航天的熱議。目前,世界上只有中美俄具備獨立將本國航天員送入太空的能力,但印度、伊朗等國也試圖進入這一俱樂部。那麼,美國、俄羅斯、印度等國載人航天發展如何?

新型運載火箭首飛、導航衛星、“一箭多星”……近年來,印度航天發展迅速,吸引了世人的目光。爲了進一步提升航天實力,印度希望在載人航天這一領域有所作爲,助力建設“有聲有色”大國。

印度也已經正式啓動了載人航天項目,正在研製載人火箭、載人飛船和未來的空間站。印度載人航天計劃在過去一年裏受到疫情的衝擊,首次無人飛船發射已經延期,但印度仍在盡力推動後續項目的實施。

2014年,印度空間研究組織還進行了GSLV MK 3火箭的首次發射試驗,載荷爲“大氣再入實驗載人艙”(CARE),這個3.7噸的CARE就是未來印度載人飛船的全尺寸返回艙。遲遲未上馬的載人計劃

2018年8月15日,印度總理莫迪宣佈啓動載人航天項目,印度載人航天項目代號Gaganyaan,翻譯過來就是“天空之船”的意思,和印度原有的“月船”(Chandrayaan)、“火星船”(Mangalyaan)在命名上一脈相承。印度載人航天立項可以說是姍姍來遲,事實上印度空間研究組織(ISRO)很早就啓動了載人航天相關技術的預研和攻關。

2003年印度就打算發展載人航天技術,2006年印度初步開始載人航天的論證和技術研究,並開展了返回艙的研究和試驗,2007年印度成功進行了太空艙返回試驗(SRE),試驗中驗證了返回艙的發射和濺落試驗。2008年印度在班加羅爾建設航天員培訓中心,甚至雄心勃勃打算2015年進行首次載人飛船發射。然而,印度載人航天深受預算和政治因素的困擾,遲遲未能正式立項。儘管如此,載人航天的相關預研工作仍然得到了預算支持,甚至研製了全尺寸返回艙,2014年12月18日,印度新型運載火箭GSLV MK3的亞軌道試射中,載荷就是乘員艙大氣再入試驗飛行器(CARE),CARE可以看做返回艙的半成品,配備了動力系統、防熱系統以及降落傘系統,用於測試返回艙的再入技術。

印度還開展了載人火箭逃逸塔、飛船服務艙、降落傘和交會對接系統等技術研究,2014年又開始在斯里哈里科塔發射場建造第三個也是能支持載人火箭的發射工位。總而言之,印度空間研究組織在有限的政治支持和預算限制下,爲載人航天計劃進行了大量準備活動,但印度政府遲遲未能決定上馬載人航天計劃,導致整個計劃無法系統地推進。

2007年印度成功進行了太空艙返回試驗(SRE),試驗中驗證了返回艙的發射和濺落試驗。後發優勢技術起點高

印度載人航天雖然起步很晚,但禍兮福之所倚,也恰恰因此具備後發優勢,飛船研製的起點不錯。印度將使用改進的GSLV MK3火箭發射載人飛船,該火箭運載能力大,具備將8噸級載荷送入600公里圓軌道的能力。印度載人飛船發射質量達到8.2噸,遠比美蘇第一代飛船大得多,和中俄現役的主力飛船等量齊觀。如果印度在GSLV M3大型火箭成熟前就上馬了載人航天工程,那隻能使用近地軌道運力只有5噸的GSLV MK2火箭,飛船設計就要削足適履了。

印度飛船的總體設計也體現了後發優勢,最突出的是印度一步到位選擇了兩艙式飛船。印度雖然軍工和航天深受蘇聯/俄羅斯的影響,但載人飛船設計卻並沒有模仿俄羅斯成熟可靠的“聯盟”號,而是直接學習西方走了兩艙飛船路線。與此同時,印度飛船返回艙從最早的SRE試驗起,就是西方式的錐形返回艙設計,而且迎風面採用重複使用的防熱瓦,背風面使用燒蝕性防熱材料,技術起點比較高。後續的CARE艙繼承了這些預研成果,作爲未來載人飛船的全尺寸試驗艙,驗證了返回艙再入的導航制導控制以及熱防護等關鍵技術。據報道,印度載人飛船返回艙最終重量將達到5.3噸,遠大於“聯盟”號飛船,內部空間更大也更爲舒適。

印度載人飛船的服務艙也得到優化,它將從早期PSLV火箭第四級的衍生品,發展爲性能更強的大型服務艙,服務艙太陽翼也從一對變爲兩對,太陽翼佈局類似歐空局的ATV飛船。載人飛船服務艙很可能增強了供電能力和機動能力,當然性能的增強必然帶來重量的增長,但印度載人飛船運行在400公里高度圓軌道,GSLV MK3火箭有足夠的運力餘量應對增重。

印度“天空之船”載人飛船模擬圖,可見印度飛船採用當下主流的兩艙式結構。擬在年底首次飛船無人飛行

印度載人航天計劃在2018年8月正式立項,據印度媒體報道,印度載人航天計劃投資13.5億美元,載人飛船能容納3名航天員,具備7天的獨立飛行能力。印度最初計劃30個月內進行首次無人飛行,36個月內進行第二次無人飛行,第40個月進行首次載人飛行。然而,計劃進度本身過於樂觀,再加上其他因素尤其是新冠流行的大沖擊,印度載人航天的進展很不盡如人意。

印度原定2020年12月實施首次無人發射飛行任務,目前已經推遲到至少2021年12月。今年上半年印度新一輪新冠疫情暴發,印度很多邦開始新一輪封鎖,尤其是卡納塔克邦和喀拉拉邦,衝擊了印度航天任務的正常進度。毫無疑問,無論是疫情直接影響還是對航天預算的間接衝擊,無疑都會對印度載人航天的發展和進度帶來巨大壓力。當然,印度載人航天作爲國家威望和榮譽的象徵,重重壓力下仍在蹣跚前行。

印度已經攻克了不少載人航天關鍵技術,圖爲進行逃逸塔飛行測試,該系統是載人火箭的重要組成部分。

印度空間研究組織去年12月接收了首次無人飛行任務的GSLV MK3火箭的固體助推器,無人任務的GSLV MK3火箭正在製造,今年3月印度航天員也完成在俄羅斯的培訓。面對新冠疫情的衝擊,包括各個實驗室和工廠正常研究和生產受到影響,以及發射場半封鎖無法正常使用的問題,印度仍試圖保證今年年底完成首次無人飛行任務。印度原計劃先使用GSLV火箭發射2噸重的印度數據中繼衛星(IDRSS),爲首次飛船無人飛行任務提供保障,但IDRSS衛星項目進度也推遲了,即使這樣,印度空間研究組織仍計劃在年底進行首次無人發射和飛行。

總而言之,印度載人航天雖然現在壓力巨大,但仍力保年底進行首次飛船發射,並計劃在明年再進行一次無人發射,力爭在2023年前後將首位印度航天員送上太空。

相關文章