北京時間2024年12月18日02:39(下同北京時間),CRS-31“龍”貨運飛船通過降落傘輔助濺落在美國本土東南部佛羅里達州近海,至此,本年度美國載人航天上下行工作全部完成。與此同時,世界載人航天任務飛船的上下行工作也正式收官。2024年,世界載人航天經歷了密集的發射和返回,實現了亮眼的突破,遭遇了驚險的飛船故障,創造了新的紀錄。
追平本世紀年度載人發射紀錄
2024年,世界載人航天共實施了19次發射任務,其中載人發射任務達到9次,貨運發射任務10次。本年度,世界載人航天共實施了19次返回任務(含再入銷毀),其中載人返回任務9次,貨運返回任務10次(含2023年撤離空間站2024年再入銷毀的“天鵝座-19”貨運飛船返回任務)。
28人飛入近地空間。2024年,世界載人航天通過9次載人飛船發射,將28人安全送入近地軌道,其中24人進入了載人空間站,國際空間站18人,中國空間站6人,其余4人搭乘載人飛船獨立飛行。本年度,世界載人航天實施了9次載人飛船回收,將28人順利送回地面,其中18人從國際空間站返回,6人從中國空間站返回,其余4人在獨立飛行任務中返回。
上行貨運總量達到35噸。2024年,世界載人航天共實施了10次貨運發射任務,8艘飛船前往國際空間站,2艘飛船前往中國空間站。俄羅斯發射了4艘“進步MS”貨運飛船,為國際空間站上行了10.13噸貨物;美國發射了2艘“龍”和2艘“天鵝座”貨運飛船,向國際空間站運送了超過13.067噸貨物;中國發射了2艘“天舟”貨運飛船,為中國空間站上行了約11.6噸貨物。本年度,10次貨運發射共向近地軌道載人空間站運送了約35噸貨物。
21世紀以來,世界載人任務年度發射紀錄是2009年創造的9次,美國航天飛機5次,俄羅斯“聯盟”載人飛船4次。15年后的2024年世界載人航天追平了這一紀錄,此時,近地軌道載人空間站已由1座變成2座,空間站任務載人飛船(航天飛機)已由3型增加為4型。當前,隨著商業航天的快速發展,近地載人飛行活動正在呈現蓬勃發展之勢,載人發射次數將實現大幅增長,更多的非職業航天員將圓夢太空。
開創性載人飛行
2024年9月10日17:23,“北極星黎明”(Polaris Dawn)任務“龍”載人飛船由“獵鷹九號”運載火箭發射升空,飛船被送入近地點190千米、遠地點1200千米的橢圓近地軌道(LEO)。本次任務是本年度全球唯一的獨立飛行載人飛行任務,開創了多個世界首次。
“北極星黎明”是系列商業載人飛行任務“北極星計劃”(Polaris Program)的首發任務,使用了第3次飛行的“堅韌號”(Resilience)龍載人飛船,任務持續4天22小時14分鐘。任務乘組由來自美國的4名非職業航天員組成,包括指揮官賈里德·艾薩克曼(Jared Isaacman)、駕駛員斯科特·波蒂特(Scott Poteet)、任務專家莎拉·吉利斯(Sarah Gillis)、任務專家和醫療官安娜·梅農(Anna Menon)。
在初始軌道繞行8圈后,“龍”飛船抬升了遠地點高度至1408.1千米,這是世界繞地軌道載人任務的最大高度,也是自1972年“阿波羅17號”登月任務以來載人任務到達的最大高度。在繞行6圈后,飛船將遠地點降至約720千米。
本次任務的亮點是9月12日進行的世界第一次商業太空行走。當乘員艙減壓時,所有4名航天員都穿上了太空探索公司設計的艙外航天服。艾薩克曼和吉利斯在“站立式”(“standup”)太空行走中短暫的離開了“龍”飛船頭部艙門,測試了航天服的性能。
