獵戶座飛船（美國宇宙飛船）

獵戶座飛船（美國宇宙飛船）

獵戶座飛船 （美國宇宙飛船） 次瀏覽 | 2022.11.07 18:23:09 更新 來源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 獵戶座飛船美國宇宙飛船

“獵戶座”飛船是美國國家航空航天局(NASA)的“星座計劃”(Constellation program)的一個關(guān)鍵組成部分。可同時向國際空間站輸送6名宇航員，并能夠同時向月球輸送4名宇航員。

美國東部時間2014年12月5日7時5分（北京時間20時5分），美國現(xiàn)有最強(qiáng)大的“德爾塔”－4重型火箭點(diǎn)火，攜未搭載宇航員的“獵戶座”飛船在朝霞中從佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心升空，經(jīng)過約4個半小時的試飛后，飛船落入太平洋海域。該款宇宙飛船長遠(yuǎn)計劃用作接載航天員離開地球軌道，登陸小行星甚至火星進(jìn)行探索，《大西洋月刊》稱，這一天為“火星時代的第一天”。這是1972年12月阿波羅17號進(jìn)行最后一次載人登月后，首個外層空間載人探索計劃。

中文名

獵戶座飛船

英文名

Orion

所屬國家

美國

主要制造商

洛克希德·馬丁

質(zhì)量

8.5噸

尺寸

其投影直徑為5.02米，長度為3.3米

發(fā)射時間

2015年

發(fā)射地點(diǎn)

尼迪航天中心39號發(fā)射復(fù)合體

發(fā)射載體

戰(zhàn)神一號，四號，五號運(yùn)載火箭

目的星球

確認(rèn)：地球、月球 可能：近地天體、火星

容納人數(shù)

6名

研發(fā)者

美國航空航天局

隸屬

星座計劃

命名獵戶座飛船飛近月球的構(gòu)想圖

“載人探索飛行器”（Crew?Exploration?Vehicle，CEV）原本是美國國家航空航天局所預(yù)定的名字，并打算在2006年8月31日公布。可惜在2006年8月22日之前，國際太空站上的美國宇航員杰夫·威廉斯對地球無線電通話時無意中說溜了嘴，提到了美國國家航空航天局剛剛選定的最后名稱獵戶座，消息很快傳播開來。因此，美國國家航空航天局只得在2006年8月22日正式公布獵戶座這個名字。

該名稱來自于獵戶座，而獵戶座是天空中最明亮的星座之一，也是大家十分熟悉而且極易辨認(rèn)的星座。而該代號也曾用在約翰·楊和查爾斯·杜克所乘坐過的阿波羅16號的登月艙，該登月艙在1972年4月的時候降落在月球的表面。

綜述

“獵戶座”飛船，是NASA的新型宇宙飛船。是由洛克希德·馬丁公司負(fù)責(zé)設(shè)計和建造的飛船。實(shí)際上由兩個飛行器構(gòu)成，它們分別是：載人探測飛船(CEV)和貨物運(yùn)載火箭(CLV)。獵戶座飛船內(nèi)部空間比阿波羅飛船大2.5倍，最多可容納6名宇航員。

組成結(jié)構(gòu)獵戶座飛船徽章載人艙

載人艙，用于搭載宇航員，可搭載四到六名宇航員，包含三個基本組成部分。

逃逸塔

逃逸塔是載人探測飛船的獨(dú)特部件之一，它是一種小型火箭，能在發(fā)射失敗時將指令艙推離助推火箭。這種機(jī)制要比航天飛機(jī)的中止程序更安全。

太空艙

“獵戶座”太空艙直徑約5米，總重量約25噸。是“阿波羅”可居住空間的2.5倍。目前設(shè)計的“獵戶座”至少有兩個窗口（駕駛員和指令長的座椅旁邊各有一個），和一個艙門。與“阿波羅”類似，“獵戶座”的入口艙門在其側(cè)面，對接通道在其頂端（用與空間站或登月載具對接）。獵戶座飛船上的載人艙也采用了錐形結(jié)構(gòu)，比航天飛機(jī)的外形更符合空氣動力學(xué)原理。

服務(wù)艙

載人探測飛船的服務(wù)艙也將采用圓柱形外觀。承載主推進(jìn)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和飛行姿態(tài)控制系統(tǒng)。飛行姿態(tài)是指飛船在空間（x、y、z方向，或者俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航軸）中的定向方式。“獵戶座”飛船則采用反推力控制推進(jìn)器來控制飛行姿態(tài)，這些推進(jìn)器分別安裝在飛船的頭部和尾部。在飛行中，服務(wù)艙將覆蓋并保護(hù)載人探測飛船載人艙的隔熱層，同時為飛船提供電力、推進(jìn)力和飛行姿態(tài)控制。服務(wù)艙將在飛船重返大氣層之前被拋棄。

