龍飛船

商用太空飛船之一

龍飛船(Dragon)又譯“天龍號”飛船。“龍”飛船的名字來自於美國民謠歌曲《神龍帕夫》。龍飛船由太空民企——美國太空探索技術公司(SpaceX)牽頭研發,是全球屈指可數的商用太空飛船之一,是世界上第一艘由私人公司研發的航天飛船。

第一代貨運龍飛船於2010年12月8日試飛成功,2012年5月22日發射成功,2012年10月7日,發射升空,首次向國際空間站運送重達455公斤的貨物,2013年3月3日,在成功排除推進器故障之後,美國SpaceX公司的“龍”飛船與國際空間站進行了對接。第二代載人龍飛船正在研製中,預計2017年載人前往國際空間站。

美國美東時間2020年5月30日下午3時22分,美國宇航局(NASA)商業載人航空計劃(CPP)的首次載人試航發射成功。

貨運龍飛船


研發歷史

政策背景
自美國太空梭2011年退役后,
龍飛船
龍飛船
美國向國際空間站運送人員和貨物均需依靠俄羅斯。為改變這種狀況,美國航天局鼓勵私營企業開發往返空間站和地面的“太空巴士”,太空探索技術公司等企業正在競爭這一項目。
全球太空項目大多由國家政府資助,純商業運作的民營企業鳳毛麟角,2009年奧巴馬就任美國總統后,決意鼓勵美國民營企業進軍太空市場,推動太空活動商業化,希望太空飛行由政府控制轉為商業運作。
在白宮授意下,美國國家航空航天局(NASA)加大了對太空民企的扶持力度。“天龍號”飛船得到了NASA的大力支持,NASA還與太空探索技術公司簽訂了一份價值16億美元的合同,未來“天龍號”將至少為NASA執行12次無人飛行任務,並為太空站運送補給物資。
研發公司
美國太空探索技術公司(SpaceX)的首席執行官艾倫·馬
龍飛船
龍飛船
斯克是靠網路支付系統發家的億萬富翁,被稱為“矽谷鋼鐵俠” 。在矽谷成功后,馬斯克將目光投向了偏門的領域——造火箭和宇宙飛船。
2002年SpaceX成立后,許多批評家認為馬斯克不可能成功,這也是馬斯克以“龍”這一神話形象命名飛船的原因。
2011年美宇航局與SpaceX簽署一份價值過億美元的合同,後者將為美國宇航員提供運輸補給,單次費用為1.33億美元。這使得SpaceX擁有比其競爭對手軌道科學公司超過2億美元以上的價格優勢。SpaceX的目標是將航天運輸的成本降到最低,該公司在其官網上明碼標價,稱會給顧客最實惠的價格。為了降低成本SpaceX甚至從網上購買過二手儀器,找最便宜的打撈公司打撈火箭殘骸。
SpaceX高管湯普森說,馬斯克從傳統航空機構挖走人才,並結合其網際網路經驗,“他們在一起想出新的方式來設計和製造火箭。”
2012年5月22日,“龍”號飛船搭乘“獵鷹9”號火箭從佛羅里達州 卡納維拉爾角發射升空。國際空間站將因此迎來首個私營企業製造的航天器,這也是太空梭退役后,美國首次向國際空間站運送物資。此次發射開啟了私營企業進入航天領域的新時代。
2012年5月,“龍”飛船完成了測試飛行,成為第一艘造訪國際空間站的私營商業飛船,其可靠性已獲美國航天局認可,後者決定開始執行與太空探索技術公司的貨運合同。
美國宇航局的另一個合作夥伴——波音公司,預計要到2021年夏天才會進行首次載人飛行。該公司計劃在幾個月內進行第二次無人試飛,第一次試飛時太空艙出現了軟體問題,導致“星際客機”飛船未能與國際空間站接軌。

