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夢舟載人飛船

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夢舟載人飛船
2023年展出的新一代載人飛船1:4模型
製造中國航天科技集團
設計中國空間技術研究院
馬曉兵
國家 中華人民共和國
營運中國載人航天工程辦公室
應用中國空間站的人員與貨物運輸
近地軌道以外的載人航天探索任務
技術指標
太空船類型載人飛船
發射重量深空版：26,000公斤（57,000磅）[1]
乘員近地版：4至7人
深空版：3人
軌道近地軌道，繞月軌道
建造
狀態初樣研製階段
首次發射預計2027至2028年
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新一代載人飛船試驗船
新一代載人飛船試驗船外觀示意圖
製造中國航天科技集團
設計中國空間技術研究院
國家 中華人民共和國
應用測試高速再入返回防熱、控制和群傘回收等關鍵技術
技術指標
太空船類型載人飛船
發射重量21,600公斤（47,600磅）
淨重5,600公斤（12,300磅）
乘員指標：6-7人
實際：0
體積生活空間：13 m3（460 cu ft）
軌道近地軌道，月地返回再入（模擬）
大小
長度8.8米（29呎）[2]
直徑4.5米（15呎）[3]
建造
狀態退役
已建造1
已發射1
運行中0
失敗0
首次發射2020年5月5日 （長征五號B-遙1）
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多用途飛船縮比返回艙
製造中國航天科技集團
設計中國空間技術研究院
國家 中華人民共和國
應用獲取返回艙飛行氣動力和氣動熱數據
測試可拆卸防熱結構設計、新型輕量化金屬材料製造等關鍵技術
開展黑障通信技術試驗
技術指標
發射重量2,600公斤（5,700磅）
軌道近地軌道
大小
長度2.3米（7.5呎）
直徑2.6米（8.5呎）
建造
狀態退役
已建造1
已發射1
運行中0
失敗0
首次發射2016年6月25日 （長征七號-遙1）
← 神舟飛船

夢舟載人飛船，原名新一代載人飛船，是中國自主研發、製造的一種可重複使用的載人飛船，由中國航天科技集團（CASC）五院開發和製造。飛船原型機於2020年5月5日進行了首次無人試飛。

夢舟載人飛船將用於近地軌道載人任務和中國載人登月任務，是繼神舟飛船後的下一代中國載人飛船。預計將於2027年～2028年首飛。其近地軌道版本可搭載4至7名航天員，並承擔貨物上、下行運輸[4][5]；其「夢舟月」版本用於與攬月着陸器一同執行載人登月任務，最多搭乘3名航天員[1]。飛船總設計師為馬曉兵。[6]

名稱

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在正式命名前，該型飛船被稱作「多用途飛船」、「新一代載人飛船」。2023年8月31日至9月30日，中國載人航天工程辦公室開展載人月球探測任務新飛行器征名活動，其中包括新一代載人飛船、載人月面着陸器[7]。2024年2月24日，新一代載人飛船正式命名為「夢舟」，[8]寓意載人月球探測承載中國人的航天夢，開啟探索太空的新征程，同時體現與神舟載人飛船、天舟貨運飛船家族的體系傳承。其中，登月版飛船名稱為「夢舟Y」飛船（飛船名稱+「月」字音節的大寫首字母，讀作「夢舟月」飛船）。[9]

歷史

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背景

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中國載人航天工程從2003年開始使用神舟飛船實現了中國的載人太空飛行飛行，這使得中國成為了世界上僅有的三個擁有獨立載人太空飛行能力的國家之一。然而神舟飛船僅為近地軌道飛行所設計，其特性不足以完成深空載人飛行，例如無法抵禦高空間輻照、無法經受深空返回的超高速大氣再入[10]。隨着中國載人航天工程向月球以及更遠的深空推進，新一代載人飛船應需求開始研製。

2010年前後，中國載人航天工程提出適用多任務的新一代載人飛船總體方案的概念[11]。

多用途飛船縮比返回艙

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「多用途飛船縮比返回艙」屬於新一代載人飛船項目，是正式型返回艙的縮小比例版，用於前期研發工作。縮比返回艙長2.3米，最大直徑2.6米，發射質量2.6噸，採用返回艙加過渡段的兩艙構型，外形為全新的倒錐形。縮比返回艙探索可重複使用技術，艙體採取了「金屬結構+防熱結構」的雙層設計方案，外層防熱結構可拆卸，提供復用內層艙體的條件；電子產品方面，使用了多台隨神舟飛船飛天后返回的設備。[12]

