印度的首次载人任务可能在2021年发射

1984年4月2日，印度空军飞行员Rakesh Sharma乘坐苏联火箭进入近地轨道，并在Salyut 7空间站停留了一周。这使他成为第一位也是迄今为止唯一一位进入太空的印度公民。如今，将近36年后，这个曾经依赖苏联才能进入轨道的国家正朝着拥有自己的载人航天计划迈进——该计划的目标是在2021年12月进行首次载人飞行，名为“Gaganyaan”。

为了展示印度的国产技术，印度空间研究组织（ISRO）将历史上首次将三名宇航员送入近地轨道，停留至少一周。退役的ISRO科学家Kashyap Mankad在接受《Astronomy》采访时表示，这将是印度的历史性时刻，国家将永远铭记。

开局艰难

ISRO的载人航天计划并非全新。虽然 NASA 近几十年来已发射了数百名宇航员，但ISRO最近一次（未成功的）计划是在1986年。当时，该组织准备搭载NASA的航天飞机发射两名有效载荷专家。但“挑战者号”事故以及NASA随后暂停的载人飞行使ISRO的计划陷入停滞。这促使ISRO将资金转向本土运载火箭，将载人任务搁置。

载人飞行的沉寂梦想在2006年重现。Gaganyaan任务的间歇性规划开始进行，但资金不足阻碍了实质性进展。直到印度总理Narendra Modi于2018年正式 宣布 该任务后，ISRO的年度预算才增加了3%。这导致了宇航员候选人名单的缩短，并为无人和载人航天飞行设定了实际的截止日期。

将假人送入太空

为准备2021年的载人任务，ISRO计划在2020年12月和2021年7月进行两次无人飞行。ISRO将发射一个名为Vyommitra（梵语意为“太空的朋友”）的仿人机器人，而不是测试空飞船。它将在前两次试飞中作为假宇航员。Vyommitra于2020年1月22日由ISRO 发布，它被编程为能够感知环境、模仿宇航员活动并执行生命支持操作，所有这些都将有助于评估2021年飞行前宇航员乘员舱的问题。

“成功任务的主要里程碑是确保宇航员的生命安全。这就需要对各种复杂系统进行严格测试，”负责Gaganyaan宇航员生命支持系统开发的人类航天飞行中心（Human Space Flight Centre）首席系统开发员Shubhayu Sardar告诉《Astronomy》杂志。

尽管Vyommitra没有腿，但其身体配备了通信系统，可以识别并与宇航员交谈。除了推动技术进步，科学家们认为从这些演示任务中收集的数据将有助于改进2021年飞行的关键系统，提高其成功的几率。

对于一个过去50年只将通信卫星送入近地轨道的国家来说，发射人类需要对其现有技术进行一次巨大的飞跃。虽然 GSLV MkIII 被选为搭载假人和真实宇航员的飞行器，并被誉为印度最强大的火箭，但它的三个级中有两个计划进行重大升级以准备载人飞行。

“载人火箭的目标可靠性是0.99，这意味着统计学上每100次只有1次可能不可靠，”MkIII的副项目主任 S. Somanath 表示。

一旦乘员舱及其子系统准备就绪，MkIII将从萨蒂什·达万航天中心发射，搭载宇航员和六项科学实验。预计进入近地轨道需要16分钟，之后将展开太阳能电池板，停留一周。返回途中，乘员舱将与服务舱及其发动机分离，再入地球大气层，并部署两顶降落伞，使其减速并在阿拉伯海进行平稳着陆。

一系列首次

尽管ISRO追求载人航天飞行是新的，但追求前所未有的目标并非如此。 火星探测器任务、 月船1号 和 2号，以及一次性发射104颗卫星，这些都是ISRO近期任务的几个例子，它们都需要完全自主开发的技木。尽管并非所有“登月”都成功—— 月船2号的着陆器和月球车在去年坠毁——但它们展示了印度开发以前未尝试过的系统设计和任务管理策略的能力。

“历史表明，大多数技术发展要么发生在战争时期，要么在发展航天计划的过程中，”Mankad说。

在Gaganyaan任务中，一项这样的发展是利用喷水技术让宇航员在太空飞行期间洗澡。通过对一个简单的水枪施加微小的压力，宇航员可以在水不会流动的环境中 freshen up。