發射過程

試飛
當地時間2010年12月8日,“天龍號”(Dragon)太空飛船搭載“獵鷹9號”火箭,在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地成功發射升空進入地球軌道。“天龍號”太空飛船在環繞地球兩圈后返回地球,並在數小時后成功降落在墨西哥海岸線外約500英里處。
發射
龍飛船
龍飛船
2012年5月19日,發射失敗。“獵鷹9”號火箭的引擎點火程序按時啟動,但“天龍號”飛船上的計算機卻自動關閉。導致火箭和飛船沒有升空。
2012年5月22日凌晨,“獵鷹9號”商用火箭成功發射升空,該火箭將把“天龍號”飛船送到預定軌道,這個飛船裝有1000磅的物資,將運往國際空間站。按計劃,“龍”24日將從空間站下方大約2.5公里處飛過,並進行一系列軌道機動及設備檢測,以確認其通信和導航系統處於可控狀態。歐洲和日本貨運飛船首次與空間站對接前也要經歷類似程序。如果通過測試,美國航天局將下達對接指令。“龍”將“貼”在空間站下方大約10米處飛行,空間站兩名宇航員操縱機械臂捕獲“龍”飛船並實施對接。“龍”將與空間站對接約兩周,隨後將承載600多公斤載荷返回地球。此次任務成功后,太空探索技術公司預計將從航天局獲得價值16億美元的合同,向空間站發射12次貨運飛船。
龍飛船
龍飛船
2012年5月25日,龍飛船與國際空間站成功對接,由此成為有史以來首艘造訪空間站的商業飛船。“龍”飛船被安全固定在空間站的“和諧”號節點艙上。在對接前兩個多小時,空間站宇航員唐納德·佩蒂和安德烈·凱珀斯利用長約17.7米的加拿大機械臂完成了對“龍”飛船的“抓捕”行動。當時,飛船和空間站正運行在地球上空約400公里的澳大利亞上空。
空間站內的宇航員28日開始卸載飛船貨物。31日15時44分在“龍”飛船重返地球大氣層之時,它靠一系列大型降落傘保持穩定並降低速度,直至落入太平洋。
太空探索技術公司首席執行官埃隆·馬斯克在該公司位於加利福尼亞州的總部召開了記者會,他說:“這是了不起的一天。結果不能再好了。我實在是太高興了。我們已經為它奮鬥了10年,它表現得這麼好非常令人滿意。”
太空探索技術公司製造並運營“龍”飛船。該公司用4艘船迎接它。馬斯克說,“龍”飛船非常精確地降落在設計降落地點附近。
“龍”飛船被駁船上的起重機從水中撈起,隨後將被帶回陸地。飛船搭載的返回貨物將被運回航天局。
美國東部時間2020年5月27日,載人版“龍”飛船搭乘“獵鷹9”火箭,從佛羅里達州肯尼迪航天中心39A發射台升空。但在火箭發射倒計時不到20分鐘時,任務團隊宣布因天氣原因,推遲發射任務。任務團隊宣布,下一次發射窗口為美國東部時間30日15時22分。但美航天局稱,30日發射氣候條件合適的可能性為50%。
美國美東時間2020年5月30日下午3時22分,美國宇航局商業載人航空計劃的首次載人試航發射成功。美國宇航員道格拉斯·赫爾利(道格)和羅伯特·本肯(鮑勃)搭乘美國太空探索技術公司(SpaceX)的載人“龍”飛船,由“獵鷹9”火箭於從佛羅里達州肯尼迪航天中心39A發射台升入太空,並計劃於美東時間5月31日下午2時27分與國際空間站對接。
2020年8月2日,搭載兩名美國宇航員的美國太空探索技術公司“龍”飛船返回地球,濺落在美國東南部佛羅里達州海岸附近,完成首次載人試飛任務。
2020年11月15日,搭載4名宇航員的美國太空探索技術公司“龍”飛船由一枚“獵鷹9”火箭從佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空。
當地時間2021年4月23日5時50分左右,載有4名宇航員的SpaceX“龍”飛船在肯尼迪航天中心發射升空,飛船將飛往國際空間站。這4名乘客分別是NASA宇航員沙恩·金布羅和梅根·麥克阿瑟,以及日本宇宙航空研究開發機構宇航員星出彰彥、歐洲航天局宇航員托馬斯·佩斯奎特。5月2日凌晨,搭載4名宇航員的美國太空探索技術公司“龍”飛船2日凌晨返回地球,降落在美國東南部佛羅里達州海岸附近,完成常規商業載人航天任務。
運貨
2012年10月7日,美國私營企業太空探索技術公司向國際空間站發射“龍”貨運飛船,這是“龍”飛船首次正式承擔向空間站運貨的任務。
飛船於當地時間7日晚8時35分從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空,為國際空間站運送重約455公斤的貨物,這些貨物將用於支持空間站第33長期考察組準備開展的166項實驗。此外,“龍”飛船在10月底返航時將運回約330公斤科研材料。