此外,本次任務還通過太空探索公司的“星鏈”(Starlink)寬帶星座的激光衛星間鏈路與地面進行了通信測試,這是世界載人飛行任務首次使用“星鏈”激光星間通信。相較于微波通信,激光通信具有速率高、時延低、抗干擾能力強、保密性好、載荷重量輕的優點,已經成為太空通信的發展趨勢。
本次任務開展了世界首次商業太空行走,開創了商業載人飛行任務的新項目,是世界商業航天的一大步。同時,通過開展世界載人任務首次“星鏈”激光通信,將引領載人任務獲得更強大、更安全、更穩定的通信支持。
載人飛行遭遇驚險故障
2024年6月5日22:52,指揮官巴里·E·威爾莫爾(Barry E. Wilmore)和駕駛員蘇妮塔·林·威廉姆斯(Sunita Lyn Williams)搭乘CFT“星際客機”載人飛船發射升空,開啟“星際客機”飛船首次載人飛行。
在“星際客機”飛船上行過程中,飛船氦氣系統出現幾處小規模泄漏,同時姿控系統的幾臺推進器出現故障失效。此后,美國航空航天局和波音公司的工程師團隊進行了大量的工作,包括審查數據集、進行在軌和地面測試以及與美國航天局推進專家進行獨立審查,希望從根本上了解問題機理,但長期未能達成目標,造成飛行乘組持續滯留太空。為了避免去冒沒必要的風險,美國航天局領導層決定將2名航天員轉移到SpaceX Crew-9任務返回,CFT“星際客機”飛船則實施無人返回。
9月7日12:01,無人狀態的CFT“星際客機”載人飛船安全著陸在美國新墨西哥州白沙太空港(White Sands Space Harbor)。本次任務從CFT“星際客機”發射升空到返回艙著陸,飛行時長93天13小時9分鐘,比原計劃的近10天延長了近3個月。雖然CFT“星際客機”飛船最終成功返回,但是作為載人任務載人上行無人返回無疑是失敗的,所以總體而言任務只能稱得上部分成功。
“星際客機”是與“龍”載人飛船同期研制的美國新一代載人飛船,用于執行國際空間站乘組輪換任務,是美國航天局國際空間站長期載人飛行任務“雙保險”中除“龍”載人飛船之外的另一重保險。在“星際客機”項目推進過程中,飛船研制進度一再拖延,兩次無人試飛也出現了不少故障,將波音公司工程管理和質量管理問題暴露無遺,載人首飛故障頻現再次印證了上述問題。不過,盡管問題頻出,美國航天局仍然希望保留“星際客機”項目,并在2025年為其預留了乘組輪換任務發射機會,但這一切還得寄希望于“星際客機”故障機理被找到、問題得到徹底解決。
“重載閃送”成為常態
2024年,中國實施了2次“天舟”貨運飛船發射任務,是本年度載重最大的2次貨運發射任務,也是本年度上行最快的2次貨運任務。
1月17日22:27,在中國文昌航天發射場201發射工位,搭載約5.6噸貨物的“天舟七號”貨運飛船由“長征七號”遙八運載火箭發射升空,飛船采用快速交會對接模式3小時方案上行,于18日01:46對接于中國空間站“天和”核心艙后向端口,整個上行過程歷時3小時19分鐘。11月15日23:13,搭載約6噸貨物的“天舟八號”貨運飛船由“長征七號”遙九運載火箭發射升空,飛船于16日02:32對接于“天和”艙后向端口,上行過程耗時3小時19分鐘。
“天舟七號”和“天舟八號”任務是本年度世界僅有的2次單次載重超過5噸的貨運發射任務,2次任務上行貨物近12噸。與此同時,這2次任務均采用快速交會對接模式3小時方案上行,是本年度上行速度最快的2次貨運任務。至“天舟八號”任務,快速交會對接模式3小時方案已經被選作“天舟”貨運飛船上行的標準方案,“超快速”上行將成“天舟”常態。
