SpaceX Dragon——太空探索公司“龙”飞船简介

SpaceX的龙飞船是一种可重复使用的航天器，其名字来自于美国非常有名的民谣歌曲《神龙帕夫》，是英语“Dragon”翻译来的，也可译作“天龙号”飞船。
一代龙飞船于2004年开始研发，2008年SpaceX获得了NASA的第一个商业补给计划（CRS-1）合同，向国际空间站运送货物，合同价值16亿美元，同时拿到该合同的还有轨道科学公司，其研发的是“天鹅座”货运飞船。
一代龙飞船由一个鼻锥、一个钝锥弹道舱以及一个装有两个太阳能电池阵列的货舱组成，使用了酚醛浸渍碳烧蚀隔热材料，可以在飞船进入大气层时提供保护，复合材料也被广泛应用于航天器的制造中。
值得一提的是，传统航天器控制用的是宇航级器件，能承受非常恶劣的环境考验、异常昂贵，其中最重要的是能承受空间辐射，空间辐射会导致“粒子翻转”，计算机是二进制的，粒子翻转可能会让0变1或者1变0，导致运算错误、可能会造成非常大的灾难。SpaceX则选择了Intel的X86双核处理器，为了解决“粒子翻转”问题，SpaceX把双核拆成了两个单核，分别计算同样的数据，每个系统配置3块芯片做冗余，也就是6个核做计算，如果其中1个核的数据和其他5个不同，那么主控系统会让这个核重启，再把其他5个核的数据拷贝给重启的核，从而保证数据同步，最后将控制器成本降到了五千分之一。
在一代龙飞船的开发成本中，NASA提供了3.96亿美元，SpaceX提供了4.5亿美元。
一代龙飞船可以运输3.3吨的货物，货舱包含加压和不加压的两部分，加压部分容积11.2立方米，不加压部分容积14立方米。
2010年6月第一次发射了简版飞船，收集了空气动力学数据，无法回收；2010年12月发射了首架龙飞船，进入了太空、重返地球并回收；2011年2月进行了在轨测试；2012年5月首次成功停靠空间站，并测试了导航和中止系统；2012年10月进行了首次正式的空间站补给任务，成为首个与国际空间站对接的商业航天器；2017年6月首次使用了二手龙飞船进行商业补给任务；2020年3月进行了一代龙飞船的最后一次商业补给任务，也是第一个商业补给计划的最后一次任务。一代龙飞船总共进行了20次任务，除了最初签订的12次任务外，还额外增加了8次任务。
后来SpaceX在一代龙飞船的基础上开发了二代龙飞船，不仅能载货、还能载人，主要分为货运龙飞船和载人龙飞船。
货运龙飞船是载人龙飞船的简化版，没有座椅、座舱控制系统、宇航员生命维持系统、发射中止系统等，设计最多能复用5次。2016年SpaceX获得了NASA的第二个商业补给计划合同，继续向国际空间站运送货物，共有6次任务，将于2020至2024年发射。
接下来将主要介绍载人龙飞船。
2014年，SpaceX获得了NASA的”商业乘员计划“合同，将为国际空间站运送宇航员，合同价值26亿美元，载人龙飞船是为了满足该需求而研发的。同时获得该合同的还有波音公司，其研发的是 CST-100 Starliner 载人飞船。
以往NASA都是要求商业合作伙伴建造航天器、自己来操作，而本次合同NASA向SpaceX购买的是太空运输服务，即由SpaceX来进行载人飞船的建造和操作。
载人龙飞船是在一代货运龙飞船的基础上研发的，结构基本一致。上方是由一个鼻锥和一个钝锥弹道舱组成的载人舱，下方是圆柱形的货舱。外部使用了酚醛浸渍碳烧蚀隔热材料，代替了发射整流罩，降低了成本、便于进行模块化更新。
载人龙飞船的鼻锥可以打开，其下方是对接口，能自动对接国际空间站，同时也保留了手动操作对接功能。
