定舱石是什么(定舱位了没有柜子)

“轨道舱的保轨利用”一直是很多航天爱好者津津乐道的神舟飞船的设计优势。然而，近年来，人们不再谈论轨道舱的轨道保持利用。为什么？

这是一个简单的话题，但展开来看有很多故事，有更复杂的历史经纬。

神舟载人飞船遥测图像

上世纪80年代后半期，继曙光一号载人飞船计划之后，在863计划的推动下启动新一轮载人航天工程逐渐成为共识。但是，当时对于采用哪种技术方式实施载人航天工程存在较大争论。因此成立了“863计划航天专家委员会”，对天地往返运输系统的不同方案进行深入研究和对比分析。

曙光一号载人飞船计划

专家评选出了被称为“五朵金花”的五种往返运输方案，分别是完全可重复使用的两级空日飞机、完全可重复使用的两级火箭飞机、部分可重复使用的主动力航天飞机、无主动力小型航天飞机、载人飞船。

选定五种载人航天运输方案。

经过大讨论，结合当时的技术条件、财力、研制进度等因素，最终一致认为有翼飞船是未来的发展方向，但不适合21世纪初的天地往返运输方案，于是载人飞船方案脱颖而出。

确定载人飞船方案后，论证比较了三种不同的飞船构型，即:

航天科工五院三舱方案，轨道舱在前，返回舱在中间，推进舱在后；

航天科工八院两舱方案，返回舱在前，推进舱在后；

航天科工一院三舱方案，返回舱在前，轨道舱在中间，推进舱在后面。

航天科工五院前三舱轨道舱多用途载人飞船方案

航天科工八院两舱载人飞船方案

航天科工一院轨道舱中心设计方案主要考虑了逃逸飞行器在逃逸飞行时只需携带返回舱逃逸的优势。但轨道舱在中间，返回舱底部无法设置舱门，给航天员进入轨道舱带来麻烦。需要在两个模块之外配置一个通道，所以没有采用这个方案。

航天科工八院两舱方案直接取消轨道舱，实际上可以降低航天科工一院研制逃逸飞行器的难度，逃逸时只需携带一个返回舱。但无轨道舱的设计进一步缩小了在轨科学实验的规模空，为了满足在轨少数实验的需要空，返回舱的规模不得不扩大，增加了大尺寸降落伞的研制难度。对接机构和对接观察装置的安装也是一个问题。

逃逸飞行器由航天科工一院研制。

最终，航天科工五院轨道舱在前、返回舱在中、推进舱在后的三舱方案被定为正式型号研制方案，也就是我们现在看到的神舟载人飞船。

这个方案之所以能最终脱颖而出，是因为上行容量最大化、人员活动最大化空等诸多优势。

长征2F载人火箭搭载神舟载人飞船

载人航天工程一开始就确定了三步走的计划。第一步的核心内容是发展载人飞船，突破载人航天飞机技术。第二步，发展空实验室，长期独立运行，短期看护；第三步，发展有人长期看护的空站。

载人航天工程的第一个突破——载人航天飞机运输技术，是开展一切载人航天活动的基本门槛，而载人航天工程也是一项大型系统工程，需要各个发展阶段环环相扣。在进行第一步的时候，要考虑如何衔接第二步甚至第三步。

神舟飞船的“轨道舱”承担了这个连接的角色，具体来说就是进行了一定规模的科学实验空，也可以最大化的投入和产出。

神舟一号无人飞船

神舟一号无人飞船是由地面电气试验船改装的在轨飞行产品。它之所以被发射到轨道上是为了赶上长征2F遥一号火箭的第一次飞行试验班车。飞船距离载人要求还有一段距离，主要是验证突破返回舱并在地球着陆的技术。

从神舟二号开始，飞船就一直在全面发展标准载人国家标准，轨道舱也设计成能像卫星一样留在轨道上独立运行的飞船。

神舟飞船轨道舱

与飞船返回舱对接的“轨道舱”有很多神奇的功能。一是增强了航天器自主运行的能力，比如拓展了航天员在轨活动空。轨道舱还可以用来运载上行物资(在搭载3名航天员的同时，还可以搭载300kg的各种物资和设备。)，增强了航天员在轨自持能力。神六飞行乘组执行的多人多天飞行任务，得益于轨道舱的这一优势。