2016年6月25日20時00分，縮比返回艙搭載長征七號運載火箭遙一箭及遠征一號甲上層級從文昌太空發射場發射升空，這是我國新一代載人飛船的首次試驗飛行。604秒後載荷組合體與火箭成功分離，進入預定軌道。[13]

6月26日15時04分，遠征一號甲上層級第三次點火返回煞車。15時17分，縮比返回艙與上層級在170公里高度分離，開始再入返回[14]。縮比返回艙以彈道式返回，不受地面測控系統控制，與以往神舟飛船採用的升力控制方式返回相比，彈道式返回落點散佈範圍大，約兩萬多平方公里，是以往神舟飛船返回艙的28倍。[15][16]到達20公里高度時，縮比返回艙打開一頂新增的工作60秒的超音速穩定傘，之後依次彈出引導傘、減速傘和一頂單主傘，通過四級開傘逐步減速。[17]15時41分，縮比返回艙在東風着陸場西南戈壁區安全着陸。[18]由於着陸時風力較大，且返回艙未設置主動切除降落傘的功能，返回艙被大風帶動主降落傘拖行了大約1公里才最終被搜救人員停住。[19]縮比返回艙在軌飛行共19小時41分。

該次試驗飛行的主要目的是獲取返回艙飛行氣動力和氣動熱數據，驗證可拆卸防熱結構設計、新型輕量化金屬材料製造等關鍵技術，並開展黑障通信技術試驗。[18]

新一代載人飛船試驗船

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2017年，新一代載人飛船試驗船研製工作開始。2018年4月，新一代載人飛船試驗船減速傘強度空投試驗取得成功，氣囊緩衝試驗完成，飛船總體研製取得了階段性的成果[20][21]。2019年12月，研製工作完成。新一代載人飛船試驗船長8.8米，最大直徑4.5米，發射質量21.6噸。試驗船採用服務艙和返回艙兩艙構型。[22]

2020年5月5日18時00分，新一代載人飛船試驗船搭載長征五號B運載火箭遙一箭在文昌發射場成功發射[23]。約18時08分，船箭分離，隨後完成飛行姿態建立、太陽電池翼展開並跟蹤太陽、中繼天線展開並建立通信鏈路等平台功能初始化工作[24]。

在軌期間，試驗船自主進行了7次變軌，從距離地面幾百公里的小橢圓軌道，一路提升到距離地面8000公里的大橢圓軌道[24]。由於自主可控過程非常完美，取消了原定對前7次軌道偏差修正的第8次變軌[25]。同時，試驗船還開展了太空3D打印、太空船在軌泄漏碰撞定位試驗、時間觸發以太網（英語：TTEthernet）飛行試驗[26]和航天育種搭載試驗[27]等搭載技術試驗。

5月8日12時21分，北京航天飛行控制中心控制新一代載人飛船試驗船完成返回煞車，進入返回軌道。13時33分，服務艙與返回艙成功分離[28]，返回艙以超過每秒9公里的速度再入返回[24]。在距地面約8公里高度依次打開減速傘、主傘，距地面2公里左右緩衝氣囊開始充氣[24]。5月8日13時49分，試驗船返回艙在東風着陸場預定區域安全着陸，經確認艙體完好，試驗取得成功，試驗船在軌飛行共2天19小時[28][24]。

本次試驗測試了7項關鍵技術[29]：

  • 首次採用的國際上推力最大的無毒硝酸羥胺基（英語：Hydroxylammonium nitrate）（英語：Hydroxylammonium nitrate，簡稱：HAN）单基推進劑引擎。
  • 首次採用的國內目前空間飛行器用的最大容積表面張力貯箱，採用鋁合金內襯+複合材料纏繞結構，裝載量更大。
  • 更加全面的綜合電子系統。
  • 更加智能的自主軌控技術，包括姿控引擎姿態控制和軌控引擎變軌、返回煞車。
  • 新型高速再入返回防熱結構與材料，整個防熱結構同比減重超過30%。
  • 群傘氣動減速和氣囊着陸緩衝技術，傘系統採用2具減速傘和3具主傘，着陸系統採用6具緩衝氣囊。
  • 量身定製的在軌數據獲取系統，收集了任務關鍵節點數據。