服務(wù)艙的一些特點(diǎn)包括：

單發(fā)動機(jī)推進(jìn)，使用甲烷/氧燃料，其效率稍高于阿波羅號飛船服務(wù)艙使用的自燃燃料混合物（肼/四氧化氮）。與肼/四氧化氮相比，甲烷/氧燃料具有更高的比沖（單位重量推進(jìn)劑產(chǎn)生的沖量），這意味著當(dāng)推進(jìn)燃料質(zhì)量相同時，其燃燒時間更長，并能帶來更高的速度。將來，人類有可能會利用月球和火星上的原料來制造甲烷，為這種類型的飛船提供燃料。

獵戶座飛船

更大的載油量使選擇不同的月球軌道和著陸點(diǎn)成為可能。

除燃料電池提供的能源外，飛船上的太陽能電池板也能發(fā)電并提供補(bǔ)充能源。

含有液態(tài)氨或水/乙二醇混合物的導(dǎo)管將熱量傳遞給散熱器，以便將其散發(fā)到太空中。在外太空，有陽光照射的區(qū)域和沒有陽光照射的區(qū)域溫差大概有204攝氏度。這種受熱不均現(xiàn)象會使飛船結(jié)構(gòu)中的金屬產(chǎn)生熱應(yīng)力。為了抵消這一效應(yīng)，阿波羅號飛船在飛往月球時，采用繞軸旋轉(zhuǎn)的方法，確保太陽射線能夠均勻照射飛船的各個部分（“燒烤棍滾動操縱法”）。預(yù)計載人探測飛船也會采用相同的方法。

采用轉(zhuǎn)向推進(jìn)器控制飛行姿態(tài)，與阿波羅號飛船類似。

駕駛艙

“獵戶座”駕駛艙是航天器特色之一。兩種方案——往返空間站的6座位式和執(zhí)行月球任務(wù)的4人式——都在設(shè)計中，座位采用可折疊的金屬構(gòu)架形式，以牢固的帶子連接。這種設(shè)計可以保證著陸期間如果缺失2個降落傘（共4個）乘員仍是安全的，還可以在太空艙著陸后側(cè)翻的情況下保證宇航員的安全。

貯藏艙

“獵戶座”貯藏艙是沿著“獵戶座”地板的內(nèi)壁，正對著主窗的空間用來放置電子設(shè)備、生活用品及計算機(jī)設(shè)備，剩余的空間可自由使用。“獵戶座”與NASA過去的載人飛船不同的一個特點(diǎn)是增加了兩個太陽能電池帆板。

登陸艙

登陸艙與阿波羅登月艙相比大很多，可以攜帶重量高達(dá)23噸的載籌抵達(dá)月球表面，甚至比整個阿波羅登月艙還要重。這么大載籌重量，甚至可以用于支持長期有人照料的月球基地。這一大載籌的特性，對于運(yùn)送大量物資和科研設(shè)備至月球表面基地來說，是非常有意義的。

和阿波羅登月艙一樣，獵戶座的登月艙也包含降落和起飛兩個過程。在起飛階段，登月艙可以承載4人至環(huán)月軌道。按照原來的計劃，登月艙應(yīng)當(dāng)使用使用甲烷-氧氣燃料作為推進(jìn)劑。在這一個基礎(chǔ)上，還會衍生出結(jié)構(gòu)近似的，用于火星任務(wù)的著陸器。選用甲烷作為燃料的一個重要原因是，它可以通過應(yīng)用原位資源利用的理論方法在火星土壤中獲得，而無需從地球運(yùn)送過去。但由于該型推進(jìn)系統(tǒng)仍然處于雛形階段，為了避免因此拖后登月計劃的整體進(jìn)度而改為使用液氧-液氫燃料。

返回艙

獵戶座的返回艙重達(dá)12噸，這幾乎是阿波羅指令艙的兩倍。和阿波羅指令艙一樣，它也可以與一個服務(wù)模塊連接，以提供諸如生命維持以及飛船推進(jìn)等功能。需要特別說明的是，它的燒蝕式隔熱盾在每次使用之后便會拋棄，這與阿波羅的設(shè)計類似，而返回艙本身則可以重復(fù)使用大約10次。

火箭助推器

火箭助推器將載人探測飛船送入地球軌道，貨物運(yùn)載火箭將負(fù)責(zé)運(yùn)載重型載運(yùn)物，比如登月車、月球中轉(zhuǎn)站和空間站部件。如有必要，貨物運(yùn)載火箭也可以運(yùn)送人員。

載人探測飛船助推器的第一級將是戰(zhàn)神I型固體火箭推進(jìn)器(SRB)，類似于航天飛機(jī)所采用的火箭推進(jìn)器。第二級為單臺航天飛機(jī)發(fā)動機(jī)，由液氫罐和液氧罐提供燃料。前兩級火箭都無法回收或重新使用（而航天飛機(jī)的固體火箭推進(jìn)器則可以回收再利用）。載人探測飛船的發(fā)射助推器只負(fù)責(zé)運(yùn)載宇航員，而不運(yùn)載沉重的載運(yùn)物。因此，載人探測飛船的助推器可以比阿波羅號飛船和航天飛機(jī)的助推器小。載人太空探索需要將宇航員和載運(yùn)物都送入太空軌道。以往的飛行器都是使用同一個火箭來運(yùn)載人和物，但載人探測飛船將這些功能分開。

