“天舟一号”货运飞船即将发射的消息，让一众中国航天粉很是兴奋。不少吃瓜群众却有点蒙圈：既然有了神舟载人飞船，为了给“天宫二号”送个“快递”，还用得着费劲研制“天舟一号”吗？
其实，货运飞船这些太空快递员可不简单了，它们堪称是各国空间站的最强后援团。货运飞船既能给航天员送去饮水氧气食品等生活物资，补充空间站维持运行轨道高度所消耗的推进剂，也能递送空间站使用的仪器、设备和材料，运送建设、维修空间站的各种零部件。除了送货之外，货运飞船还能从空间站带走各种垃圾，安全负责地把空间站的科研产品送回地球。
国际空间站需要大量物资支持运转，空间科研的产品以及各种弃物也必须及时运走。
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作为十项全能的太空运输专家，货运飞船的运载能力和运输成本也完爆载人飞船。更加重要的是，有了能干的无人驾驶货运飞船，航天员就不用承担辛苦而危险的太空送货工作了。只需时不时地收发个太空快递，人们就能在空间站愉快地长期工作生活下去。
20世纪70年代，史上第一种“进步”号货运飞船在前苏联诞生。随着国际空间站的开建，货运飞船更是迎来了全盛时代，欧空局、日本和美国纷纷成为了货运飞船玩家。细细盘点各具特色的现役货运飞船，或许能让我们更好地了解自家的“天宫一号”。
太空老字号：“进步”号货运飞船
玩起空间站之后，海量的太空运输要求很快让前苏联的航天人有点吃不消。使用载人飞船送货不仅效率低下、成本高昂，还给航天员的生命安全带来了很大风险。纠结了几年之后，航天专家们突然福至心灵：不就是送个太空快递嘛，干嘛不搞个一次性无人货运飞船呢？
作为货运飞船家族的开山怪，“进步”号完全以“联盟”号载人飞船为蓝本，大致就是去除了所有载人飞行相关设备的极简版“联盟”号。“进步“号飞船长度超过7米，发射重量超过7吨，由密封加压货舱、燃料舱和推进舱组成，拥有约2.5吨的低轨道太空货运能力。
前苏联和俄罗斯的“进步”号系列飞船，堪称货运飞船的开山鼻祖。
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1978年1月20日，首艘“进步”号货运飞船发射升空，把史上第一单太空快递送上了“礼炮”6号空间站。到2016年底为止，“进步”号及其改型系列飞船共完成了155次太空飞行，其中只有3次失败记录。凭借这份霸气的成绩单，外观朴实的“进步”号铸就了不朽的航天传奇。
现役“进步-M”系列货运飞船使用Probe-Cone接口与国际空间站自主对接，可以定期为空间站补给物资和燃料。在一次飞行任务中，它可以运输约1.7吨物资，或是为空间站注入约1.9吨火箭推进剂。卸货后的“进步”号用货舱带走空间站的垃圾，重返大气层化为一团熊熊烈火。（有点悲伤……）
前方的”联盟“号载人飞船和后方的”进步“号货运飞船，同时与国际空间站对接，看起来如同双胞胎一般相似。
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由于体积和对接口的限制，“进步”号系列飞船的运载能力比起后来者已经相形见绌。服务过多个前苏联和俄罗斯空间站，为国际空间站立下汗马功劳的“进步”号，如今令人颇有廉颇老矣的感慨。
欧洲大力士：欧空局的ATV
加入国际空间站项目之后，欧洲小伙伴们分到了补充燃料和运输科研物料的任务，也要顺便送点清水氧气辣条火腿肠之类的小件。为了不辱使命，欧洲空间局组织研发了简称ATV的自动转移飞行器（Automated Transfer Vehicle）。
欧空局研制的ATV-4 “阿尔伯特.爱因斯坦”号货运飞船。
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ATV是货运飞船中的巨无霸，长度超过10米，直径达到了4.5米，形如带着一个尖头的大圆筒。大如双层巴士的ATV，拥有傲视同侪的大型加压货舱和燃料舱，可以携带重达7.6吨的货物冲上太空。ATV也使用Probe-Cone接口与国际空间站完成自主对接，一次最多可以补给5.5吨物资，或是补充4.5吨火箭燃料。