新一代載人飛船

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2023年2月24日，新一代載人飛船深空版1:4模型在「中國載人航天工程30年成就展」亮相，相比新一代載人飛船試驗船，其返回艙直徑更大，超過服務艙直徑，服務艙太陽能電池板由橫向佈置改為縱向佈置[30][31]。新一代載人飛船近地版可搭載4至7名航天員，下行載荷能力由神舟飛船的50公斤提升至700餘公斤[32]。

2023年4月，新一代載人飛船新型內飾板驗證試驗在中國航天科技集團七院七部順利結束，其具有質量輕、剛度大、強度高、裝配適應性好、視覺美觀等多種優點[33]。

2023年7月12日，中國載人航天工程辦公室公佈中國載人登月初步方案，其中新一代載人飛船深空版發射質量為約26噸，可載3名航天員[1]。

2023年8月31日，新一代載人飛船展開徵名活動[7]。

2024年2月24日，中國載人航天工程辦公室公佈新一代載人飛船被命名為夢舟，並稱夢舟飛船、攬月登陸器和長征十號運載火箭已全面進入初樣研製階段，各項工作進展順利。[34]

2024年10月29日，中國載人航天工程辦公室透露，夢舟飛船初樣產品已經完成綜合空投大型試驗。[35]

技術特點

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夢舟載人飛船是面向中國載人月球探測、太空站營運等任務需求而論證的具有國際先進水平的新一代天地往返運輸飛行器，具備高安全、高可靠、模組化、多任務、可重複使用等特點。[36][37]

和神舟飛船相比，夢舟載人飛船的主要提升有[22][29][7]：

  • 運載能力提升，執行近地軌道任務時搭載4至7名航天員，神舟飛船只能搭載3名；下行載荷能力為700餘公斤，神舟飛船只有50公斤。[32]
  • 新增執行環月軌道任務能力，搭載3名航天員。
  • 採用模組化設計，可根據不同的任務需求進行重新構造。
  • 採用國際上推力最大的無毒硝酸羥胺（英語：Hydroxylammonium nitrate，簡稱：HAN）单基推進劑引擎，而神舟飛船使用有毒的聯氨（無水肼）。
  • 可實施自主變軌。
  • 返回艙可重複使用，目標為實現返回艙重複使用10次，以降低成本[38]，而神舟飛船返回艙只能使用一次。
  • 着陸減速階段採用群傘降落技術，減速傘採用2個降落傘，主傘採用3個降落傘，而神舟飛船的減速傘和主傘均為單傘。
  • 着陸緩衝使用6個大載重着陸氣囊，而神舟飛船使用4台反推引擎（搭配伽瑪射線測高計）。

結構

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夢舟載人飛船由服務艙和返回艙組成。服務艙呈圓柱形，底部設有主引擎，四周設有姿控引擎；返回艙呈倒錐形，直徑比服務艙更大，頂部設有艙門，用於進出飛船，並安裝有交會對接設備，內部為航天員活動空間，並搭載高價值設備。飛船可通過配置不同的服務艙模組來適應近地空間和月球探測任務[37]。其中近地版飛船的服務艙沒有太陽能電池板（使用鋰電池，可在太空站充電），夢舟月飛船的服務艙有太陽能電池板，此外兩者攜帶的燃料量等也有差別。返回艙更換防熱結構和降落傘後，可重複使用。[39]

任務

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技術驗證任務

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任務名稱 發射時間 發射載具 發射地點 着陸時間 着陸地點 航天員 備註
多用途飛船縮比返回艙 2016年6月25日
20時00分07.413秒		 長征七號運載火箭 (遙一) 文昌太空發射場
二號發射工位		 2016年6月26日
15時41分		 東風着陸場 無人 技術驗證飛行，成功實現天地往返。
新一代載人飛船試驗船 2020年5月5日
18時00分27.092秒		 長征五號B運載火箭 (遙一) 文昌太空發射場
一號發射工位		 2020年5月8日
13時49分		 東風着陸場 無人 首艘全比例試驗船，成功實現天地往返、高軌道機動飛行以及高速再入大氣層試驗。
2020年5月29日，新一代載人飛船試驗船返回艙開艙，周建平詳解搭載物品意義

計劃中的任務

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任務名稱 型號 發射時間 發射載具 發射地點 着陸時間 着陸地點 航天員 備註
夢舟Y （不詳） 長征十號運載火箭 文昌太空發射場 （不詳） （不詳） 無人 近地軌道無人測試[40]
夢舟Y （不詳） 長征十號運載火箭 文昌太空發射場 （不詳） （不詳） 無人 無人繞月[40]
夢舟Y 2028年 長征十號運載火箭 文昌太空發射場 （不詳） （不詳） 未定 載人繞月[41]
夢舟Y 2030年 長征十號運載火箭 文昌太空發射場 （不詳） （不詳） 3人，未定 載人登月


