印度邁向載人航天

□ 張雪松

2003年，中國神舟五號載人飛船任務獲得圓滿成功，大大提升了中國的國際威望。印度和中國同為人口眾多的發(fā)展中國家，也都建立了較為發(fā)達的航天工業(yè)，印度又會做出怎樣的選擇呢？隨著印度經濟的發(fā)展和航天產業(yè)技術水平的提高，尤其是以GSLV MK-3火箭發(fā)射的“ 載人艙大氣再入實驗”(CARE)為標志，印度的載人航天工程立項開始了倒計時。

運力的不足

2003年中國載人航天獲得突破后，2001年擔任印度總理科學顧問，后來成為印度總統的卡拉姆透露，印度也在籌備開展載人航天飛行計劃。不過當時印度缺乏基本的技術，也沒有足夠的預算支持，載人航天一直停留在紙面上。雖然對類似美國“雙子星”號的小型飛船而言，PSLV火箭的運力也是足夠的，但對于實用的載人飛船而言，需要更大的運載能力。2003年印度堪用運載火箭只有PSLV，而運載能力更大的GSLV火箭可靠性根本沒有得到驗證，較真的話GSLV火箭直到2014年才真正實用化，成為一種印度國產的、可靠性得到一定驗證的大型運載火箭。盡管火箭性能制約了印度載人航天的步伐，但印度仍然不斷進行論證和預研，印度媒體上也不時傳出發(fā)展載人航天項目的路線圖。

SRE返回艙

2007年1月10日印度成功進行了名為“太空返回試驗艙”（SRE）的試驗飛行，這次任務中印度使用PSLV火箭將一個重約555千克的返回艙送入軌道，SRE返回艙作為這枚PSLV火箭的載荷之一進入軌道，并運行了12天之久。SRE實際上可以看作一個小型返回式衛(wèi)星，它使用三軸穩(wěn)定方式并進行了兩項微重力實驗。1月22日SRE返回艙返回地球，以7.9千米/秒的速度在100千米高度再入，再入過程中經受了9g加速度和250瓦/平方厘米熱流率密度的考驗，最后順利濺落在孟加拉灣海面上。印度通過SRE試驗基本掌握了再入返回所需的熱防護和控制技術，值得一提的是SRE返回艙頭錐部分使用了碳/酚醛防熱復合材料，而迎風面更是使用了可重復使用的、與美國航天飛機類似的硅防熱瓦，背風面則使用了燒蝕性的防熱材料，整體技術水平很高。

預算和培訓

2008年印度開始在班加羅爾郊區(qū)建造航天員培訓中心，該中心由印度空間研究組織和印度空軍航空醫(yī)學協會共同創(chuàng)建，用于培養(yǎng)未來獨立載人航天任務的航天員，該中心將建造離心機和航天器模擬器等設施。據報道航天員培訓中心將在2012年左右建成，以保證2015年印度首次載人航天任務的實現?？臻g研究組織主席奈爾(Nair)還提出為2020年后的載人登月做好準備。不過雖然2015年載人上天的時間表得到了確認，但當時印度的載人航天任務仍是印度空間研究組織的一廂情愿，并沒有得到印度政府的立項支持，根據其他媒體的報道，印度政府只是先期撥付了2000萬美元的預算用于預研。

印俄合作

外界對當時印度的載人航天計劃也知之甚少，只能通過印度航天的對外合作交流略知一二。2008年12月5日，印俄聯合簽署了核能和航天合作協定，《印度教徒報》在報道中提到，2013年印度航天員將乘坐“聯盟”飛船上天，還提到印度計劃2015年的第一次飛行中，使用改進后的“聯盟”飛船容納兩名印度航天員飛行一周左右，最后返回濺落在印度洋上。

簡評與結果

說起來2013年的這次體驗飛行很有畫蛇添足的味道，2003年失事的“哥倫比亞”號航天飛機上就有一個美籍印度裔航天員，如果說他還有國籍的問題，1984年印度籍航天員就曾搭乘蘇聯的“聯盟”T11飛船登上禮炮七號空間站，看不出印度有什么必要再次花錢體驗一下載人飛行，后來印俄也沒有執(zhí)行這樣的任務。使用“聯盟”號改進飛船上天的計劃也有類似的問題，印度需要的是獨立進入太空的能力，而使用印度改進版“聯盟”飛船進行飛行，不僅扼殺了印度自行研制載人飛船的可能，也無法使用印度運載火箭進行發(fā)射，實際上除了虛名，與坐“出租車”上天沒有太大區(qū)別。作為一個獨立自主的大國，印度的載人航天計劃實際上是使用印度的運載火箭發(fā)射印度自行研制的載人飛船，走的是自力更生為主的自主創(chuàng)新的道路。

