龙飞船

定义

龙飞船是美国太空探索技术公司(SpaceX)研制并生产的航天器系列，按用途分为货运型与载人型，后者称为载人龙飞船(Crew Dragon)，用于向国际空间站输送乘员及随行货物^[2][3]。飞船由美国国家航空航天局(NASA)资助研制，属于该局商业乘员计划的支持对象^[3]。

载人型采用两舱段结构：前端为乘员舱，运送乘员和加压货物；后端为非密封舱，装载非加压货物，外表面布置太阳电池和热辐射器用于发电与热控，并装有 4 个尾翼，在紧急分离时提供气动稳定性^[3]。飞船直径 4 米，高 8.1 米，加压容积 9.3 立方米，非加压容积 37 立方米，发射质量超过 12000 千克^[3]。设计最多可搭乘 7 名航天员，单独飞行可工作 1 周，与空间站对接状态下可停留 210 天^[2]。

原理

飞船由猎鹰9号运载火箭送入轨道。载人型在乘员舱侧壁布置 8 台超级天龙(SuperDraco)发动机，取代传统逃逸塔，构成自逃逸系统：一旦火箭在发射段出现故障，发动机点火把乘员舱迅速推离火箭^[3][2]。由于逃逸发动机安装在乘员舱上而无需抛掉，该系统本身也能重复使用，还可在入轨、在轨机动和返回等阶段提供动力^[3]。

对接环节，飞船采用国际对接系统标准(IDSS)，可由自身控制直接与空间站对接，不必依靠空间站机械臂抓取后停靠，同时支持空气、电力与数据的互通；头锥装有可开合的保护罩，在上升和再入过程中保护对接机构^[2][3]。

返回时，飞船以约 7800 米每秒的速度再入，依靠大气阻力减速，期间外表温度最高超过 1900 摄氏度，通信中断约 6 分钟；速度降低后在约 5500 米高度打开 2 具引导伞，约 1800 米高度打开 4 具主伞，最终以约 7.6 米每秒的速度溅落海面^[4]。群伞方案采用热备份工作方式，单具伞失效时仍可保证安全回收^[3]。

发展历程

货运型的研制得到 NASA 商业轨道运输服务计划的资金支持，第一阶段合同额为 3.96 亿美元^[5]。2010 年 12 月 8 日，首艘龙飞船搭乘猎鹰 9 号火箭升空，绕地球飞行后溅落太平洋并被回收，成为首艘由商业公司建造并成功从轨道返回的航天器^[6]。2012 年 5 月 25 日，龙飞船被空间站机械臂捕获并停靠，首次实现商业航天器与国际空间站的交会对接；同年 10 月起开始执行正式货运任务^[5][6]。后续合同金额为 16 亿美元，计划执行 12 次货运飞行^[7]。货运型在 2010 年至 2020 年间共执行 23 次空间站货运任务后退役^[5]。

2014 年 5 月，SpaceX 展示第二代飞船方案，提出以超级天龙发动机推进着陆、可像直升机一样在陆地定点降落，并配备触摸屏控制台与新型热防护层^[8]。同年 NASA 授予 SpaceX 26 亿美元合同，用于完成该型飞船研制并执行最多 6 次乘员轮换任务^[9]。2017 年 7 月，公司宣布放弃动力着陆方案，理由是为载人飞行取得安全认证的代价过大^[9]。

2019 年 3 月，载人型完成首次无人试飞并成功返回^[10]。2020 年 5 月 30 日，载有 2 名航天员的飞船发射入轨，飞行约 19 小时后抵达空间站，在轨近 64 天后溅落墨西哥湾，载人飞行试验由此完成^[4]。2021 年 4 月，第二次商业乘员任务使用已飞行的飞船与助推器，成为航天飞机退役后首次以重复使用载人航天器运送航天员^[11]。2024 年 3 月的乘员-8 任务中，一艘飞船经复用实现同一乘员舱第 5 次轨道飞行，达到 NASA 当时的认证上限^[1][3]。

应用

主要用途是国际空间站的人员与货物往返。载人型承担长期考察组轮换，并按大约每 6 个月一次的节奏执行任务，还用于商业载人飞行^[12][2]。2024 年，一艘载人龙飞船执行“北极星黎明”(Polaris Dawn)私人飞行，远地点约 1400 千米，为阿波罗计划之后载人飞行到达的最远距离，并实施了首次商业舱外活动^[13][1]。

货运型用于运送加压与非加压货物，并具备把大量货物带回地面的能力；在 2024 年的一项演示中，飞船的天龙(Draco)发动机持续点火 12 分 30 秒，把空间站轨道远地点提升 112 米、近地点提升 1.26 千米^[1]。此外，NASA 委托 SpaceX 以龙飞船为基础研制美国离轨飞行器，用于国际空间站受控再入，合同价值 8.43 亿美元^[1]。

局限

飞船最终选择海面溅落，需要在返航时依赖有利海况与搜救力量，回收船与人员要在溅落区待命，把飞船吊装上船后再打开舱门，航天员出舱前需留在舱内等待^[4]。最初设想的动力定点着陆因认证难度与安全考虑被取消，落地方式因此没有采用陆上垂直降落^[9]。

重复使用次数受认证限制。单艘飞船达到 5 次飞行后即触及 NASA 当时的认证上限，进一步提高次数需要双方重新研究认证范围^[1]。飞船本身也没有设置气闸舱，若要从舱内实施舱外活动，只能让整个乘员舱减压，全体乘员都处于真空环境，这限制了出舱作业的方式与时长^[14]。

非加压货舱的再入处理也曾出现问题：其碎片先后影响到澳大利亚、加拿大与美国本土，公司因此决定自 2025 年起把溅落位置从佛罗里达州海岸移到西海岸，并调整非加压货舱的释放时机，使残骸落入无人海域^[1]。载人型虽为美国唯一现役载人飞船，其运输能力与服务频次仍受飞船数量、火箭排期和空间站对接资源约束^[1]。

参见

• 猎鹰9号 —— 龙飞船的运载火箭，可重复使用一级助推器。

• 国际空间站 —— 龙飞船货物与乘员运输的主要目的地。

• 太空探索技术公司 —— 龙飞船的研制与运营方。

• 星际客船 —— 同在商业乘员计划下研制的载人飞船，采用陆上着陆方案。

• 逃逸塔 —— 传统发射逃逸装置，龙飞船以自逃逸发动机替代。

• 超天龙发动机 —— 龙飞船自逃逸与应急降落的动力装置。