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现在只有中国、美国、俄罗斯3个国家具备发射载人飞船去空间站执行载人航天飞行任务,而可以发射货运飞船去空间站的国家就相对多一些。例如日本就没有载人航天的能力,他们没有办法发射载人飞船把宇航员送上国际空间站,但是可以发射货运飞船到国际空间站进行补给。

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在2025年10月26日,日本发射了HTV-X1号飞船,这艘飞船飞行了几天后,在2025年10月30日抵达国际空间站附近和国际空间站保持相对静止的状态。不过,日本的这艘飞船并不是像我们的神舟载人飞船、天舟货运飞船那样直接对接到空间站的,而是由国际空间站的机械臂捕获HTV-X1号飞船,然后在机械臂的帮助下完成对接。美国的“天鹅座”系列货运飞船也是没法直接对接国际空间站,而是由机械臂捕获再进行交会对接。

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能够对接空间站的国家屈指可数,这其实也说明了太空对接的技术难度是相当大的。要知道,空间站本身就是在大约400公里的近地轨道环绕地球飞行,速度接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒。载人飞船、货运飞船从地面发射升空到太空后,也会加速到这个速度,所以空间站、飞船的速度都是非常快的,这两个航天器怎么这么快的速度下完成交会对接风险是非常高的。

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为了让飞船能够顺利和空间站完成交会对接,载人飞船、货运飞船的发射时间窗口要求也是相当高的,像我们的神舟载人飞船、天舟货运飞船的发射时间窗口都是分秒不差的,也就是采用“零窗口”发射的方式。外国的飞船其实也是类似的。虽然都是严格按照发射窗口去执行发射任务,但是不同国家的飞船和空间站完成交会对接所需的时间是不同的,我们的神舟载人飞船最快只要3.5小时就能和中国空间站完成交会对接,美国的载人龙飞船则需要20多个小时甚至30多个小时,日本发射的HTV-X1号飞船更是需要好几天才能和国际空间站完成交会对接。

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中美飞船对接空间站对比

我国在进入空间站时代以后,载人飞船的发射次数就越来越多了,现在每年都会发生2艘神舟载人飞船到中国空间站,根据需要每2年发射3艘天舟货运飞船到中国空间站进行补给,在后续,我们新的轻舟货运飞船、昊龙货运航天飞机投入使用后,货运飞船的发射频率可能还会提高。

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当前在中国空间站执行飞行任务的是神舟二十一号乘组,以及天舟九号货运飞船。之前我们的神舟载人飞船对接中国空间站都是采用6.5小时的快速交会对接的方式,不过神舟二十一号载人飞船交会对接提速了。神舟二十一号飞船在2025年10月31日23时44分发射升空的,大约经过3.5小时的飞行后,神舟二十一号飞船就和中国空间站完成了交会对接,后续发射的神舟二十二号飞船也是采用3.5小时的快速交会对接的方案。而天舟九号货运飞船则采用的是更快的3小时快速交会对接的方案。

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当然,这不是我国飞船对接中国空间站的最快速度,到目前为止,天舟五号货运飞船是对接中国空间站最快的飞船,还刷新了世界纪录。2022年11月,我国发射的天舟五号飞船只用了1小时57分就和中国空间站组合体完成交会对接,还不到2个小时。

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虽然天舟五号货运飞船采用了2小时的快速交会对接的方案,我们的神舟载人飞船也从之前的6.5小时快速交会对接的方案调整到更快的3.5小时的快速交会对接的方案,但现在还没去挑战类似天舟五号飞船那样2小时的快速交会对接的方案。

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因为交会对接太快的话,性价比可能没那么高,当时天舟五号货运飞船采用2小时快速交会对接的时候,对火箭提出了更高的要求,而且飞行过程中飞船也需要消耗不少燃料。所以,后续的天舟货运飞船采用了慢一些的3小时快速交会对接的方案,既然兼顾了效率和可靠性,也更具性价比。

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考虑到我们在文昌发射场发射的天舟货运飞船可以采用3小时甚至更快的2小时的快速交会对接的方案,未来我们的载人飞船理论上也可以采用这么快的交会对接的方案。

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我们正在研制新一代梦舟载人飞船,这款飞船将采用长征十号火箭发射,而长征十号火箭、梦舟载人飞船也是在文昌发射场发射的,所以和天舟货运飞船的情况是相似的,天舟货运飞船能够做到2小时的快速交会对接,理论上来说,后期的梦舟载人飞船应该也可以做到这一点的。当然,梦舟载人飞船到时候会不会采用这么快的交会对接的方案,需要根据经济性、时效性各方面去衡量的。

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美国的载人龙飞船交会对接所需的时间就比较长了。在美国东部时间2月13日凌晨5点15分左右,美国发射了一艘载人龙飞船,将4名宇航员送上太空去执行Crew-12任务。这艘飞船在进入近地轨道后,继续飞行了30多个小时,在美东时间2月14日15时15分才抵达国际空间站完成交会对接。

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这一次载人龙飞船交会对接的时间确实是比较长了,之前有一些载人龙飞船交会对接所需的时间是20多个小时,有时候可以达到10多个小时。例如执行Crew-11任务的载人龙飞船飞行了大约15个小时就和国际空间站完成交会对接。虽然执行Crew-11任务的载人龙飞船交会对接所需时间要比Crew-12任务的短一些,但是比我们的神舟飞船、天舟货运飞船都要更长。

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当然,也不是说美国的载人龙飞船交会对接所需的时间比我们长,就是美国的技术比我们的差。载人龙飞船和我们的神舟飞船相比,也有很多优势,其中一个就是载人龙的尺寸更大,内部空间更大,最多可以搭乘7名宇航员。而在一般飞行任务中,载人龙飞船一般都只搭乘4名宇航员,所以飞船内还会有比较大的空间。在进入太空后,宇航员可以在飞船内有一定的活动空间,舒适性相对高一些。

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不过,就算飞船内部空间比较大,但始终都是有限的,在载人龙飞船内,宇航员有时候需要飞行20多个小时甚至30多个小时,很多事情都不是很方便。比如说,在飞行这么长时间的旅途上,宇航员肯定是要吃东西的,也需要上厕所的,而在飞船内吃东西、上厕所都不是一件容易的事情。长途跋涉后,宇航员也会比较累,所以能够尽快完成交会对接,让宇航员尽早进入到空间更大的空间站内,肯定是最好的。

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执行Crew-12任务的载人龙飞船原本不是现在发射升空的,实际的发射时间比计划的时间提前了。因为之前执行Crew-11任务的宇航员乘组中,有一名宇航员出现了身体问题,所以前一艘载人龙飞船就紧急返回地球了,在Crew-11任务的载人龙飞船返回后,执行Crew-12任务的载人龙飞船才发射升空。这样就存在一个问题,那就是这两个宇航员乘组没法在轨进行交接了。

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按照计划,参与Crew-12任务的4名宇航员将会在国际空间站飞行 大约8个月的飞行任务。在接下来的8个月时间内,这些宇航员将会开展一系列的科研试验、实验,并为未来的月球、火星探索任务做好准备。例如他们将会研究植物与固氮细菌的相互作用,以提升太空环境下的食物生产能力等。

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