2024年，世界载人航天领域共开展19次发射任务，其中包括9次载人飞船发射任务、10次货运飞船发射任务。美国“载人龙”（Crew Dragon）飞船开展4次载人任务，“星际客船”（Starliner）开展1次载人任务，“货运龙”（Cargo Dragon）飞船开展2次货运任务，“天鹅座”（Cygnus）飞船开展2次货运任务；俄罗斯“联盟MS”（Soyuz MS）飞船开展2次载人任务，“进步MS”（Progress MS）飞船开展4次货运任务；中国神舟飞船开展2次载人任务，天舟飞船开展2次货运任务。

 

2024年世界载人航天任务统计

 

此外，在载人亚轨道飞行方面，“新谢泼德”（New Shepard）系统和太空船二号（SpaceShipTwo）分别执行任务3次和2次。2024年，世界载人航天取得了快速发展。具体如下：

 

 

●持续优化现役飞船能力，拓展载人航天商业活动形式

美国太空探索技术公司（SpaceX）主导近地轨道任务。“载人龙”飞船作为美国唯一的现役载人飞船，实现了单艘飞船5次重复飞行认证，达到NASA目前对该型飞船的认证限制，创造了载人飞船的重复使用纪录，NASA与SpaceX正在研究将该认证扩展到多达15次飞行。

近年来，澳大利亚、加拿大以及美国本土都受到了“龙”飞船非加压货舱碎片的影响。SpaceX通过制定方案，决定从2025年开始，将“龙”飞船的溅落位置从佛罗里达州海岸转移到西海岸。飞船将在离轨后释放非加压货舱，使其能够在大约同一时间沿着乘员舱的再入走廊重新进入，确保再入的碎片降落在无人区，解决了非加压货舱未按预期完全烧毁的问题。

“货运龙”飞船开展空间站姿轨控能力测试。NASA和SpaceX首次利用“龙”飞船对国际空间站进行了反推能力演示，并对其运行情况进行了监测。“货运龙”飞船的“天龙”（Draco）发动机持续点火12分30秒，成功将国际空间站低地球轨道（LEO）的远地点提升112米，近地点提升1.26千米。此次技术演示既为空间站离轨飞行器研制提供了数据支撑，也为美国在国际空间站合作前景不明确情况下独立运营空间站提供了额外保证。

除了满足NASA载人航天需求，SpaceX利用“载人龙”飞船执行“北极星黎明”（Polaris Dawn）私人载人航天飞行任务，进一步拓展了载人航天商业化发展形式，创下载人航天器进入远地点1400千米历史最高轨道、首次商业舱外活动、首次在轨测试“星链”（Starlink）激光通信系统等多项历史纪录。任务期间，2名航天员先后开展了约8分钟舱外活动，使用“天行者”（Skywalker）平台在舱口测试了SpaceX舱外服的机动性。

 

“北极星黎明”任务航天员出舱（来源：SpaceX公司网站）

 

●美国授予SpaceX空间站离轨飞行器研发合同，细化空间站再入方案

NASA委托SpaceX负责研制“美国离轨飞行器”（USDV），对国际空间站进行受控离轨，并授予其价值8.43亿美元的合同。USDV基于“龙”飞船设计，其加压货舱部分的长度是“龙”飞船的两倍，该部分将配备额外的推进剂贮箱、发动机等设备，配备46台“天龙”发动机（其中16台用于姿态控制，30台用于执行降轨机动）和16吨推进剂。USDV质量预计超过30吨，携带推进剂将是“龙”飞船的6倍，发电储电能力是“龙”飞船的3～4倍。USDV后续与国际空间站对接后，空间站将耗时12～18个月将轨道逐步降轨至330千米，最终受控离轨坠入2000千米海域。

●新型运输系统关键飞行测试出现故障，导致航天员滞留空间站

波音公司（Boeing）研制的“星际客船”完成首次载人飞行测试任务，主要目标是测试“星际客船”系统的端到端能力，包括发射、交会对接以及返回地球。但在任务实施中，“星际客船”暴露出一系列问题：飞船在发射前和入轨后，先后出现4处氦气泄漏，氦气泄漏是由于服务舱一个“反作用控制系统”（RCS）推力器上的法兰密封件设计缺陷造成，后续暴露出推进系统存在系统性问题；在交会对接过程中，飞船遭遇5台RCS推进器突然失效的状况，被迫以无人状态返回地球；在重返大气层之前，乘员舱上的12个独立推进器中有一个在测试中未能正常工作，飞船的计算机导航系统在重返大气层通信中断后无法获取GPS信号。与此同时，参与飞行任务的2名航天员原定8天的飞行任务延长至约9个月，目前计划于3月乘坐“载人龙”飞船返回地球。