參見

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參考文獻

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 中国载人登月初步方案公布，登月装备研制进展如何？. 新華網. 2023-07-20 [2023-07-21]. （原始內容存檔於2023-07-21） （中文（簡體））. 
  2. ^ 新一代载人飞船试验船运抵文昌发射场. Xinhua News Agency. 2020-01-21 [2020-05-14]. （原始內容存檔於2020-04-30）. 
  3. ^ 我国新一代载人飞船试验船返回舱成功着陆 如何迎接它回家？. CCTV News. 2020-05-08 [2020-05-14]. （原始內容存檔於2020-05-22） （中文）. 
  4. ^ 新一代飞船研制中可载4-7名航天员. 廣州日報. 2023-07-18 [2023-09-30]. （原始內容存檔於2023-10-22）. 
  5. ^ 我国新一代载人飞船可搭载7名航天员. news.cctv.com. 2022-04-17 [2023-09-30]. （原始內容存檔於2023-10-22）. 
  6. ^ 航天新光. 五院新一代载人飞船总师马晓兵一行到公司调研. [2023-06-08]. （原始內容存檔於2023-06-08）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 载人月球探测任务新飞行器名称征集活动公告. 中國載人航天官方網站. [2023-08-31]. （原始內容存檔於2023-09-27）. 
  8. ^ 劉潔. “梦舟”与“揽月”，一起将中国人的浪漫想象照进现实. news.cctv.com. [2024-02-24]. （原始內容存檔於2024-02-24）. 
  9. ^ 中国载人月球探测任务新飞行器名称正式确定. 國家航天局. [2024-02-27]. （原始內容存檔於2024-03-07）. 
  10. ^ Jones, Andrew. This Is China's New Spacecraft to Take Astronauts to the Moon. Space.com. 2019-10-02 [2020-04-18]. （原始內容存檔於2020-03-29）. 
  11. ^ 专访张柏楠：新一代载人飞船试验船背后的故事. 央視《面對面》. 2020-05-11 [2023-09-19]. （原始內容存檔於2023-09-28）. 
  12. ^ 多用途飞船缩比返回舱成功着陆. zhuanti.spacechina.com. [2023-09-18]. （原始內容存檔於2016-06-30）. 
  13. ^ 长征七号运载火箭首飞成功. 中國載人航天工程官方網站. 2016-06-25 [2021-07-15]. （原始內容存檔於2021-07-14）. 
  14. ^ 长征七号搭载的缩比返回舱咋从天上回到地面？. 中國軍網. 2016-06-26 [2023-09-18]. （原始內容存檔於2023-09-29）. 
  15. ^ 王經國; 琚振華; 許京木. 多用途飞船缩比返回舱搜索回收全过程详解. 新華網. 2016-06-26 [2021-07-15]. （原始內容存檔於2021-07-17）. 
  16. ^ 田兆運; 楊茹; 姜寧. 专家解密返回舱坎坷不平回家路. 央視網. 2016-06-26 [2021-07-15]. （原始內容存檔於2021-07-16）. 
  17. ^ [新闻直播间]多用途飞船缩比返回舱今天下午返回：缩比返回舱采用全新降落伞. tv.cctv.com. [2023-09-18]. （原始內容存檔於2023-09-28）. 
  18. ^ 18.0 18.1 长征七号搭载的多用途飞船缩比返回舱安全着陆. 中國載人航天工程官方網站. 2016-06-26 [2021-07-15]. （原始內容存檔於2021-07-14）. 
  19. ^ 长征七号返回舱成功着陆的四个关键词-搜狐新闻. news.sohu.com. [2023-09-18]. （原始內容存檔於2023-09-28）. 
  20. ^ 新一代载人飞船试验船减速伞通过强度试验考核. 科技日報. 2018-04-23 [2023-09-19]. （原始內容存檔於2023-09-28）. 
  21. ^ 中國空間技術研究院. 我国航天器回收着陆领域再刷新高度. 2018-05-18 [2023-09-19]. （原始內容存檔於2023-09-28）. 
  22. ^ 22.0 22.1 专家详解新飞船，你想知道的都在这里！. 中國載人航天. 2020-05-11 [2021-07-14]. （原始內容存檔於2021-07-14）. 
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外部連結

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