運(yùn)載火箭

可運(yùn)送重型載運(yùn)物，必要時還能搭載宇航員，由兩級組成：

第一級有5臺以液氫和液氧為燃料的主發(fā)動機(jī)（稱為戰(zhàn)神V型火箭）。

第二級為一臺航天飛機(jī)主發(fā)動機(jī)或一臺阿波羅號飛船所采用的J-2型發(fā)動機(jī)，它們都采用液氫和液氧作為燃料。

外觀配置

獵戶座飛船的外貌與阿波羅飛船相似，但內(nèi)部空間比阿波羅飛船大2.5倍，最多可容納6名宇航員，融入了電腦、電子、維生系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)及熱防護(hù)系統(tǒng)等領(lǐng)域的諸多最新技術(shù)。同航天飛機(jī)比，奧賴恩的使用成本更加低廉，安全系數(shù)也提高10倍，而且與航天飛機(jī)一樣可以回收再用。

盡管它是美國新一代的載人飛船，但不少外界人士認(rèn)為，它深受早期阿波羅飛船的設(shè)計思路影響，甚至有人說，它就是2.0版的阿波羅飛船。

獵戶座飛船將替代航天飛機(jī)的計劃，并要求現(xiàn)有航天飛機(jī)在2010年前退役。這是繼航天飛機(jī)計劃以后的另一個里程碑，太空探索方面的一大步。

按照計劃，獵戶座飛船將會在肯尼迪航天中心的39號發(fā)射復(fù)合體進(jìn)行發(fā)射。該發(fā)射復(fù)合體的39A發(fā)射臺目前被用于發(fā)射航天飛機(jī)，而39B則正在進(jìn)行適應(yīng)發(fā)射戰(zhàn)神火箭的改造。美國國家航空航天局將在2011年進(jìn)行最后一次航天飛機(jī)發(fā)射之后，用該飛船來執(zhí)行載人航天任務(wù)。其首次任務(wù)被定于在2015年執(zhí)行，之后將用于訪問國際空間站。如果商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)出現(xiàn)問題無法使用，則該飛船將會替代執(zhí)行國際空間站的后勤運(yùn)輸任務(wù)。此后，獵戶座飛船將會作為載人月球及火星計劃中的一個關(guān)鍵裝備。

設(shè)計特點(diǎn)

飛船并沒有機(jī)翼和尾翼，不再像航天飛機(jī)那樣通過滑翔方式返回地球，而是像飛船那樣通過降落傘降落，因而不需要復(fù)雜的氣動外形和防熱系統(tǒng)，可提高返回時的安全性。

發(fā)射時飛船將與火箭串聯(lián)在一起，即飛行器在火箭的頂部，而不像航天飛機(jī)那樣與火箭并聯(lián)，所以能遠(yuǎn)離燃燒的發(fā)動機(jī)和墜落的碎片造成的危險，完全避開泡沫材料脫落的威脅。

設(shè)置有‘逃逸塔’系統(tǒng)，一旦在發(fā)射時出現(xiàn)故障，引發(fā)燃料爆炸，可迅速將飛行器分離出去，通過降落傘安全降落。這些措施可使太空飛行事故率從以往航天飛機(jī)1/220降低為現(xiàn)在的1/2000，提升了安全系數(shù)。

借鑒俄羅斯飛船的經(jīng)驗，把人、貨分開運(yùn)輸，這樣既安全又經(jīng)濟(jì)。

外界披露

據(jù)《時代周刊》報道，獵戶座飛船中與阿波羅飛船相比，既有相同點(diǎn)，也有不同之處：

1.空間更大，能攜帶4到6位宇航員，而阿波羅飛船最多只能承載3名宇航員。

2.裝備有太陽能電池板，這將大大減少使用燃料電池和普通電池。

3.既能像阿波羅飛船一樣降落于水中，也能依靠降落傘在干燥的沙漠地區(qū)著陸。

4.由高科技合成材料制成，重量顯著降低，而具有強(qiáng)大處理能力的電腦令它的“大腦”更發(fā)達(dá)。

技術(shù)模塊綜述

獵戶座飛船，融入了電腦、電子、維生系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)及熱防護(hù)系統(tǒng)等領(lǐng)域的諸多最新技術(shù)。同航天飛機(jī)比，奧賴恩的使用成本更加低廉，安全系數(shù)也提高10倍，而且與航天飛機(jī)一樣可以回收再用。這種飛船將比阿波羅號飛船以及航天飛機(jī)上的更為先進(jìn)。“獵戶座”飛船將采用經(jīng)過阿波羅號飛船和各項航天飛機(jī)計劃驗證過的可靠技術(shù)。這種飛船適合進(jìn)行長期太空探索活動，并且更加安全，功能也更為齊備。

逃逸系統(tǒng)

設(shè)置有逃逸塔系統(tǒng)，一旦在發(fā)射時出現(xiàn)故障，引發(fā)燃料爆炸，可迅速將飛行器分離出去，通過降落傘安全降落。這些措施可使航天飛行事故率從以往航天飛機(jī)1/220降低為現(xiàn)在的1/2000，提升了安全系數(shù)。借鑒俄羅斯飛船的經(jīng)驗，把人、貨分開運(yùn)輸，這樣既安全，又經(jīng)濟(jì)。