 

“星际客船”（来源：NASA网站）

 

尽管飞船首次载人飞行测试未能完全按计划进行，但NASA表示此次任务仍然完成了85%～90%的预定目标。NASA将详细审查飞船相关情况，确认是否需进行另一次载人飞行测试。

 

●俄罗斯舱段泄漏问题严重，部署俄罗斯空间站项目建设

国际空间站星辰号（Zvezda）服务舱泄漏问题于2019年首次被发现并持续至今。2024年2月，NASA指出俄罗斯星辰号服务舱的泄漏速度于近期翻了一番，增加到每天损失超过0.9千克空气，泄漏发生在对接端口一个称为PrK的前端中。2024年4月，星辰号服务舱泄漏量增至每天近1.7千克，为有记录以来的最高水平。NASA将泄漏问题的风险可能性和严重程度均提升到最高级别。目前，俄罗斯采取在不使用该服务舱时保持舱口关闭措施，以减轻泄漏的影响。若泄漏情况恶化，则长期解决方案将是永久关闭星辰号服务舱舱门，并失去该舱段的飞船对接端口。

与此同时，俄罗斯正在积极筹划本国空间站。俄罗斯政府批准了总造价为6089亿卢布（约55亿美元）的国家空间站项目，研制单位为科罗廖夫能源火箭与空间公司（RKK Energia）。该公司列举了新空间站的三大优势：①采用开放式模块化架构，舱段寿命到期可更换；②位于极地轨道上，可观察俄罗斯全部国土领域及北极领域；③可提供充沛能源供给雷达等大功率设备使用。

 

 

 

●深化国际合作与公私合营，推进载人登月关键系统研制

美国联合欧洲、日本等盟友及本国商业公司共同为载人月球探索开发关键系统。飞船方面，NASA将用于执行Artemis-3任务的“猎户座”（Orion）飞船进行集成，将欧洲服务舱与乘员舱适配器相连，该集成硬件可为飞船提供推力、热控、能源，并为航天员供应水、氧气等关键资源。欧洲服务舱的部件来自10个欧洲国家，是欧美合作探月的关键组成部分。

月面着陆器方面，NASA授予SpaceX和蓝色起源公司（Blue Origin）货运版月球着陆器研制合同，要求产品具备将12～15吨的有效载荷送至月面的能力，为月球可持续探索所需的大型基础设施以及大规模的后勤补给提供登月能力。NASA计划利用“星舰”（Starship）货运月面着陆器在2032财年之前将加压月球车运送到月球表面，以支持Artemis-7及后续任务；利用“蓝月”（Blue Moon）货运月面着陆器在2033财年之前将月球表面栖息地送至月面。不同的月球着陆器设计方案及其不同的运输模式，可为登月计划提供任务灵活性与能力冗余。

 

“星舰”着陆器（左）与“蓝月”着陆器（右）概念图（来源：NASA网站）

 

在着陆点选择方面，基于“星舰”着陆器对着陆点的要求，以及着陆点的科学潜力、发射窗口、照明条件、与地球的通信条件，NASA为美国首次载人登月重新选择了9个聚集在月球南极附近的候选着陆点。未来“阿尔忒弥斯”计划的着陆点不限于目前的候选点，还包括选择月球南极地区以外的着陆点，实现更广泛的科学目标。

 

重新选择的载人月球探测着陆点（来源：NASA网站）

 

地月空间站方面，美国继续拓展国际合作伙伴。NASA与阿联酋穆罕默德・本・拉希德航天中心（MBRSC）达成协议，MBRSC将为“门户”（Gateway）空间站开发乘员与科学气闸舱模块，而NASA将在未来的任务中将一名阿联酋航天员送往“门户”空间站。气闸舱将用于在地月空间站开展舱外活动，并为拟议的深空运输航天器提供对接端口，该模块计划2031年跟随Artemis-6任务发射。

月球车方面，NASA选择三家公司开发月球地形车（LTV）。NASA将LTV作为阿波罗式月球车和移动式无人科学平台的混合体，主要目的是在月球表面运送航天员，要求包括能载两人、最高时速15千米/小时、永久阴影区工作至少2小时等。NASA还希望能远程操作月球车，在无人状态下开展科学调查。LTV服务合同15年内最高总金额为46亿美元，受限于预算，NASA将以单一来源模式购买后续的LTV服务。

 

三型月球地形车原型（来源：NASA网站）

 