ATV-5与国际空间站对接的3D示意图。
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2008年3月9日， ATV-1飞船从法属圭亚那的库鲁航天发射场顺利升空，浪漫的法国人把科幻大师儒勒?凡尔纳的名字赋予了这艘飞船。ATV系列飞船设计优良，可惜ATV和发射它的阿丽亚娜火箭都很昂贵，完成一次发射的花费超过5亿美元。2015年2月15日，ATV-5为计划中的五次飞行任务画上了圆满的句号，欧空局“太空快递公司”也暂时停业。
东瀛宅急送：“鹳”货运飞船
根据本国运载火箭H-II的特点，日本宇宙航空研究开发机构量身定制了简称为HTV（H-II Transfer Vehicle）的货运飞船。2009年9月10日，首艘HTV-1从日本种子岛航天发射场升空。
HTV也被称为“鹳”货运飞船，然而HTV 几乎就是一个长9.8米、直径4.4米的圆柱体，似乎叫“罐”飞船更加合适。满载货物的HTV重达16.5吨，可以一次派送6吨太空快递。
遨游太空的日本HTV-1“鹳”货运飞船。
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HTV无法与国际空间站自动交会对接，必须先是靠泊在空间站10米之外，用空间站的机械臂抓取后再使用CBM接口对接。CBM接口是边长127厘米的圆角正方形，通过能力远超直径80厘米的圆形Probe-Cone接口，HTV因此可以运输国际空间站所需的大件物品。不过，没有Probe-Cone接口的HTV不能进行推进剂补给，因此只有一个加压货舱和一个运输空间站舱外设备的非加压货舱。
国际空间站的机械臂正在抓取靠泊的HTV-6”鹳“货运飞船。
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已经发射的六艘“鹳”飞船都获得了成功，派送快递之余还进行了一些重要的科学实验。未来，HTV和它的改进版版货运飞船，还将一次次派送从地面到太空的单程快递。
起大早，赶晚集：“龙”与“天鹅座”
财大气粗的美国国家航空航天局（NASA）对货运飞船一直不太上心，然而在全部航天飞机退役之后，他们才如梦方醒地发现：美国既没有了能载人的航天器，也没有了能送货的飞船！一番谋划之后，NASA决定把送快递的粗活委托给私营航天公司，“龙”飞船和“天鹅座”飞船就此粉墨登场。
美国太空探索技术公司(SpaceX)善于搞大新闻，他们的“龙”飞船知名度极高。其实，长度6.1米、最大直径3.7米的“龙”飞船相当小巧，飞船主体形如截去了尖端的子弹。“龙”飞船拥有一个加压舱和一个非加压舱，理论上可以运载6吨物资。
SpaceX公司的“龙”货运飞船。
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“龙”飞船也是靠泊式对接的货运飞船，也无法为国际空间站加注推进剂。不过，“龙”飞船却开辟了别无分号的往返快递业务。它的密封货舱能够带上约3.3吨有效载荷再入大气层，使用减速降落伞平稳着陆，是当下唯一能够从国际空间站运回货物的飞船。
成功回收的“龙”飞船返回舱。
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2012年5月22日，“龙”飞船以世界第一艘靠泊国际空间站的私营商业飞船永载史册。在一系列后继发射中，“龙”飞船和运载它的“猎鹰”9火箭多次仆街。不过SpaceX并没有从此缩手缩脚，正在积极研发载人和货运两个版本的 “龙”飞船2。
在私营货运飞船市场上，美国轨道科学公司（ATK）的“天鹅座”飞船可以与“龙”飞船分庭抗礼。成本导向的“天鹅座”飞船和它的配套火箭使用了大量来自俄罗斯、乌克兰的廉价部件，外观简陋得像一个铁皮罐头，飞船内部也只有一个密封加压货舱。
靠泊在国际空间站的第一艘“天鹅座“货运飞船。