載人模塊戰(zhàn)神I號在上升階段的構(gòu)想圖

獵戶座飛船的載人模塊計劃由洛克希德·馬丁公司建造，可以容納四至五名機(jī)組人員。與之對比，阿波羅飛船的載人模塊只能接載三名人員，但航天飛機(jī)則可載七名人員。

獵戶座飛船“載人及服務(wù)模塊”（CSM）的結(jié)構(gòu)包括兩個主要的部分：一個圓錐形的載人艙，以及一個圓柱形的服務(wù)艙。后者除了提供飛船的推進(jìn)動力之外，還提供額外的供給。這兩者都是在1967年至1975年執(zhí)行任務(wù)的阿波羅號飛船命令及服務(wù)模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計的，除此以外，還參考了航天飛機(jī)計劃中所衍生出來的新型技術(shù)。探索系統(tǒng)任務(wù)部綜合辦主任尼爾·伍德沃德認(rèn)為“使用現(xiàn)有技術(shù)和解決方案能降低風(fēng)險”。

雖然獵戶座飛船采用了與六十年代開發(fā)的阿波羅飛船相近的設(shè)計理念，其載人模塊將會使用數(shù)項較為完善的技術(shù)，包括：

“玻璃駕駛艙”數(shù)字化控制系統(tǒng)衍生于波音787飛機(jī)中的駕駛艙，類似俄羅斯進(jìn)步號飛船和歐洲自動運(yùn)載飛船的自動對接系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許在緊急情況下由宇航員全權(quán)控制。此前的其他美國飛船，如雙子座、阿波羅飛船，以及航天飛機(jī)等，在進(jìn)行對接時都需要手動操作。

改進(jìn)過的廢棄物管理設(shè)備，包括一個微型野營式馬桶，以及一個在航天飛機(jī)和國際空間站中已投入使用過的不分性別的“便溺管”。其中航天飛機(jī)的“便溺管”系統(tǒng)是基于天空實(shí)驗室上的系統(tǒng)開發(fā)的，而國際空間站的系統(tǒng)則是基于聯(lián)盟號、禮炮和和平號國際空間站的同類系統(tǒng)。因此，在該飛船中將徹底取消遭人恨的“阿波羅袋子”。

之所以稱為“阿波羅袋子”，是因為阿波羅飛船上的宇航員必須使用這種“設(shè)備”。該“設(shè)備”其實(shí)就是一個開口處有粘性的塑料袋，排便時需要將其粘貼在屁股上，然后再進(jìn)行排便；

一個氮?dú)?氧氣混合空氣環(huán)境，保持海平面的大氣壓（101.3kPa），或者稍低（55.2至70.3kPa）；

一個比之前任何載人飛船更加先進(jìn)的計算機(jī)系統(tǒng)。

該模塊的另一個特性是可以部分重復(fù)使用。美國國家航空航天局計劃讓每一個該模塊可以執(zhí)行最多10次飛行任務(wù)，以便能形成包含載人及無人駕駛的獵戶座飛船船隊。無論是載人模塊還是服務(wù)艙，都將會使用鋁合金來建造。這種材料已被應(yīng)用于航天飛機(jī)的外部燃料箱、德爾塔-4運(yùn)載火箭以及宇宙神-5運(yùn)載火箭的建造上。

整個模塊的隔熱方式，和飛船中其它非關(guān)鍵部位如貨艙門是一樣的，都是用諾梅克斯材料制成的隔熱氈進(jìn)行包裹。可重復(fù)利用降落傘是基于阿波羅號及航天飛機(jī)固體助推器的降落傘進(jìn)行設(shè)計的，并同樣使用了諾梅克斯布料來制作。獵戶座的載人模塊只能夠通過在水上降落來實(shí)現(xiàn)回收，這也是載人飛行任務(wù)時唯一可行的在地球上降落的方式。

為了使獵戶座飛船能夠與國際空間站或者其它星際飛船對接，對接系統(tǒng)采用了新的低沖擊對接系統(tǒng)*設(shè)計。該設(shè)計是航天飛機(jī)上所使用的通用對接環(huán)的簡化版本，有趣的是航天飛機(jī)上的這一系統(tǒng)其實(shí)是源自于1975年俄羅斯為阿波羅-聯(lián)盟測試計劃而設(shè)計的對接系統(tǒng)。飛船及對接接合器均設(shè)置了水星號和阿波羅號上所使用的發(fā)射逃逸系統(tǒng)*，以及源自阿波羅飛船上的玻璃纖維推進(jìn)器保護(hù)罩。升空過程中的前2%時間內(nèi)出現(xiàn)問題，這些裝置將保證載人模塊能安全逃逸。