貨運專列“打一備一”
2024年9月上旬,位于海南島東北部沿海的中國文昌航天發射場經歷了超強臺風“摩羯”過境,發射場部分設施設備受到不同程度的影響,原定于9月實施的“天舟八號”發射任務被推遲至11月15日,導致中國空間站經歷了長達近10個月的貨運補給間隔。在此期間,雖然中國空間站在軌物資依然充足,但還是消耗了一些安全庫存,如何應對貨運補給延遲的影響被擺在了更突出的位置。
為了適應載人航天工程貨運補給任務應急發射專項要求,從“天舟八號”任務起,執行“天舟”貨運飛船發射任務的“長征七號”運載火箭都將實現發射一枚、儲備一枚。一旦需要,“長七”火箭可在3個月內再完成一次發射任務,確保空間站正常運行。
世界航天員單次出艙時長紀錄被打破
2024年12月17日21:57,“神舟十九號”乘組出艙航天員蔡旭哲、宋令東完成了乘組首次出艙活動。本次出艙活動中,出艙2人組完成了空間站空間碎片防護裝置安裝、艙外設備設施巡檢及處置等任務。
本次出艙活動是航天員蔡旭哲的第3次出艙,出艙持續時間長達9小時,刷新中國航天員乃至世界航天員單次出艙活動時長紀錄。在此之前,中國航天員單次出艙活動時長紀錄是由葉光富于2024年5月創造的8.5小時,世界航天員單次出艙活動時長紀錄則是由詹姆斯·沃斯(James Voss)和蘇珊·赫爾姆斯(Susan Helms)于2001年3月創造的8小時56分鐘。
世界航天員累計飛行時長紀錄再創新高
2024年9月23日19:59,“聯盟MS-25”載人飛船著陸在位于哈薩克斯坦中部城市杰茲卡茲甘東南部的哈薩克斯坦大草原上,將俄羅斯航天員奧列格·科諾年科(Oleg Kononenko)和尼古拉·丘布(Nikolay Chub)以及美國航天員特蕾西·C·戴森(Tracy C. Dyson)送回地面,科諾年科創造世界航天員累計飛行時長新紀錄。
后排左三:奧列格·科諾年科(Oleg Kononenko)
2023年9月15日23:44,奧列格·科諾年科與尼古拉·丘布以及美國航天員勞拉·奧哈拉組隊搭乘“聯盟MS-24”載人飛船發射升空,至“聯盟MS-25”飛船著陸,本次任務科諾年科與丘布飛行時間達到373天20小時15分鐘。本次任務是科諾年科的第5次飛行任務,至此其累計飛行時間已經達到約1111天,成為世界首位累計飛行時間突破3年的航天員。在此之前,世界累計飛行時間最長的航天員是俄羅斯的根納季·帕達爾卡,其累計飛行時間達到878天11小時29分48秒。
2024年,中國、俄羅斯和美國各自繼續常態化的實施2次乘組輪換發射任務,保持2座近地軌道載人空間站持續有人值守。與此同時,“北極星黎明”任務的開展體現了商業航天敢于開創的一面。針對CFT“星際客機”故障,美國調用Crew-9“龍”載人飛船實施太空救援,充分證明了為載人飛行任務準備太空救援的必要性。“天舟”飛船連續實施“重載閃送”則展現了大運力、高時效帶來的便利性。航天員科諾年科累計飛行時間突破3年,則體現了俄羅斯在載人航天方面的深厚積累。
隨著人類對太空探索重要性認知的提升和技術的突破,人類太空活動正在呈現加速發展之勢,代表航天綜合實力的載人航天活動則集中體現了這一點。世界載人航天發展滾滾向前,實現繼承與突破的2024即將翻頁,接踵而至的將是力求突破的2025。
作者:木蘭星舟
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