

就在CRS-32任务即将发射之际(计划4月21日发射C209.5),下次CRS-33任务传出一则重要消息——此次任务计划于2025年8月至9月发射,不仅将为ISS运送关键物资,还将首次引入配备“助推式货舱”的货运龙飞船,这一创新有望显著提升龙飞船的轨道重新提升能力,为ISS长期运营注入新的活力。
●CRS-33任务背景:从补给飞船到轨道管理者
国际空间站自1998年发射以来,一直是人类在低地球轨道的重要科学实验室。然而,由于大气阻力的影响,ISS的轨道高度会逐渐下降,每年约损失2至4公里。为维持其运行高度,空间站需要定期进行轨道重新提升,通常由俄罗斯的进步号货运飞船和诺斯罗普·格鲁曼的天鹅座飞船(欧洲的自动转移飞船ATV,已于2014年退役)执行。近年来,NASA通过其商业补给服务(CRS)计划,寻求更多合作伙伴分担这一任务。

SpaceX货运龙飞船自2012年首次执行CRS任务以来,早已成为ISS补给任务的主力。▲2024年11月的任务中,货运龙飞船首次尝试了轨道重新提升,标志着其功能从单纯的物资运输向多任务平台扩展。然而,该任务使用的4个非舱壁推进器由因角度不佳,推力效率较低,仅完成了小幅轨道调整。据SpaceNews报道,CRS-31任务的轨道提升测试持续了12.5分钟,但NASA和SpaceX官员当时表示,未能准确预测轨道高度的提升幅度。
CRS-33任务计划于2025年8月至9月发射,使用编号为C206.6的货运龙飞船,这将是飞船第六次飞行,创下使用次数最多的货运龙飞船纪录。据X平台用户@SpoxSpace及相关NASA发布信息,这次任务将引入全新的助推式货舱(boost trunk),配备额外的推进剂和优化设计的推进器,以更高效地执行轨道重新提升任务。以下是CRS-33任务的关键信息▼

●助推式货舱的核心技术与特点
①额外的推进剂容量
助推式货舱的主要特点是增加了推进剂存储空间。货运龙飞船的货舱(trunk)是一个非加压模块,通常用于携带外部设备或实验装置。在CRS-33任务中,货舱将配备独立的推进剂储存罐,专门用于轨道提升任务。业内人士分析,这一设计避免与飞船主系统(如反应控制系统,RCS)的推进剂共享,不仅降低技术风险,同时保持飞船核心设计的稳定性。

②优化的德拉克推进器
龙飞船使用的德拉克推进器(Draco)是一种双组元推进器,采用单甲基肼(MMH)和四氧化二氮(NTO)作为推进剂,属于自燃(hypergolic)系统,每台推进器可提供约400牛顿的推力。在现有货运龙飞船上,德拉克推进器主要用于姿态控制和小型机动,但其位置和角度设计(非沿速度矢量)导致推力效率较低,存在余弦损失(cosine loss)。
所谓余弦损失是指航天推进器推力方向与理想运动方向(速度矢量)不完全对齐时,导致推力效率降低的现象。推力效率与方向夹角的余弦值成正比,若夹角为0°(完全对齐),余弦值为1,推力100%有效;如果夹角为30°,余弦值约为0.866,推力损失约13.4%。在CRS-31任务中,货运龙飞船的德拉克推进器角度不佳,推力部分用于非轨道提升方向,造成效率损失。
新货舱预计将安装数个舱壁德拉克推进器(bulkhead Draco thrusters),这些推进器直接沿飞船速度矢量方向布置,以最大化推力效率。SpaceX可能通过增大推进器喷嘴尺寸进一步提升性能,优化推进剂燃烧效率。
③延长驻留时间以测试性能
根据2025年4月NASA在CRS-32任务预告发射新闻发布会中的信息,CRS-33任务货运龙飞船将在ISS停留更长时间,超出常规CRS任务1个月左右的驻留周期。这一延长是为了测试新货舱的推进系统在长期运行中的可靠性,包括推进剂储存的稳定性、推进器的耐久性以及多次轨道提升操作的可行性。
●新旧货运龙飞船对比:从初步测试到全面升级
为了更直观地展示CRS-33任务的技术进步,以下是对比CRS-31(2024年11月)和CRS-33(2025年8月)的关键技术参数▼