迷霧散去

印俄航天協定簽署后，使用“聯盟”號飛船借船出海似乎成了最合適的選擇。根據小道消息，印度將根據SRE返回艙驗證的技術改進返回艙，據稱返回艙將增加到“神舟”飛船的級別，并使用SRE上的防熱技術和“聯盟”號的服務艙。

2009年2月，根據《印度時報》等媒體的報道，印度的載人飛船首次揭開了神秘的面紗，這是一種典型的兩艙式飛船，返回艙質量重約3噸，它與“聯盟”號的鐘形返回艙截然不同，是可載3人的錐形設計，而服務艙也與“聯盟”號飛船有很大的區(qū)別，這也說明外界認為印度直接使用“聯盟”號飛船的想法，實在小覷了印度的雄心。

印度的兩艙式載人飛船將使用GSLV MK-2火箭發(fā)射，3噸多的返回艙可支持3人自主飛行7天。雖然錐形返回艙和可復用防熱瓦的設計趕上了以“龍”、PPTS和“獵戶座”等飛船為代表的設計潮流，但一個不大的返回艙恐怕無法支持進行有價值的科學試驗，印度的載人航天計劃肯定會傾向于參與國際合作，利用國際空間站的設施進行科研。

積極準備

作為印度載人航天的支柱，GSLV MK-2火箭可以說是重中之重。GSLV MK-2火箭設計和GSLV MK-1火箭基本一致，主要改進是用印度研制生產的CE-7.5低溫發(fā)動機取代了進口的俄羅斯RD-56M發(fā)動機。俄羅斯曾向印度出口7臺RD-56M發(fā)動機，但受美國阻礙無法進一步供貨，GSLV火箭必須用新的發(fā)動機取而代之。不過GSLV火箭的表現不佳，不時出現發(fā)射失敗，GSLV MK-2火箭的首次發(fā)射國產低溫發(fā)動機故障導致發(fā)射失敗，火箭的成功率一直不高，可靠性長期沒有得到證明。

2009年5月《印度教徒報》刊登文章，聲稱印度載人飛船返回艙的模型已經完成，從圖片上看它就是日后CARE的縮比模型，這說明印度空間研究組織對載人飛船的設計早有定案，返回艙的論證研制恐怕在SRE試驗前后就開始了?！队《冉掏綀蟆返奈恼逻€提到飛船上設計了乘員逃離系統（CES），根據作者的描述它應該就是我們通常提到的逃逸塔/發(fā)射中止系統。文中還提到了印度計劃建造載人航天任務控制中心（MCC），它將使用班加羅爾現有的印度測控指令中心（ISTRAC）進行測控任務。印度還將為載人航天項目新建一個也是斯里哈里科塔發(fā)射場的第三個發(fā)射工位，專門用于執(zhí)行載人發(fā)射任務。印度還為未來載人航天工程研制航天服，據稱艙內航天服為7層設計，質量20千克，而艙外航天服采用17層的設計，質量高達120千克，與俄羅斯的“海鷹”和我國的“飛天”航天服較為接近。

印度空間研究組織還在積極探討驗證和建立載人航天中關鍵的生命維持和環(huán)境控制系統、回收和救援系統等關鍵環(huán)節(jié)的建設，綜合當時的各方報道，印度將使用海上降落方式，降落區(qū)域最大的可能是孟加拉灣，這片海域足夠廣闊，又處于印度次大陸和安達曼群島之間，屬于印度絕對控制的區(qū)域，方便印度的海上回收和搜救工作。

晴天霹靂

2010年1月，印度空間研究組織宣布，首次載人飛行的時間將推遲到2016年。2011年印度還宣布就載人航天項目向其他國家尋求幫助，但當年10月放棄了搭乘“聯盟”飛船的計劃，看起來印度的載人航天計劃要推遲了。根據印度空間研究組織和印度空軍簽訂的諒解備忘錄，印度載人航天任務將推遲到2020年后，其中印度航天員選拔時間不早于2020年。