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标准型“天鹅座”飞船有5.1米的长度和3.07米的直径，运载能力约为1.7吨。从第五次飞行任务开始，ATX简单粗暴地把飞船加长1.2米，推出了极限运载能力3.5吨的增强型“天鹅座”飞船。
增强型“天鹅座“飞船正在接近国际空间站。
图片来源：www.nasa.gov
2013年9月18日，第一艘“天鹅座”货运飞船顺利升空。“天鹅座”也是靠泊式货运飞船，因而同样不能为空间站补充推进剂。迄今为止，“天鹅座“飞船取得了七次发射六次成功的不错成绩，未来还将每年为国际空间站送两次快递。
红色五星快递：“天舟一号”
见识过五位个性十足的货运飞船前辈，各位蝌蚪看官是否对“天舟一号”更感兴趣了？运抵文昌航天发射中心等待发射升空的“天舟一号”，又究竟是一艘什么样的货运飞船呢？
“天宫一号”货运飞船生产车间。
图片来源：中国航天科技集团微信
即将于2017年4月20日左右发射升空的“天舟一号“，是我国自主研制的第一艘货运飞船。“天舟一号”以“天宫”系列航天器为蓝本设计，是一型一次性使用的全密封货运飞船。“天舟一号”的全长约10.6米，起飞质量达到了13吨，是我国目前体积最大、重量最重的航天器。如果与其他国家的现有货运飞船相比，”天舟一号“算得上是一位重量级选手。
“天舟一号”货运飞船的太空飞行3D示意图。
图片来源：www.cmse.gov.cn
“天舟一号“的外观像两个连接在一起的圆柱体，由前部直径3.35米的大型密封加压货舱，以及后部直径约2.8米的动力舱组成。它可以为”天宫二号“空间实验室运送消耗物品、推进剂、维修设备、维修器材和试验载荷设备，下行坠毁之前还能带走约6吨“天宫二号”产生的废弃物。”天舟一号“能够携带约6.5吨物资，其中包括2吨用于补给的火箭推进剂，运载能力相当于“神舟”载人飞船的20倍以上。由于设计优秀，“天舟一号“具备“薄皮大馅”的优点，有效载荷接近发射重量的48%，如此强悍的运载能力在货运飞船大家族中名列前茅。
“天舟一号”货运飞船有着优越的载货比。
图片来源：中央电视台新闻频道截图
作为中国货运飞船的开路先锋，“天舟一号“的主要任务是为后来者积累实践经验。在为期三个多月的太空飞行中，“天舟一号”将与“天宫二号”先后进行三次自主交会对接，其中包括第一次尝试的6小时自主快速交会对接。与“天宫二号“对接为组合体的飞行过程中，“天舟一号“还将完成三次”太空加油“，为”天宫二号“进行三次在轨推进剂加注。除此之外，“天舟一号”还搭载了N多科研设备，将在独自飞行期间完成一系列空间科学实验。
“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室进行自主交会对接的3D示意图。
图片来源：www.cmse.gov.cn
如果“天舟一号“的使命能够顺利完成，中国载人航天工程“三步走”战略就基本走完了“第二步”，中国将按计划开建自己的空间站。为了配合空间站的建设和运行，在设计研制“天舟”货运飞船的过程中，我国航天专家们采用了型谱化方案，设计了全密封货物舱、半密封货物舱、全开放货物舱和推进舱四个模块，“天舟一号”的接班人中将出现全密封、半密封和全开放三种型谱的货运飞船，成为更加强大贴心的全能太空快递专家。
由于众所周知的政治原因，中国被排除在国际空间站项目之外，我们自己的空间站和货运飞船也姗姗来迟。如今，“天舟一号”货运飞船终于整装待发，中国航天事业也即将进入一个全新的时代。相信在不久的将来，安居“天宫”和空间站的中国航天员们，将会经常听到一句欢快的吆喝：亲，注意查收“天舟”送来的快递哟。
参考资料：
1、www.cmse.gov.cn
2、www.nasa.gov
3、www.esa.int
4、https://tech.qianlong.com/2017/0410/1584655_6.shtml
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