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[三种早期载人飞船外形对比，从左至右分别为“东方号”（单人）、“水星号”（单人）和“双子星座号”（双人）]

文/赵洋

引言

2008年9月底，“神舟7号”载人飞船载着三名航天员，圆满完成了中国首次太空行走任务。10月初，乘“亚特兰蒂斯”号航天飞机进入太空的美国宇航员将进 行多次太空行走，对“哈勃”太空望远镜进行最后一次维修。

两种外形迥异的航天器，几乎在同时进行具有意义重大的太空行走，吸引了来自全世界的好奇目光。在得知美国即将放弃使用了近30年的航天飞机，转而启用载人飞船时，不少人都会很自然地提出下面的问题：“这两种载人航天器有什么不同？哪个更好用呢？”本文将揭示这两种有着悠久历史的航天器在外形、功能、可靠性以及经济性上的区别，最后您将自己得出二者孰优孰劣的结论。

迥异的外形

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[阿波罗登月飞船的返回舱，外形为圆锥形] 

载人飞船与航天飞机在外形上的区别是一目了然的。从第一代的“东方号”（1961）、“水星号”（1961）飞船到第二代的“阿波罗号”飞船再到第三代的“联盟TM”（1986）、“神舟号”（1999）飞船，载人飞船的返回舱经历了从球形到圆锥形再到钟形的演变过程。但其基本上都是水滴形状的变体。这是因为载人飞船返回舱在再入大气层时，要承受高温气体的冲击，这种形状既保证了减小阻力，又能提供姿态调整的可能。

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[航天飞机由三部分组成：分别是轨道器（飞机状物体）、外燃料舱（橙色圆柱体）和固体助推火箭（两侧的圆锥状物体）]

与载人飞船近四十年的进化史不同，相比之下，自第一架航天飞机，美国的“哥伦比亚号”（1981）升空以来，它的外形没有发生任何变化。其在不同国家的远亲——如苏联的“暴风雪号”——长得也相似。都是由飞机形状的轨道器（有时我们把它称为航天飞机）、主燃料舱和助推火箭三部分构成。

功能

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[三舱结构的俄罗斯联盟TM号飞船，从左至右分别为轨道舱、返回舱和推进舱]

无论是照相机还是汽车，工业制品的形式大都是为功能服务的，载人飞船与航天飞机也不例外。当代的载人飞船多由轨道舱、返回舱和推进舱三部分顺序串联，构成“列车”的形式。这三部分的功能正如其名，轨道舱载有仪器和实验设施，供宇航员在轨道上进行科学活动使用；返回舱像一个胶囊，宇航员在其保护下轻装返回地球；推进舱装满氧气和燃料等辎重，上面的太阳能电池板为全船提供电力。不像返回舱要经受重返大气层的考验，轨道舱和动力舱在设计时并未考虑空气动力学要求，它们只是近似的圆柱体，能被方便纳入火箭整流罩即可。简而言之，载人飞船只是从地面转移人员到太空的运输工具。

http://byfiles.storage.live.com/y1pYr2u1OFG-abo6SqOLM0p3VZudv-5VuXW-3FazORn27llF0JaHS1XfXIalLxFILBD6q4ASrPJIWo[航天飞机搭载太空实验室设想图]

而航天飞机是火箭、载人飞船与飞机的组合体。它像火箭一样被竖直地发射升空，像飞船一样在轨飞行，再像飞机一样滑翔返回陆地上的机场。航天飞机的轨道器具有容积很大的货舱和灵活的机械臂，可以完成包括人造卫星、货运飞船、载人飞船甚至小型航天站所具备的多种功能。它可以向近地轨道施放卫星，向更高的轨道发射卫星，回收、维修卫星等。这是功能单一的载人飞船望尘莫及的。如果说载人飞船是一列“客车”的话，那么航天飞机则是客货混运，兼有维修能力的“工程车”。

可靠性与经济性

曾经投入载人航天的7架航天飞机中已经有两架失事，而各类载人飞船在几百次飞行任务中也曾造成过两次死亡事故。但仅从发射失败率上否定航天飞机的安全性是不科学的。载人飞船是为一次性使用而设计的，它的各项系统较为简单，元器件的寿命不必很长。航天飞机则要经受反复使用的考验，每架轨道器的设计寿命为重复使用100次。从这个意义上说，航天飞机的设计可靠性反而更高。

航天飞机技术难度大、系统复杂，从起飞、上升、轨道运行、再入大气层直到返回着陆过程中，要经受各种非常恶劣的环境。载人飞船使用的火箭发动机大多只能使用一次，工作时间仅几分钟。而航天飞机的火箭发动机需要多次重复使用，寿命期间的总工作时间累计长达数小时之多。

http://byfiles.storage.live.com/y1pKghgE3dS_OFyv_BMdEJqnuw4XiCWfj8pCbw1Xs5uCqXg9MNNUxFezgrwjgY98yZCbEdvYp3AFO4[航天飞机的着陆场与发射场相距甚远，每次降落后要用大型客机运回发射场检修，额外增加了成本。]

设计师认为，增加航天飞机的重复使用次数和可回收部分可以降低单次使用费用，但这也大大提高了研制费用。航天飞机的弱点在使用中逐渐暴露出来。它的系统远比载人飞船和运载火箭单纯相加要复杂。单次运行成本过高，风险也不容忽视，发射频率从计划中的每年24次下降到5次。特别是“哥伦比亚号”航天飞机坠毁事故（2003）发生后，对防热瓦的检查费用增加了。这进一步降低了航天飞机的执勤频率，令维护费用攀升，以致NASA将航天飞机视为鸡肋，计划于2010年以后用新研制的“猎户座”载人飞船代替它执行载人航天任务。

结论：孰优孰劣？

从技术上来说，航天飞机要比载人飞船先进。可是最先进的未必是最好用的。在1972年美国决定发展航天飞机时，目的是造就一种成本低于载人飞船，而用途又比载人飞船多的运输工具。

但事实证明航天飞机的成本远高于载人飞船。现有技术还做不到使整机全部重复使用。航天飞机系统仅有轨道器和固体助推火箭可以重复使用，设计寿命分别为100多次和20次，固体助推火箭用后还要从大西洋上打捞，体积最大的外燃料舱则是一次性的。载人飞船虽不能重复使用，但它的结构简单可靠，重量较小，发射费用低。这是其优势所在。

此外载人飞船可在范围很大的着陆场着陆，必要时还可以溅落在水面上。而航天飞机只能在4000米长的机场跑道上降落。从这一点来看，航天飞机又比载人飞船“娇贵”得多。

航天飞机是一种昂贵但舒适的交通工具。它的起飞加速度小，再入大气层过程平稳，不像载人飞船那样对乘员身体要求那么高，非常适合非飞行员出身的普通人乘坐。在材料科学取得进展、太空旅游形成产业规模后，航天飞机很可能卷土重来，在民用航天市场与载人飞船形成分庭抗礼之势。

 （本文原载于博闻网）