2012年印度空間研究組織主席拉達克里希南更是公開確認，印度“十二五”計劃（2012-2017年）中并沒有規(guī)劃載人航天項目，也就是說2017年前印度不會立項開展載人航天工程。其實這并不意外，雖然印度載人航天工程的消息起起落落，但主要都是印度空間研究組織的極力推動，印度政府并不積極，無論是搭乘俄羅斯“聯盟”飛船還是自行研制飛船，都沒有得到印度政府的批準，“十二五”計劃中也只為載人航天項目撥付了15億盧比（2900萬美元）進行預研工作而已。

柳暗花明

從印度官方的消息看，印度載人航天項目進入了蟄伏期，不過印度空間研究組織并不甘心，而印度政治形勢的變化，也為載人航天項目的立項提供了可能。雖然載人航天沒有得到印度政府的批準，但斯里哈里科塔發(fā)射場的第三個發(fā)射工位已經在2013年開始建造，返回艙的研制也有條不紊的進行。根據印度網友公開的照片，2013年飛船返回艙還進行了降落傘空投和水上濺落試驗。與此同時，飛船的服務艙也揭開了神秘的面紗，從非官方途徑透露的信息看，服務艙很大程度上借鑒和移植了印度PSLV火箭第四級（PS4），尤其是推進系統和姿控系統的成熟設計和部件，這種取巧雖然意味著飛船服務艙性能不夠強，但大大降低了服務艙的設計難度和制造成本。

與此同時，印度的GSLV系列火箭也在沉寂將近3年后于2014年1月5日發(fā)射成功，這次發(fā)射還是GSLV MK-2型火箭的首次成功發(fā)射，顯著提高了印度對GSLV火箭可靠性的信心。2014年12月18日，印度還進行了GSLV MK-3火箭的試驗發(fā)射，LVM3-X/CARE任務中印度使用攜帶上面級配重的LVM3-X火箭發(fā)射了“ 載人艙大氣再入實驗”(CARE)，CARE就是未來載人飛船的返回艙，它已經具備了導航制導控制等功能，并以5千米/秒的速度再入最后濺落于孟加拉灣的海面上。對比美國正式立項的“獵戶座”飛船，無論是返回艙水上濺落試驗還是再入大氣層試驗，印度的載人飛船進度都不算慢?？梢?，雖然印度載人航天工程尚未正式立項，但印度空間研究組織仍然做了大量準備工作，只需正式立項投資，載人飛船的研制就可以迅速完成。LVM3-X/CARE任務的成功，也鼓舞了印度空間研究組織，并對印度載人航天工程的立項起到了積極的推動作用，加上印度新總理穆迪也熱衷航天等領域，除非發(fā)生大的意外，印度的載人航天工程在“十三五”期間立項是十拿九穩(wěn)的。

未來展望

印度的載人航天工程即將立項，他們未來的實際計劃還不確定，但已經有脈絡可循。根據LVM3-X/CARE任務的官方資料，印度研制的返回艙直徑3.1米、高度2.68米，質量約3735千克，無論是尺寸還是質量都大于“聯盟”飛船2.9噸的返回艙。為了保證3人和運行7天的基本設計指標，印度載人飛船（OV）的服務艙恐怕也不小，據傳它的服務艙借鑒了PSLV火箭的PS4級的設計，而PS4光是推進劑質量就有2.5噸，即使是“聯盟”飛船的服務艙也有2.6噸，其中主發(fā)動機推進劑900千克。印度3人制載人飛船總質量多半超過6噸，印度空間研究組織的官方網站上，GSLV MK -2火箭運載能力5噸，而GSLV MK -3型火箭的運載能力是600千米圓軌道8噸，這顯然超出了現有GSLV MK -2火箭的運載能力。

印度媒體早期曾報道，印度將使用GSLV MK-2火箭發(fā)射2人飛船，使用GSLV MK-3火箭發(fā)射3人飛船，搭乘3人的飛船還將升級安裝交會對接系統，毫無疑問GSLV MK-3/LVM3火箭將是印度載人飛船更好的選擇，GSLV MK-2火箭可以用于發(fā)射試驗型飛船。2014年底印度空間研究組織主席拉達克里希南接受印度NDTV采訪時聲稱，希望在2021年前實施首次自主載人太空飛行。

可以預見，印度未來必將通過自己的努力建立起獨立的載人航天體系，具備自主地將航天員送入太空的能力，印度還可能在自力更生為主的基礎上進行國際合作，如參加國際空間站甚至和中國聯合建設空間站，進一步增強自身的載人航天實力。