獵戶座載人模塊的形狀與阿波羅號指揮艙類似，是一個頂角為57.5°的圓臺體。其投影直徑為5.02米，長度為3.3米，重8.5噸。它的總體積將會阿波羅號的2.5倍，內(nèi)部空間容積約為5.9立方米，可承載4至6名宇航員。經(jīng)過長期的研究，美國國家航空航天局決定選用低密度碳化燒蝕材料（Avcoat）作為重返大氣層時的熱盾材料。低密度碳化燒蝕材料是由玻璃纖維及酚醛樹脂構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)，其中填充以石英纖維。該材料曾在阿波羅計劃中使用，并在航天飛機(jī)早期飛行任務(wù)中用在了特定的部位。

服務(wù)模塊

逃逸系統(tǒng)

獵戶座發(fā)射失敗逃逸系統(tǒng)試驗品在美國國家航天局蘭利研究中心裝配完成。

發(fā)射終止試驗

阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司（ATK）在2008年11月20日成功的進(jìn)行了第一次發(fā)射終止試驗。該逃逸系統(tǒng)的引擎能提供2,200千牛的推力，以便在發(fā)射場上，或者發(fā)射后高度在91公里之前發(fā)生緊急情況時進(jìn)行逃逸動作。這個逃逸測試是該引擎在上述范圍內(nèi)出現(xiàn)的逆向氣流范圍之內(nèi)進(jìn)行的第一次測試。

這一次逃逸點(diǎn)火試驗對引擎和其他組件進(jìn)行了一系列的測試，該測試是為了在2009年春天進(jìn)行下一個主要的、具有里程碑性質(zhì)的試驗做準(zhǔn)備。后者是一次全尺寸的實(shí)物模型試驗。

探路先鋒2009年3月2日，一個先行制作好的逃逸模塊的試驗品，從蘭利研究中心運(yùn)往新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場進(jìn)行測試。這一個探路先鋒除了含有一個真實(shí)的逃逸模塊之外，還包括了獵戶座的實(shí)物大小模型。在導(dǎo)彈八成將會制作一個14米高的火箭，以進(jìn)行第一次發(fā)射臺終止逃逸試驗。

主要目標(biāo)

獵戶座飛船將替代航天飛機(jī)的計劃，并要求現(xiàn)有航天飛機(jī)在2010年前退役。美國國家航空航天局將進(jìn)行最后一次航天飛機(jī)發(fā)射之后，用該飛船來執(zhí)行載人航天任務(wù)。其首次任務(wù)被定于在2015年執(zhí)行，之后將用于訪問國際空間站。如果商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)出現(xiàn)問題無法使用，則該飛船將會替代執(zhí)行國際空間站的后勤運(yùn)輸任務(wù)。此后，獵戶座飛船將會作為載人月球及火星計劃中的一個關(guān)鍵裝備。

按照計劃，獵戶座飛船將會在肯尼迪航天中心的39號發(fā)射復(fù)合體進(jìn)行發(fā)射。該發(fā)射復(fù)合體的39A發(fā)射臺目前被用于發(fā)射航天飛機(jī)，而39B則正在進(jìn)行適應(yīng)發(fā)射戰(zhàn)神火箭的改造。發(fā)射時飛船將與火箭串聯(lián)在一起，即飛行器在火箭的頂部，而不像航天飛機(jī)那樣與火箭并聯(lián)，所以能遠(yuǎn)離燃燒的發(fā)動機(jī)和墜落的碎片造成的危險，完全避開泡沫材料脫落的威脅。

NASA希望“獵戶座”載人探測飛船成為未來太空探索活動中的多面手。據(jù)NASA預(yù)計，該載人探測飛船將在2014年之前將宇航員送入國際空間站，在2020年之前將宇航員送抵月球，而此后的目標(biāo)便是火星。

載人探測飛船的主要目標(biāo)是重返月球。在阿波羅號飛船的設(shè)計階段，關(guān)于如何將人類送上月球曾有兩種提議：

·地球軌道集合（EOR）——在地球軌道上組裝大型探月火箭的部件，然后將其發(fā)射到月球。

·月球軌道集合（LOR）——兩個小型宇宙飛船（指令/服務(wù)艙和登月艙）在月球軌道上會合。

科學(xué)家們最終一致認(rèn)為，在月球軌道集合可以減小更多重力，實(shí)現(xiàn)約翰·F·肯尼迪總統(tǒng)提出的10年內(nèi)將人類送上月球的目標(biāo)。載人探測飛船重返月球的飛行計劃融合了EOR和LOR這兩種方案的精髓。

載人探測飛船登月行動將建立月球基地，以探索月球并在月球南極尋找水源——水不僅是在月球生存的必需品，而且可以用來制造火箭燃料。此外，在登月行動中，宇航員還將測試各種設(shè)備和技術(shù)，為將來的火星行動做準(zhǔn)備。因為月球距地球只有三天的航程，所以從那里執(zhí)行火星登陸行動將更安全、更經(jīng)濟(jì)。月球行動中的救援工作與火星相比也更容易。載人探測飛船將成為其他外太空載人航天器的設(shè)計典范。