“龍”飛船預計將於10日抵達國際空間站,將在空間站停留約兩周時間。太空探索技術公司與美航天局簽署了價值16億美元的合同,將向國際空間站發射貨運飛船12次,此次是12次發射計劃中的首次發射。
美國東部時間2014年9月21日1時52分(北京時間13時52分),美國太空探索技術公司21日發射“龍”貨運飛船,給國際空間站送去第一台3D印表機和20隻小鼠。這是“龍”飛船第4次執行向空間站送貨任務。
美國航天局電視直播顯示,“獵鷹9”火箭在夜色中搭載“龍”飛船從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地升空。大約10分鐘后,飛船與火箭成功分離,進入預定軌道。
“龍”飛船上裝載著約2.5噸貨物,包括食物、示範性技術產品以及供255項科學實驗使用的設備。其中最令人感興趣的是一台微波爐大小的3D印表機。美國航天局在一份聲明中稱,這一設備將用來測試評估3D列印技術在太空微重力環境下的工作情況。
“龍”飛船還攜帶20隻小鼠進入太空,這是該飛船首次搭載活的哺乳動物。此外,“龍”飛船給空間站送去的還包括一個海洋風監測儀器,它獲得的數據將有助於颶風預報。
如果一切順利,“龍”飛船將於23日抵達空間站,它與空間站對接時間為4周,預計10月中旬返回並墜入太平洋。
根據與美國航天局簽署的合同,太空探索技術公司共計要向空間站發射貨運飛船12次。本周早些時候,該公司還獲得美國航天局26億美元的合同以建造載人版“龍”飛船。
當地時間2016年7月18日,美國佛羅里達州卡納維爾角,美國著名航天私企太空探索技術公司(SpaceX)成功用獵鷹9號火箭將一艘貨運龍飛船送上太空。
對接
龍飛船
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2013年3月3日,在成功排除推進器故障之後,美國SpaceX公司的“龍”飛船終於在當天早晨與國際空間站進行了對接。2012年5月首次與空間站成功對接的“龍”飛船是唯一往返於空間站的商業貨運飛船,曾被認為是美航天探索的一個創舉,填補了美國太空梭退役后的空白。
空間站指令員凱文·福特和飛行工程師湯姆·馬士本會在空間站的觀測艙控制加拿大產的機械臂,抓住靠近的“龍”飛船。NASA和SpaceX公司的聯合控制小組發出一系列的指令,保證無人駕駛的“龍”飛船緩慢靠近到58英尺長的機械臂的工作範圍內。
機械手捕獲飛船后,“龍”飛船和它的貨物被引導與美國製造的“和諧號”節點艙進行對接。報道稱,這艘補給飛船將按照最初的計劃在國際空間站停留到3月25日,儘管該航天器的到來由於推進器的問題而延遲了一天。
當地時間2016年7月18日,美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地,美國太空探索技術公司利用“獵鷹9”火箭發射“龍”貨運飛船,為國際空間站送去一個可供未來美國商業載人飛船使用的對接埠。
在國際空間站上待了1個多月後,美國太空探索技術公司的“龍”貨運飛船26日攜帶12隻實驗小鼠及其他一些物資返回地球,完成第九次為空間站運送補給的任務。
2018年6月29日,美國太空探索技術公司(SpaceX)“獵鷹9號”運載火箭把裝載2.7噸物資的“龍”飛船(Dragon)發往國際空間站,歐洲機器人助手“西蒙”。
2019年3月2日2時49分,載人“龍”飛船搭乘“獵鷹9”火箭從佛羅里達州肯尼迪航天中心39A發射台升空,大約11分鐘后,飛船與火箭順利分離,繼續飛向國際空間站。
2020年12月7日,為SpaceX在關鍵時刻贏得了NASA的國際空間站送貨服務合約,並且完成了19次送貨任務的“Dragon”載貨艙,在2020年3月完成最後一次合約任務後退役。
2021年4月23日5時50分左右,載有4名宇航員的SpaceX“龍”飛船在肯尼迪航天中心發射升空,飛船將飛往國際空間站。本次載人飛行任務也是SpaceX與美國國家航空航天局進行的第二次商業載人航天發射任務。4月24日,SpaceX“龍”飛船成功與國際空間站交會對接。
2021年5月2日,美國國家航空航天局(NASA)稱,執行SpaceX首個商業載人航天任務的“龍”飛船成功在佛羅里達州附近海岸降落。
2021年6月3日,美國宇航局 (NASA) 宣布,SpaceX 的龍飛船將於當地時間3日發射前往國際空間站,將兩個最新的IROSA太陽能電池板送入軌道。
2021年8月29日15時14分,龍-CRS-23(Dragon CRS-23)貨運飛船搭乘獵鷹-9火箭從美國卡納維拉爾角航天發射場發射升空。這是2021年全球實施的第85次發射任務,是美國火箭實施的第34次發射任務。