●登月进度进一步推迟，确认热防护系统问题原因

Artemis-2首次载人绕月飞行任务与Artemis-3首次载人登月任务分别推迟至2026年4月和2027年，主因执行Artemis-1任务的“猎户座”飞船隔热罩出现超预期烧蚀，需要进一步对后续任务进行适应性优化。NASA通过电弧喷射实验确认问题源于飞船使用的“跳跃”再入模式导致材料渗透性不足，并决定不为Artemis-2任务更换已完成的隔热罩，而是修改再入剖面，包括缩短再入跳跃阶段持续时间。尽管这种方法可能降低着陆精度，但可以避免因更换材料而耗费更多时间。

●俄罗斯载人月球探测推进缓慢，重点发展月球核电站项目

俄罗斯搁置载人登月计划，通过修改“雄鹰”（Orel）探月载人飞船用途首先用于将航天员运送至俄罗斯轨道站（ROS），同时转而优先研发月球核电站带动探月项目发展。俄罗斯航天国家集团（Roscosmos）推进月球核电站项目技术方案设计以及后续研发工作，并审议2033―2035年间将核电站送到月球并将其安装到月面的可能性。此外，俄罗斯还计划建造核动力货运飞船，并表示技术方面只有核反应堆冷却问题待解决。

 

 

●欧洲推进本土载人航天项目，深化欧美探月合作

运输系统方面，欧洲航天局（ESA）投入5000万欧元支持泰雷兹-阿莱尼亚航天公司（TAS）和欧洲勘探公司（Exploration Company）开发货运飞船，根据合同，两家公司应从2024年6月至2026年6月推进货运飞船的第一阶段开发。ESA的长期目标是要求到2028年至少有一艘货运飞船投入使用，并朝着开发载人运载工具的目标迈进。此外，ESA还授予了阿里安空间公司（Arianespace）合同，研究阿里安-6火箭执行载人运输的任务方案。

国际合作方面，欧洲在载人探月领域与美国合作愈加深入。《阿尔忒弥斯协定》全年新增19个签署国，其中包括13个欧洲国家，目前已有20个欧盟国家和19个ESA成员国加入该协定。

 

2024年底《阿尔忒弥斯协定》签署国达52个（来源：NASA网站）

 

●在日美同盟框架下深度参与“阿尔忒弥斯”计划

美、日两国政府在2024年达成一致，日本获准2名航天员登陆月球，成为美国之外首个确定在“阿尔忒弥斯”计划中获得载人登月名额的国家。除载人登月任务外，日本获准1名航天员可执行未来“门户”空间站任务。由日本丰田公司设计研发的“月球巡洋舰”（Lunar Cruiser）加压月球车可容纳2名航天员在其中生活约30天，总寿命10年，能够适应-170～120°C的极端温差环境，具有自动驾驶功能，配备氢燃料电池供能系统，辅以太阳翼，通过将废水转化为氢气和氧气完成循环利用。

 

“月球巡洋舰”加压月球车概念图（来源：丰田公司）

 

●印度利用独特地缘优势，积极开拓与美西方国际合作

印度与美国在载人航天方面取得合作进展，双方将一名印度航天员送往国际空间站，与NASA航天员开展首次联合行动，并研讨印度参与“门户”空间站任务的机会。印度还加深与欧洲的合作，印度空间研究组织（ISRO）、印度国家空间促进和授权中心（IN-SPACe）与旅行者太空公司（Voyager Space）签署谅解备忘录，探索利用“天空飞船”（Gaganyaan）为商业空间站提供运输服务；ISRO和ESA签署技术实施计划，欧洲空间运营中心（ESOC）将协调全球欧洲空间跟踪网（Estrack），为“天空飞船”任务提供地面站支持，用于飞船跟踪、监测和轨道操作。

ISRO与澳大利亚航天局签署协议，澳大利亚获得ISRO关于防止推进剂污染、爆炸，以及在舱门无法打开的情况下处置航天员乘组与其他相关事项的标准操作程序（SOP），为航天员搜救和飞船回收提供援助。此外，ISRO还发射了空间对接试验（SpaDeX）任务，测试交会对接以及编队飞行等技术，为印度载人航天工程后续发展奠定基础。

 

2024年，世界载人航天聚焦近地轨道能力维持与月球探测准备。美国推进“星际客船”开展载人飞行测试，优化“龙”飞船综合能力，细化“国际空间站”离轨方案，拓展载人航天商业化发展形式，但登月进度不及预期。俄罗斯采取应对国际空间站泄漏的问题，同时转向研究部署本国空间站，并将建造月球核电站相关技术作为重点项目，独立开展载人登月计划搁置。欧洲、日本、印度均通过国际合作加快发展载人航天技术。整体而言，世界主要航天国家均积极谋划，推动载人航天活动可持续发展，并迈向更远的深空。

 

文/宋国梁