效率提升的量化分析:以CRS-31任务为例,12.5分钟的轨道提升操作仅实现了小幅轨道参数变化。假设新货舱的推进器效率提升30%(通过优化推力方向和可能增大的喷嘴),相同时间内的轨道高度增量可能从约100米提升至130米以上,显著增强任务能力。

●升级背后的动因:填补空白与未来布局
①填补Starliner的空白
波音星际客船(Starliner CST-100)原本被设计为ISS的轨道提升和乘员运输工具,但由于技术故障频发导致项目进展严重受阻。被人讽刺为“最佳运行轨道为0km x 0km”。NASA长期以来强调双飞船冗余,以确保ISS运营的可靠性。货运龙飞船的新货舱填补了这一空白,让SpaceX货运龙飞船能与诺格天鹅座飞船(也具备轨道提升能力)一起,提供多重冗余支持。

②为ISS退役任务铺路
另有专业人士分析,CRS-33任务还可能是为国际空间站美国舱段未来退役做技术验证。ISS预计将于2030年退役,NASA计划使用一艘专用航天器将其引导至太平洋上空的安全区域(尼莫点)进行控制性再入。助推式货舱的推进系统设计和长期运行测试,为这一关键任务提供了重要数据。
所谓尼莫点(Point Nemo)是地球上距离陆地最远的海洋点,位于南太平洋(约48°52.6'S, 123°23.6'W),距离最近陆地约2688公里。被称为“航天器墓地”,由于很多退役航天器会被引导至此进行控制性再入,燃烧后残骸落入这片偏远海域,以减少对人类活动的风险。
③深空探索的前瞻性布局
尽管月球门户(Lunar Gateway)计划前景存疑,新货舱的技术仍有广泛应用潜力。业内人士认为,这可能是为Dragon XL(月球门户补给飞船)做早期技术验证。其推进系统可用于开发替代猎户座飞船的推进/服务模块。SpaceX货运龙飞船曾被设计为支持月球和火星返回任务,随着新货舱的引入,将为深空应用增添了可能性。

●多重挑战与期待今夏
尽管助推式货舱带来了显著的技术进步,仍有一些挑战需要解决。
长期可靠性:延长驻留时间将考验推进剂储存的稳定性(避免泄漏)和推进器的耐久性(多次点火后的性能衰减)。
成本效益:与天鹅座飞船相比,货运龙飞船的新货舱可能需要更高的开发和运营成本,NASA需权衡其经济性。
未来应用的不确定性:月球门户计划的不确定性可能限制新技术的深空应用前景,尽管SpaceX以跨行星为主要目标为其提供了长期动力,不过一旦星舰成熟将取代所有航天器。
展望今年夏季,CRS-33任务成功将为SpaceX在商业航天领域树立新的里程碑。从提升轨道重新提升效率到为未来深空任务铺路,这一升级不仅是技术进步的体现,更是SpaceX战略布局的关键一步。随着2025年8月的发射窗口临近,全球航天爱好者和行业专家都在期待这一任务的成果——它将如何重新定义货运龙飞船的角色,并为国际空间站的未来注入新活力。
部分资料来源:NASA CRS-31任务报告、SpaceX官方声明、SpaceNews报道、平台X用户@SpoxSpace、SpaceX CRS-33 Wikipedia Page、Reddit Discussion on CRS-33 Mission、SpaceX CRS-31 Wikipedia Page、NASA SpaceX CRS-31 Mission Overview、Commercial Resupply Services Wikipedia

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