NASA希望利用載人探測飛船將宇航員再次送抵月球，并實(shí)現(xiàn)人類登陸火星和其他太陽系行星的夢想。

配置性能

航天飛機(jī)等飛行器重返地球大氣層時的速度為8千米/秒，而載人探測飛船的月球巡航速度更快，重返大氣層時的速度高達(dá)11千米/秒。除了外形以外，載人探測飛船的載人艙與阿波羅號飛船還有其他幾處共同點(diǎn)，盡管它是美國新一代的載人飛船，但不少外界人士認(rèn)為，它深受早期阿波羅飛船的設(shè)計思路影響，甚至有人說，它就是2.0版的阿波羅飛船。據(jù)時代周刊報道，獵戶座飛船中與阿波羅飛船相比，既有相同點(diǎn)，也有不同之處：

1、載人探測飛船的載人艙直徑更大（為5米，而阿波羅號飛船為1.2米），能搭載更多人和貨物。

2、載人探測飛船尾部的隔熱層為燒蝕材料，將在飛行中汽化。阿波羅號飛船使用單張多層的尾部隔熱板，隔熱板的材料為鋁和環(huán)氧樹脂，能夠吸收飛船重返大氣層時產(chǎn)生的熱量并融化。（這種隔熱板和指令艙的其他部分一樣都只能使用一次。）航天飛機(jī)使用陶瓷隔熱瓦、隔熱毯和增強(qiáng)碳樹脂來吸收熱量。但是，事實(shí)證明這種設(shè)計實(shí)現(xiàn)起來要比理論上難得多。載人探測飛船的隔熱層最多可修復(fù)并重復(fù)使用10次，從而延長了飛船的設(shè)計壽命。

獵戶座飛船與國際空間站接合假想圖

3、載人探測飛船上的氣囊確保飛船既可以在陸地回收，也可以在海上回收。而阿波羅號飛船每次都是在海面著陸并回收的。載人探測飛船位于發(fā)射助推器的上方，這樣可以避免被掉落的碎片（比如泡沫塑料或冰塊）擊中。

4、空間更大，能攜帶4到6位宇航員，而阿波羅飛船最多只能承載3名宇航員。

5、裝備有太陽能電池板，這將大大減少使用燃料電池和普通電池。

6、既能像阿波羅飛船一樣降落于水中，也能依靠降落傘在干燥的沙漠地區(qū)著陸。

7、由高科技合成材料制成，重量顯著降低，而具有強(qiáng)大處理能力的電腦令它的“大腦”更發(fā)達(dá)。

著陸方式

獵戶座的著陸路方式則被設(shè)計為在陸地上著陸，而不是在海上著陸。采用這類著陸方式還包括俄國的聯(lián)盟號飛船，以及中國的神舟號飛船。不過在緊急情況下，它也可以在水上著陸。目前已選定的可用著陸點(diǎn)包括加利福尼亞州的愛德華茲空軍基地，內(nèi)華達(dá)州的卡森平原，以及華盛頓州的摩西湖市。在西部海岸選擇找陸點(diǎn)可以讓大部分的著陸路徑在太平洋上空，從而避開了人口密集的地區(qū)。

8研發(fā)背景編輯航天飛機(jī)是一項科技奇跡，但機(jī)群卻在不斷老化，其運(yùn)行成本也在不斷飚升。哥倫比亞號航天飛機(jī)因泡沫絕緣材料問題導(dǎo)致的事故，更是引發(fā)了公眾對于航天飛機(jī)安全性的懷疑。從設(shè)計思想上來說，航天飛機(jī)的重復(fù)使用、貨運(yùn)和載人任務(wù)結(jié)合、航空與航天任務(wù)結(jié)合這些特點(diǎn)，從根本上導(dǎo)致了航天成本和系統(tǒng)復(fù)雜性的提升，并間接限制了航天飛機(jī)的安全性和使用效率。為此NASA中止了所有航天飛機(jī)的飛行任務(wù)。NASA需要一種飛行器，以便將宇航員和載運(yùn)物送往地球軌道、月球和火星。為開展未來的太空探索活動，NASA正在設(shè)計一種新型飛行器。

歷史沿革正在執(zhí)行任務(wù)的構(gòu)想圖。圖中右下角噴射氣體的噴管，至離噴管最近的第一個深色環(huán)狀部分，即為服務(wù)模塊。

2004年1月14日，時任美國總統(tǒng)的喬治·沃克·布什對外宣布了太空探索遠(yuǎn)景計劃，其中包括了當(dāng)時被稱為“載人探索飛行器”的獵戶座飛船，次要目標(biāo)是在2008年開始開發(fā)并測試新一代的航天飛船——載人探索飛行器，然后在2014年之前實(shí)施其首次載人航天任務(wù)。載人探索飛行器將可以替代（屆時業(yè)已）退役的航天飛機(jī)，將宇航員及科學(xué)家運(yùn)送至空間站中，但其主要目標(biāo)是將宇航員運(yùn)送到地球軌道之外的其它地方。

制造獵戶座飛船的部分原因是哥倫比亞號航天飛機(jī)災(zāi)難和之后的哥倫比亞號事故調(diào)查委員會的調(diào)查報告，以及白宮對美國航天載人航天任務(wù)現(xiàn)存問題的反思。它完全替代了還在概念階段的軌道空間飛機(jī)（Orbital?Space?Plane，OPS），后者是之前X-33試驗機(jī)計劃失敗后被提出來作為航天飛機(jī)的頂替方案。在美國國家航空航天局前局長肖恩·奧基夫卸任后，該局的采購計劃和策略發(fā)生了如上所述的重大變化。

