作者:张雪松 来源:澎湃新闻 发布时间:2023/12/11 19:14:07
选择字号:
印度欲在2035年建成空间站,“拖延症”或致无法按时完成

 

日前,在印度测绘学会(ISG)和遥感学会(ISRS)联合主办的会议上,印度空间研究组织(ISRO)主席索马纳特(Somanath)披露了印度载人航天计划的最新进展和计划,其中,印度未来载人空间站的发展规划最为引人瞩目。

随着印度“天空之船”(Gaganyaan)载人飞船计划的推进,印度载人空间站计划也将提上日程,计划在2028年左右发射部署空间站的第一个验证模块,2035年建成印度空间站——Bharatiya Antariksha Station。那么,印度空间站水平如何?

印度公布的空间站模型

印度载人航天:步履维艰地前行

载人航天是当今衡量一个国家综合实力的重要标志,对于想成为“有声有色大国”的印度来说,载人航天显然是一个加分项。1984年,印度空间研究组织通过和苏联的国际合作,将印度第一个航天员夏尔玛(Sharma)送入太空,他乘坐“联盟”T-11飞船前往“礼炮七号”空间站,进行了为期7天21小时40分的太空飞行。

借船上天只是发展自主载人航天能力的探路之举,最终目的是靠自己的火箭和飞船将印度人送上太空。但印度很长时间里缺乏必要的航天能力,连成熟可靠的火箭在21世纪之前都没有——印度自主研制的PSLV火箭达到成熟可靠状态已经是21世纪的事情了。虽然以PSLV火箭的运载能力足以发射与美国“水星”号相同级别的飞船,但印度空间研究组织早就接触过“联盟”号飞船,显然不会“倒行逆施”研制类似“水星”号这样技术水准低一个档次的飞船。“联盟”号飞船发射质量6.8吨,而GSLV MK II火箭近地轨道运力6吨,有传言印度曾计划用GSLV MK II火箭发射2人乘组的载人飞船,不过GSLV MK II火箭的表现也让印度有点失望——达到成熟状态是2010年后的事情。

虽然载人航天计划没有正式得到国家的立项,但为了推进载人航天计划,印度空间研究组织还是提前开始积累载人航天工程的技术和经验。2007年1月印度空间研究组织发射了名为太空舱返回试验(SRE)的试验舱,SRE-1只是一个简单的返回舱,它使用PSLV火箭发射后在地球低轨道飞行了约一个星期,随后再入返回落在孟加拉湾海面上。印度空间研究组织通过SRE-1返回舱突破了载人飞船的再入返回技术,而且热防护系统的防热瓦可以重复使用。

印度空间研究组织随后提出启动载人航天工程,计划到2015年将印度人自主送上太空,但这项计划并未得到印度政府的大力支持,印度政府只批准了2000万美元预算进行技术预研,印度空间研究组织只能继续先进行技术攻关。2008年,印度空间研究组织决定在班加罗尔建造航天员培训中心,并进行舱内和舱外航天服的研制工作,还筹备了建造载人航天任务控制中心,以及试图在斯里哈里科塔发射场建造专门的载人航天发射工位。2012年,印度“十二五”计划公布,载人航天计划仍未得到批准,这意味着印度载人航天项目正式上马最早也是2017年后的事情了。

随着GSLV MK II火箭的成熟以及新一代GSLV MK III/LVM3火箭的顺利研制,2014年12月18日,印度空间研究组织执行了LVM3的亚轨道试飞任务,发射了大气层再入实验载人舱(CARE)。重约3.7吨的CARE载人舱是未来载人飞船的全尺寸试验舱,它被加速到5.3千米/秒的速度并再入,对导航制导控制以及热防护等多项关键子系统进行了检验。当然,这么大的返回舱也意味着GSLV MK II火箭只能“望船兴叹”,需要使用运力更大的LVM3火箭发射载人飞船。此外,印度还进行了载人返回舱的空投和水面溅落试验,而飞船的服务舱研制也有进展,印度空间研究组织直接在PSLV火箭第四级的基础上,衍生研制了载人飞船的服务舱。

印度空间研究组织研制的“火箭逃逸系统”成功进行首次飞行演示

2017年,印度空间研究组织开始实施载人航天计划,2018年顺利完成了发射台逃逸试验。2018年8月15日,在印度国庆节上,印度总理莫迪正式宣布了名为“天空之船”(Gaganyaan)的载人航天计划,当时计划在未来7年工程预算合计1000亿卢比(约合13.5亿美元)。印度空间研究组织还公开载人飞船是典型的两舱式飞船,总重量约7吨,他们计划2021年运送3名成员进行5-7天的飞行。印度空间研究组织还派出航天员去俄罗斯进行训练,并通过国际合作在澳大利亚建立了一个地面站,用于支持未来的载人飞行。

然而,随着飞船研制工作的深入,计划没有变化快,载人返回舱变成一个5.3吨重的大型载人舱,而服务舱重量也有2.9吨,飞船总重量增加到8.2吨,Gaganyaan飞船将由通过载人认证的LVM3火箭送入400千米高度的圆轨道。印度空间研究组织显然低估了载人航天的工程难度,再加上疫情的冲击,2021年7月才进行了载人版火箭Vikas的首次热试车,2022年进行主降落伞空投试验,2023年8月完成了降落伞试验,同年10月21日进行了飞船高空逃逸试验。和印度大多数航天计划一样,载人航天计划也深受“拖延症”的困扰,印度载人飞船首次无人发射已经推迟到2024年,首次载人飞行计划在2025年实现。