与俄罗斯的联盟号载人飞船不同，载人龙飞船将返回舱和轨道舱整合在了一起，内部有着9.3立方米的加压空间，最多可搭载7名宇航员、与航天飞机相当。作为可复用航天器，航天飞机的平均单次发射成本达15亿美元，而载人龙飞船的单次发射成本只有1.6亿美元，给NASA每个座位的报价为2300万美元，俄罗斯联盟号飞船每个座位的报价为7600万美元，SpaceX是其的三分之一不到，在未来的太空飞行任务中，载人龙飞船还将会搭载付费的太空游客。
载人龙飞船的内部是简约时尚的现代科技风、充满了科幻色彩，全触控的智能大屏和平板代替了传统的物理机械控制面板，整合并简化了操作，大大降低了宇航员的使用门槛。
宇航员穿着的宇航服可以在飞船遇到减压、着火等紧急情况下提供保护，是马斯克请超级英雄电影的服装设计师专门设计的，宇航服黑灰色部分的材质是一种名为Nomex的织物，白色部分的材质是一种叫特氟龙的强化玻璃纤维，能够耐火耐高温，具有柔韧性和高弹性，还是一种防污不沾材料、不会变脏。宇航服大腿上的一个接口可以接到座位上，连接着飞船的生命支持系统，输送空气和电能，头盔是使用3D打印技术制造的，宇航服还配有能使用触摸屏的手套。
与其他载人飞船不同的是，载人龙飞船无需逃逸塔、自带逃逸系统，载人舱周围安装了8台SuperDraco发动机用于发射逃逸，每台发动机推力71千牛，2个一组分别安装于四个方向上，发动机被包裹在机舱内，防止因故障对飞船造成严重破坏。该发动机采用3D激光金属打印技术制造，通过激光融化铬镍铁合金颗粒一层层堆叠制造。原先设计方案中，计划通过降落伞加发动机反推减速来实现陆地着陆，后因技术和安全问题被NASA否决了，只保留了降落伞海上溅落，未来将有可能实现。除此之外，载人龙飞船周围还有16台小型姿态控制发动机。
载人龙飞船的后部是非加压的货舱，有12.1立方米空间，安装了太阳能电池板、散热系统等，在紧急发射中止时还能提供空气动力学稳定性。之前一代龙飞船的折叠式可部署太阳能电池阵列已淘汰，太阳能电池板集成到了货舱外壳上，虽然增加了体积，但简化了结构、提高了可靠性。
2015年5月6日，载人龙飞船进行了初步的发射中止测试，目的是收集相关数据；
2015年11月24日，载人龙飞船使用8台SuperDraco发动机在地面进行了5秒的悬停测试，以验证其发动机的反推能力；
2019年3月3日，载人龙飞船进行了首次无人飞行测试，成功入轨并停靠国际空间站；
2019年4月20日，入轨并回收的载人龙飞船在一次静态点火测试中爆炸，爆炸原因是反推发动机的推进剂泄露，导致原计划的发射中止测试和载人测试被推迟；
2019年11月13日，改进后的载人龙飞船完成了反推系统的静态点火测试；
2020年1月19日，载人龙飞船成功进行了飞行中止测试，该测试主要用来验证载人飞船的发射逃逸系统，当火箭发射阶段出现问题时，飞船能否将宇航员带到安全的地方，测试时，为了追求真实性，SpaceX主动炸掉了价值5000万美元的猎鹰9号1级助推火箭；
2020年5月30日，载人龙飞船成功进行了首次载人飞行测试，成功将2名宇航员送往国际空间站，成为首个执行载人任务的商业航天器，也是自2011年以来，美国再次拥有了从本土发射宇航员的能力；该飞船于2020年8月2日返回地球、海上溅落回收。
2020年11月16日，载人龙飞船执行了首次商业载人任务，成功将4名宇航员送往国际空间站，成为了首个执行空间站轮换任务的商业航天器；
2021年4月23日，首次使用了二手的载人龙飞船发射商业载人任务，成功将4名宇航员送往国际空间站，该载人龙飞船曾于2020年5月30日进行了首次载人试飞，返回地球后进行了一系列的翻新和改造。