相關研究


研發歷史

美國航天飛船在2011年退役,導致宇航局依靠俄羅斯的聯盟號搭載宇航員來往於空間站。一旦私人太空飛行變得可行,美國宇航局希望藉助龍飛船來搭載宇航員前往國際空間站,因此,太空探索技術公司(SpaceX)獲得美國航天局26億美元的合同以建造載人版“龍”飛船。

飛船詳情

龍飛船
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第二代載人龍飛船(Crew Dragon或Dragon V2)艙體高約6米,寬約3.7米,最多能同時容納7位宇航員,有4個窗戶,艙內的座椅是由最高等級的碳纖維和阿爾坎塔拉麵料製成。自動化程度很高,但也可以由船上的宇航員控制,或者加州霍桑市的SpaceX任務控制中心的工作人員進行控制。在太空旅程中,船上的宇航員可以將艙內溫度設置在65到80華氏度(約合18到27攝氏度)之間。載人龍飛船部署了先進的緊急逃生系統,並於2015年春季完成測試。在緊急情況下,該系統可迅速把宇航員送到安全區域。推進器由8個發動機組成,安裝在飛船的側面,推進器能產生約1.5萬磅推力,可以將飛船升到離地面1500米的高度。

空中懸停測試

2016年1月23日,SpaceX載人“龍飛船”完成空中懸停測試。

載人試驗

根據與NASA簽署的合同,SpaceX公司將在2017年開始利用天龍號(Crew Dragon)向低地軌道和國際空間站運送宇航員。這個合同的價值高達26億美元,屆時天龍號將搭載於獵鷹9號運載火箭上,從佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪太空中心發射升空。
美國東部時間2020年5月27日16時33分,由於天氣原因,SpaceX龍飛船首次載人試飛推遲到美國東部時間5月30日15時22分。
2020年5月30日,美國太空探索技術公司的“龍”飛船首次進行載人試飛。“龍”飛船搭乘太空探索技術公司的“獵鷹9”火箭從佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空。在經過近19小時飛行后,飛船於31日飛抵國際空間站,並與之順利對接。隨後,兩名宇航員進入空間站,與站內其他宇航員共同進行一系列實驗和研究任務。
2020年11月17日,SpaceX的龍飛船成功對接國際空間站。
2021年6月3日,美國太空探索技術公司SpaceX在肯尼迪航天中心39A發射台成功進行了今年的第17次發射,為NASA執行第22次國際空間站再補給任務。在此次任務中,這艘無人駕駛貨運龍飛船將重達3311公斤的物資、科學實驗儀器和硬體送入太空,包括為空間站提供電力支持的兩個新太陽能電池板。

返程

2020年8月1日,在國際空間站停留約兩個月後,美國太空探索技術公司的“龍”飛船離開國際空間站,搭載兩名美國宇航員啟程返回地球。8月2日搭載兩名美國宇航員的太空探索技術公司“龍”飛船返回地球,濺落在美國東南部佛羅里達州海岸附近,完成首次載人試飛任務。

商業載人航天任務

當地時間2020年11月8日,美國宇航局(NASA)和美國太空探索技術公司(SpaceX)計劃於2020年11月14日執行首次商業載人航天任務,4名宇航員已抵達肯尼迪航天中心。
2020年11月14日,據美國有線電視新聞網(CNN)報道,按計劃,當地時間15日,4名航天員將乘坐SpaceX公司的載人“龍”飛船進入軌道,美國國家航空航天局(NASA)希望這將是SpaceX公司保證國際空間站人員天地往返飛行的良好開始。發射原定於14日晚上,但NASA局長布里登斯廷13日下午表示,由於佛羅里達州肯尼迪航天中心的強風,SpaceX和NASA將原定發射時間推遲至美國東部時間15日晚7點27分。
2021年4月5日,國際空間站的 SpaceX 龍飛船(Crew Dragon)成功完成位移操作,從原有停泊位分離,並轉移至另一個對接位置停靠。
2021年5月2日,美國太空探索技術公司(SpaceX)的載人“龍”飛船從國際空間站返回地球,濺落在美國佛羅里達州東南部附近的墨西哥灣。這是該公司為美國宇航局(NASA)完成首次商業載人飛行任務(Crew-1)。

重要影響


自人類探索太空以來,政府主導幾乎所有航天活動。對於“龍”飛船的發射活動,多家外媒均以“開啟一個新的時代”來形容。自人類探索太空以來,幾乎所有航天活動都由政府主導,直到2012年5月22日。
飛船於國際空間站成功對接,太空探索技術公司成為繼美國、歐盟和日本后,第四個擁有與國際太空站對接能力的實體。
專家評論
2013年3月3日,一名中國航天專家說,美國私人公司研發的“龍”飛船的狀態要比中國的“神舟”飛船以及俄羅斯的“聯盟”飛船更加簡單。“龍”飛船實際上只是一艘貨運飛船,沒有安裝生命支持系統,無法像中國“神舟”那樣搭載航天員。
另外,從成熟度上來看,“獵鷹9”火箭加“龍”飛船的構型,還遜色於中國的“長征-2F”和“神舟”的組合。後者經過了多次成功發射驗證。而“獵鷹9”和“龍”的發射幾次都磕磕絆絆,問題不斷。此外,“龍”飛船還比中國的“神舟”小一號。