2004年7月，邁克爾·格里芬被任命為航天局局長之前，他以組長之一的身份參與了一個行星學(xué)會的研究“將人類送至更遠(yuǎn)的太陽系空間”，該研究為星座計劃提供了一個可負(fù)擔(dān)且可實(shí)現(xiàn)的實(shí)施策略，因此可以從中探知未來獵戶座相關(guān)計劃的可能發(fā)展方向。由于格里芬是該研究的其中一個組長，因此可以推斷他認(rèn)同該研究的結(jié)論。而在他當(dāng)上局長后也以實(shí)際行動支持達(dá)成該計劃的目標(biāo)。載人探索飛行器的原始策略后來出現(xiàn)了若干修改，這在美國國家航空航天局探索系統(tǒng)架構(gòu)研究中進(jìn)行了相關(guān)說明。

根據(jù)執(zhí)行概述，該研究制定了一個“分階段將人類探索范圍延伸至低地球軌道空間以外的方法”，并具體建議分為如下三個階段：

階段一：“將重心放在開發(fā)新一代載人探索飛行器（CEV），完成國際空間站，以及退役過時的航天飛機(jī)之上。其中，在完成了國際空間站美國艙核心之后（大約需要6到7次的飛行任務(wù)），以及滿足其它合作成員對完成國際空間站的需求所必須提供的最少附加分型任務(wù)之后，航天飛機(jī)將會盡快退役。航天飛機(jī)退役將會導(dǎo)致美國低軌道載人航天能力的缺失，而于此同時，退役所節(jié)省出來的資金，將用來加快新一代飛行器的開發(fā)計劃，以盡可能減少甚至消除這一空缺時間。”

階段二：“必須開發(fā)更多附加組件，包括提高運(yùn)載系統(tǒng)的功率以適應(yīng)需要飛行數(shù)月的行星際載人航天探索擴(kuò)展任務(wù)；以及居住艙、實(shí)驗艙、燃料模塊和推進(jìn)模塊，以適應(yīng)將人類用送至月球、火星、拉格朗日點(diǎn)和某些近地小行星附近的目標(biāo)。”

階段三：“載人行星著陸器的開發(fā)將在本階段完成，以允許實(shí)施人類登陸月球，進(jìn)而于2010年登陸火星的任務(wù)。”

2005年9月19日，相關(guān)的研究結(jié)果在新聞發(fā)布會上公布。該研究建議2014年開始進(jìn)行獵戶座的載人飛行任務(wù)，并認(rèn)同采用月球軌道集合的方法登陸月球。其中，低地球軌道版本的獵戶座飛船，則可以將4到6人運(yùn)至國際空間站，而登月版本則可以承載4人，登陸火星的版本可以承載6人。與此同時，還會發(fā)展一型類似于俄國進(jìn)步號飛船的無人貨運(yùn)飛船版本。

2006年7月下旬，美國航天局的第二次設(shè)計評審，導(dǎo)致了飛船設(shè)計的重大變化。起初，美國國家航空航天局想使用液體甲烷(LCH4)作為獵戶座飛船（SM）的燃料，但是因為氧氣/甲烷動力的火箭技術(shù)還不成熟，并且需要在2012年發(fā)射獵戶座飛船，其在2006年七月下旬批準(zhǔn)換成了自燃式推進(jìn)器。該替換使得美國國家航空航天局能在2011年前對獵戶座飛船和戰(zhàn)神I號火箭進(jìn)行安全評估，并且能夠填補(bǔ)將于2010年退役的航天飛機(jī)和第一次獵戶座飛船的載人飛行之間潛在的空缺。

2006年9月，美國國家航空航天局選定洛克希德·馬丁為獵戶座的合約商，后者同時也是當(dāng)前擎天神五號運(yùn)載火箭外掛燃料箱的合約商。

2007年4月20日，美國國家航空航天局和波音公司簽訂了獵戶座飛船合同的一項修改。更新后的合同延長了獵戶座飛船計劃2年設(shè)計時間，加入了2次獵戶座飛船發(fā)射中斷系統(tǒng)的飛行測試，并且刪除了能對國際空間運(yùn)送密封貨物的原始設(shè)計。

2007年5月《太空日報和防御報道》中的一片文章指出，被稱為結(jié)構(gòu)“606”的獵戶座飛船登月艙的最新設(shè)計修訂本中，服務(wù)模塊會有一個外部的面板，其會在戰(zhàn)神一號運(yùn)載火箭火箭的第二次點(diǎn)火階段后不久就脫落。相比之前的結(jié)構(gòu)“605”，這項設(shè)計會節(jié)省1000磅的重量。

2007年8月5日，一份報告稱安全氣囊著陸系統(tǒng)從下一輪獵戶座飛船的設(shè)計（代號607）中移除了，其考慮到節(jié)省總重量，改成在任務(wù)結(jié)束時使用阿波羅形式的返回艙。