同时轨道舱更方便布置各种附加载荷。比如神舟五号和神舟六号的轨道舱多了一节，在后续任务中也可以用来安装对接设备。

神舟五号载人飞船轨道舱配备了大口径遥感光学观测设备。

轨道舱独立运行是远远不够的。为此必须安装轨道舱的太阳翼来满足能量需求，然后就是姿态和轨道控制电源系统和制导导航控制分系统。有了这些，轨道舱就能在独立运行时保持轨道和姿态，从而具备了半年独立运行的条件。

神舟飞船，具有保持轨道舱在轨运行和独立运行的功能，有神舟二号、神舟三号、神舟四号、神舟五号、神舟六号五个飞船。他们在遥感应用试验、空间环境监测、地球环境监测等领域做了大量在轨工作，为载人航天工程后续推进做出了贡献。

具有轨道功能的神舟载人飞船在轨效果图。

那么，为什么神六之后轨道舱的独立运行功能不再被提及？

这就不得不说说载人航天工程的三步走计划了。神舟飞船还划分了与三步走计划相对应的三种不同的型号状态，即初测技术状态、舱外活动技术状态、天地往返运输技术状态。

神舟一号到神舟六号属于初始实验技术状态。神舟七号是一个自成体系的“舱外活动技术状态”，验证航天员舱外活动的突破。从神舟八号开始，进入“天地往返运输技术状态”。

神舟七号载人飞船轨道舱具有气闸舱功能，自成一体。

“天地往返运输技术状态”是研制神舟载人飞船的“初心”，“轨道舱”的初心是“对接舱”。

进入这种状态后，轨道舱主要用于安装飞船交会对接的对接装置和观瞄设备。同时，轨道舱空室兼顾了上游物料和下游废物销毁的功能。在这种状态下，轨道舱将不再具有独立轨道保持的功能，之前安装的太阳翼、姿态与轨道控制电源系统、制导与导航控制分系统将不再配置。它的最终目的地是与返回舱分离，然后重新进入大气层燃烧。

从神舟八号开始，轨道舱不再具有保持轨道的功能。

神舟12号在返回地球前分离了轨道舱。

进入新世纪以来，以载人龙飞船为代表的两舱飞船再次受到航天强国的青睐。CST-100载人飞船、鹰式载人飞船和Gaganyan载人飞船都设计成两舱构型。为什么？

波音CST-100星际飞机载人宇宙飞船

至于第三舱的配置和第二舱的配置对比，笔者之前在一篇关于印度载人航天工程的文章中有过分析，但我还是觉得有些不尽如人意。

历史上有很多两舱的飞船，比如搭载第一位人类航天员的东方载人飞船，双子座载人飞船。用于天空实验室任务的阿波罗飞船也有两个舱，甚至还有单舱的水星载人飞船。

东方号载人飞船火箭上面级模型

不同历史时期的不同需求和技术水平导致了不同构型载人飞船的出现。以两舱构型为例，20世纪两舱构型的返回舱规模小，人员活动量小空，能够携带较少的上行物资。

21世纪两舱构型的突出特点恰恰是上述缺点的逆转，即返回舱规模大，人员活动空间大空，可以携带大量上行物资。

导致这种逆转的主要因素是返回舱着陆能力的提升，使得返回舱有了更大的空空间来满足各种需求。在上述优点的基础上，它还有一个创新功能，就是返回舱的重复使用，从而大大降低载人航天工程的运行成本。

大量高价值设备可以带回地球，在载人飞船返回舱中重复使用。

比如载人龙飞船，尽可能把高价值设备集中在返回舱里。比如发射阶段用于逃逸的超龙发动机，用于姿态和轨道控制的龙发动机，用于交会对接的对接装置都在返回舱里。在这样的条件下，飞船返回舱还有9.3立方米的人员活动空，超过了神舟飞船。