印度“天空之船”(Gaganyaan)载人飞船采用两舱结构

载人空间站:充满变数的远景

在航天领域有一句话:造船为建站,建站为应用。载人飞船只是载人航天工程的第一步,载人航天终究是要服务于空间应用的,而要大规模开展空间科学和应用,空间站是必不可少的基础设施。印度虽然载人飞船尚未上天,但早已开展了载人空间站的预研工作。

2018年,印度载人航天工程得到正式批准,2019年6月,印度空间研究组织主席斯万(Sivan)就透露印度准备在下一阶段研制和发射空间站,据称印度空间研究组织将在2030年前后发射一个“礼炮七号”级别的20吨级单舱空间站,支持15-20天的中短期空间驻留,并开展空间微重力科学实验。载人航天工程技术涉猎范围很广,其中交会对接是必不可少的关键技术,印度版的“礼炮七号”空间站也要突破掌握空间交会对接。2019年,印度媒体报道称,印度空间研究组织早在2017年就开始空间在轨对接技术研究,未来将发射两颗小卫星,开展空间对接实验(SPADEX)。

2021年,全球航天探索大会(GLEX 2021)上,印度空间研究组织主席斯万提到,印度未来将研制载人空间站,实现长期轨道驻留能力,他展示的幻灯片中空间站核心舱对接了两艘Gaganyaan飞船,另外还有两个疑似实验舱,核心舱上还有机械臂和气闸舱,性能指标比最初的“礼炮”系列空间站仿制版有了很大提高。根据公开消息,曾计划在2021年底进行首飞的Gaganyaan飞船推迟到2023年,但2022年斯万主席还继续表示,这个更大更复杂的空间站要在2030年左右建成。

2014年,印度空间研究组织进行了GSLV MK III火箭的首次发射试验,载荷为“大气再入实验载人舱”(CARE),这个3.7吨的CARE就是未来印度载人飞船的全尺寸返回舱。


2022年印度空间研究组织又展示了新的空间站模型,这个名为微重力实验载人轨道空间站(HOME)的空间站由服务舱、居住舱和推进舱以及充气舱段组成,夸张的是HOME模型上不仅有三个常规舱段,还有两个充气展开舱段,并对接了4艘Gaganyaan飞船!然而,考虑到印度载人飞船尚未发射升空,印度空间研究组织主要精力还是集中在载人飞船上,展出的各种载人空间站构型并没有多大参考价值。未来随着印度载人航天工程的实施,以及印度经济发展和政府支持的变化,空间站设计方案随时会进行修改。2023年新上任的印度空间研究组织主席索马纳特接受采访时表示,Gaganyaan计划旨在实现独立自主的太空飞行能力,一旦突破载人航天飞行能力,后续将在未来20到25年内实施空间站计划,空间站已经被确定为印度空间研究组织未来十年的主要目标。从现有信息看,印度空间站不再是“礼炮七号”的仿制品,而是典型的多舱式空间站。

印度空间站发展规划

印度空间站的设计也在不断变化,印度空间研究组织主席索马纳特2023年11月在会议上展示的幻灯片,计划在2026-2028年先使用Gaganyaan飞船携带小型充气舱,在轨测试充气太空舱展开技术,然后进行在轨交会对接试验。他还提到印度空间站包括生活舱、指令和推进舱以及充气舱等三个舱段,空间站总质量约25吨,最终在2035年左右完成空间站的建造。印度载人空间站尚未正式立项,无论是2035年的建成时间,还是25吨的总质量,或是三舱的设计构型,显然并未确定,印度空间站方案仍会继续变动。

综合印度空间研究组织公开的消息,Gaganyaan飞船使用LVM3火箭发射,现有方案中空间站舱段也将使用LVM3火箭发射,而LVM3火箭的近地轨道运力只有约10吨,这可能是三舱空间站总质量只有25吨的关键。

2017年首飞的LVM3火箭并非印度运载火箭发展的终点,印度空间研究组织正在改进升级LVM3火箭,计划将火箭同步转移轨道运力从4吨增加到6-6.5吨,相应的近地轨道运力也能达到15吨左右。另外,印度还在研制新一代火箭NGLV,它将取代现有的PSLV、GSLV和LVM3等运载火箭,NGLV火箭具有20吨级的近地轨道运力,计划在2030年左右进行首飞。

印度空间研究组织主席索马纳特还表示,NGLV火箭将用于支持未来的商业发射、深空探索和载人航天任务,现在的25吨级的空间站可能是权宜之计,随着NGLV火箭的研制,印度空间研究组织很可能会研发20吨级舱段,建造3舱或是更多舱段的大型永久性空间站。印度空间站计划看起来雄心勃勃,但还有很多关键技术亟待突破,很可能像大多数印度航天计划一样,无法按时完成。而且不少印度航天计划好高骛远,脱离印度航天工业和技术水平,实际结果与PPT有很大的出入。

 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
40亿年前生命如何产生?室温水中找答案 国之重器“神农设施”启动建设
另辟蹊径开发“水稻癌症”新型杀菌剂 高稳定太赫兹半导体双光梳研究获新突破
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文