2009年9月8日，奧巴馬政府委托載人航天計劃委員會發(fā)布了有關(guān)多個美國政府載人航天計劃的長期規(guī)劃檢討簡報。其中需要實(shí)現(xiàn)的多個目標(biāo)包括：對國際空間站的支持，低地球軌道以外空間（包括月球）的任務(wù)進(jìn)展，以及商業(yè)空間工業(yè)的利用情況等。這些目標(biāo)必須在有限的預(yù)算內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

這份檢討簡報中需要考慮的參數(shù)包括“人員及任務(wù)的安全性、生命周期成本、開發(fā)時間、對國內(nèi)空間產(chǎn)業(yè)根基的沖擊、促進(jìn)創(chuàng)新鼓勵競爭的潛力、從當(dāng)前載人航天飛行系統(tǒng)過渡到未來系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響和沖擊”。此外還會考慮到研究及開發(fā)量的估算，以及“為支持各種載人航天飛行活動所需要的輔助機(jī)器人活動”，并探討2016年之后延長國際空間站運(yùn)作時間的各種選項。

2010年按計劃，美國宇航局航天飛機(jī)將全部退役，新一代載人航天系統(tǒng)“獵戶座”飛船將于2015年服役。“獵戶座”飛船將擔(dān)負(fù)美國人重返月球和載人探索火星的重任。登月任務(wù)的開發(fā)計劃航天飛機(jī)退役后立即開始提速。其中的月球表面登陸模塊（登月艙）以及重型起飛推進(jìn)器會同時并行開發(fā)，并且在2018年即進(jìn)入可以執(zhí)行任務(wù)的狀態(tài)，并最終于2020年在月球表面著陸。

試飛計劃

2014年之前，美國國家航空航天局計劃獵戶座飛船的首次飛行，屆時宇航員將乘坐它飛往國際空間站，接下來在2020年之前，將首次執(zhí)行飛往月球的任務(wù)。隨后，美國將改進(jìn)獵戶座飛船和推力更大的運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)火星登陸，并飛往更遙遠(yuǎn)的太空。

2014年8月6日，NASA已與美國海軍合作完成了對“獵戶座”飛船的第二次濺落回收測試。2013年8月13日，美國海軍船塢登陸艦阿靈頓號（LPD?24）搭載著美國宇航局的“獵戶座”飛船返回艙在諾福克軍港進(jìn)行了著陸回收測試。美國宇航局正與美國海軍密切合作，以研究“獵戶座”返回艙在返回地球落入大海后的回收步驟。

2014年12月，“獵戶座”飛船將于進(jìn)行首次無人飛行，在任務(wù)結(jié)束后將以32000千米/時的速度返回地球，在大氣層中經(jīng)受近4000華攝氏度的高溫，最后墜落在太平洋上。飛船回收團(tuán)隊針對這些情況，對“獵戶座”的回收進(jìn)行了測試。之后美國海軍船只在潛水員協(xié)助下，迅速駛進(jìn)該海域打撈出飛船。?

研發(fā)成本獵戶座飛船的組件結(jié)構(gòu)圖

2004年11月，美國國會會議中全額通過了。包括了“4.28億美元的用于開發(fā)新一代載人探索飛行器的星座計劃（5年內(nèi)總計66億美元）預(yù)算。

2005年，布什總統(tǒng)在財年要求的預(yù)算中，包括該載人探索飛行器的星座計劃的預(yù)算。

2006財年的預(yù)算要求為7.53億美元，用于繼續(xù)開發(fā)載獵戶座飛船。而依照截至2005年的開發(fā)情況看，其總預(yù)算估計為150億美元。

2006年8月31日，洛克希德·馬丁獲得了獵戶座計劃合同中最初的“時間表A”部分，該部分價值39億美元，將持續(xù)執(zhí)行至2013年。合約中更多可選開發(fā)的“時間表B”部分，則可能價值高至35億美元。

雖然迄今為止該計劃得到了充分的資金保障以及眾議院的支持，仍然存在航天飛機(jī)復(fù)飛計劃成本升高導(dǎo)致的投入獵戶座開發(fā)的資金出現(xiàn)極端困難的可能性。關(guān)于這個問題，也曾經(jīng)討論過是尋求國會提供航天飛機(jī)額外開銷的特殊資金，還是讓私人企業(yè)參與到獵戶座的開發(fā)和運(yùn)作中。

到2025年為止，不考慮通貨膨脹因素，以及給美國國家航天局增加的額外預(yù)算，預(yù)計的總預(yù)算額為2100億美元。而空間探索系統(tǒng)架構(gòu)研究對截至2025年的總成本的估算為2170億美元，比預(yù)算僅多出70億美元。實(shí)際的最終成本可能會比這個估計更低，因為這個估算包括了為發(fā)射獵戶座的運(yùn)載火箭中的地球出發(fā)級開發(fā)全新的引擎，而實(shí)際上可能會采用J-2引擎的衍生型號。白宮的奧古斯丁委員會預(yù)計，在獵戶座及戰(zhàn)神一號開發(fā)完畢之后，還會發(fā)生每次發(fā)射近10億美元的成本。

參考資料