鉴于印度航天飞行的当前限制，Gaganyaan两年内完成的紧迫任务似乎很难实现，即使预算为14亿美元。必须进行试飞，进行飞行后改进，然后才能批准宇航员飞行。但作为比较，NASA的第一个载人航天计划“水星计划”于1958年10月 启动，并于1961年5月进行了首次载人飞行。因此，尽管ISRO两年内完成飞行的目标看似非常短，但这个时间表并非闻所未闻。另外，请记住，在“水星计划”首次成功载人飞行后，NASA在接下来的两年内又进行了五次载人任务。

为了按时完成任务并节省宝贵的时间和金钱，ISRO选择 外包 一些技术开发给其他印度研究机构，但载人飞行的一些方面需要国际援助。印度可能在生产航天食品和运载火箭零部件等基本产品，但宇航员训练的必要性促使与俄罗斯和法国建立合作关系。

国家任务的国际合作

尽管ISRO致力于开发一个完全自主的载人航天计划，但该组织在成为宇航员需要什么方面缺乏经验。让机器能在轨道上工作是一回事，但让一个人在像太空这样严酷的环境中保持健康和安全是完全不同的事情。

“工程技术方面的挑战比人类科学挑战（如太空医学、太空环境暴露以及康复和适应地球上的正常生活）更容易应对，”Mankad解释道。

ISRO在宇航员训练方面缺乏经验，为与俄罗斯航天局Roscosmos的子公司和发射服务提供商Glavcosmos建立国际合作打开了机会。2020年1月，四名印度空军飞行员转为宇航员，前往莫斯科附近的尤里·加加林宇航员训练中心开始为期 12个月的培训。培训内容包括密集的体能和生物医学训练、联盟号系统学习以及为 非正常飞行条件 的准备。此外，ISRO正与法国 合作 培训印度空军医生，以监测宇航员在飞行前、飞行中和飞行后的健康状况。

前路

如果任务成功，印度将与中国、美国和俄罗斯一道，成为能够 发射自己宇航员进入太空 的国家。Gaganyaan的宇航员——ISRO载人航天计划的第一批成员——将在微重力环境下进行科学实验，涵盖从太空医学到通信技术的广泛研究领域。正如我们从过去的国家航天机构所看到的那样，在ISRO完成一系列载人飞行和实验后， 印度的空间站 可能会出现。

虽然理论上的印度空间站结构和目标与国际空间站（ISS）相似，但它将重仅20吨，并作为宇航员进行实验的临时住所。虽然ISRO已将2030年定为发射空间站的目标，但该机构尚未概述如何建造它或它可能的样子。建造功能性、宜居空间站的历史表明，在执行之前至少需要十年的审慎规划。尽管准备时间更长，但苏联和美国的首次尝试从 不完美的发射 到 不幸的死亡 都有。

国际空间站的基础可以追溯到1984年，而其第一个舱段直到14年后才发射。国际空间站反映了五个国家近十年的努力，以及35次航天飞机任务的组装。目前，ISRO建造自己空间站的计划雄心勃勃，如果不是不可能的话。但Mankad说，实现这一目标的第一步是ISRO将重点转向开发可重复使用的火箭低级段。这有助于最大限度地降低航天带来的天文成本。

“现在是ISRO大胆思考并承担更具挑战性任务的时候了。现在就是行动的时候，”他解释说，并补充说，印度研究机构将在塑造ISRO航天计划的未来方面发挥重要作用。

此外，ISRO未来五年内计划执行研究太阳、月球和火星的任务，这表明该机构正逐步从专注于通信卫星转向成为太阳系探索的主要参与者。 Aditya-L1 是一项针对太阳的研究任务，而 火星探测器任务2 是2014年任务的后续任务，该任务因其经济高效且成功的将航天器送入火星轨道的方式而使ISRO名声大噪，并且是在其 第一次尝试 中实现的。

随着未来几年的发射计划，这些任务恰逢印度独立75周年这一爱国时期。Gaganyaan任务的文化意义意味着这些发射无疑将受到许多人的关注，包括在ISRO第一个 游客画廊 的人群。为了激发人们对太空的兴趣，这个几乎总是 挤满 了游客的画廊（尽管它能容纳约5000名游客）是自载人航天计划启动以来ISRO采取的众多推广活动之一。

通过这些任务和活动，ISRO不仅实现了众多“第一”，并且在 让印度宇航员重返太空 方面取得了巨大进步，而且还逐渐凭借其在航天领域的影响力——一次一个任务——塑造了自己的声誉，成为航天领域的重要参与者。