龙船返回舱推进式逃逸发动机试验

载人飞船的返回舱内部空比较宽敞。

所以载人龙飞船虽然有两个舱，但在更大的返回舱支持下，在轨自持能力还是很强的。飞船独立运行时间长达10天，比神舟7天的独立运行时间还要长。按照计划，本月，载人龙飞船将发射商业航天飞机空之旅。这次任务不会与国际空站对接，独立飞行时间正好10天。

为了适应新时期载人航天行动的需要，我们还布局了新一代载人航天飞机运输设备的研制。12年前，航天科工五院开始研发新一代载人飞船。两年前，该型航天器的试验船搭乘大型运载火箭长征5B成功首飞至[/k0/]。

新一代载人飞船试验船

新一代载人飞船还设计了返回舱前、推进舱后两个舱体。该型飞船可谓是人类载人航天技术的集大成者，发射质量达21.6吨，其中仅返回舱发射质量就达7吨(神舟飞船第三舱总发射质量约为8吨)，空内部容积为13立方米(这一数据是神舟飞船的两倍多)，居世界所有载人飞船之首。它可以搭载4到7名宇航员在近地轨道执行往返任务。返回舱的上部可以配备对接装置和可展开并可折叠的保护罩，以保护对接装置。返回舱可以重复使用。

新一代载人飞船返回舱可居住空，居各国飞船之首。

此外，新一代载人飞船还应用了碳基微烧蚀热烧蚀材料、世界上最大的单组分HAN基无毒无污染姿态控制发动机、高速半弹道再入、自适应预测制导等一系列具有国际领先水平的高技术装备。，可胜任近地轨道往返、载人登月、载人火星、载人小行星等任务。

为什么中国新一代载人飞船一定要配备大型推进舱，而不是像SpaceX的载人龙飞船那样将推进舱集成到返回舱中？这是由两个方面决定的:

新一代载人飞船试验船返回舱

1.我国新一代载人飞船需要执行深空空载人任务，需要的轨道控制任务量远超近地轨道版本飞船，对推进剂的需求更大，无法集成在返回舱中；

2.载人龙飞船返回舱轨道控制发动机使用的推进剂是一氧化二氮和偏二甲肼，毒性很大，安全问题不容忽视。该型飞船曾在一次地面测试中暴露出这个问题。

载人飞船座舱数量的变化是基于技术进步程度和最终应用需求来决定的，并不是一成不变的。比如未来要执行载人深空登月任务，两舱式飞船不可能完全满足要求，这时就需要物质储存能力更强大的轨道舱。

新一代载人飞船试验船在轨飞行图片

与现在的两舱构型相比，后者的先进性已经被很多事实所证明。但是，我们不能用今天的眼光去看待二十多年前诞生的神舟载人飞船。

在神舟载人飞船诞生的时代，其先进性是无可非议的。主要是因为起点高，一步对标是当时最先进的联盟TM载人飞船。

神舟五号载人飞船

由于长征2F载人火箭的运载能力比联盟号火箭更强，神舟飞船的发射质量可以达到8吨，比联盟号飞船大了近1吨，使我们的返回舱更大，最大直径为2.5米，联盟号飞船为2.2米。人们在里面更舒服，可以携带更多的有效载荷。

欧空局航天员马田来华参加海上救生训练时感慨地说，中国飞船空空间之大，让我相当惊讶。它的直径比联盟号的Tai 空空间大很多，有这么大的空空间。

欧空局航天员马天来华参加海上训练(左)

神舟飞船着陆精度也更高，主要是降落伞开伞点精度更高，应用了风修正技术。神舟飞船的太阳翼可以单自由度驱动和定向太阳，而联盟号的太阳翼是固定的，只能靠全船的姿态控制定向。神舟飞船在进行大气层外救生时，可以利用飞船发动机实现本地化着陆，以减少地面搜救面积，但联盟号飞船不具备这种能力。

神舟十三号载人飞船船箭分离图片

自从神舟五号突破载人航天飞机技术以来，到目前为止我们已经成功将20名宇航员送上了太台空。接下来，该型航天器将在天宫空之间的任务阶段继续建功立业。等到新一代载人火箭进入应用阶段，就成功退役了。届时，新一代载人飞船近地版将开启新的征程。