国际空间站正在老化 美国未来的空间站何去何从?


时间:2021-05-04  来源:  作者:  点击次数:


  筑梦“天宫”国际空间站老化加剧,美未来空间站走向何方?

最近,两个关于空间站的新闻报道引起了公众的关注。

第一个你肯定猜到了是中国航天在线名人——天宫空间站。4月29日,“天河”核心舱成功发射,这是中国空间站的重要组成部分。根据现有计划,中国未来将继续执行11项任务,空间站的建设预计将于2022年完成。与此同时,中国空间站也向所有国家开放加入。目前,许多国家已经提交了入驻申请。

另一个是关于国际空间站的。4月18日,俄罗斯副总理博里索夫对外表示,鉴于国际空间站(ISS)老化严重,国际空间站的运营合同将于2024年到期,俄罗斯计划从2025年起退出该项目,开始建造自己的空间站。据分析,俄罗斯将于今年发射的多功能实验舱“科学”将是其未来空间站建设的基础。

国际空间站退役后,美国未来的空间站将何去何从?

美国空间站的那些事儿

在疯狂的冷战时代,美苏几乎各个领域都在竞争,都在玩游戏,空间站也不例外。在载人登月竞赛中失利的苏联将空间重心转移到空间站,率先发射了人类历史上第一个载人空间站——“礼炮1号”。

美国第一个空间站天空实验室比苏联礼炮一号晚两年发射。事实上,美国的空间站计划开始得并不晚。1966年,美国启动了阿波罗应用计划(Apollo Application Program),这是继水星、双子座和阿波罗之后的另一个大规模载人航天计划,目标是发射一个大型载人空间站。当年美国提出了SSESM(土星S-IVB乏级实验支援舱)方案,将土星5号运载火箭第三级改造成空间站主体,SSESM在竞赛中输给了载人轨道实验室(MOL)方案。1969年,MOL被取消。

由于阿波罗18-20任务取消,NASA将剩余的三枚土星5号火箭用于空间站计划,SSESM更名为天空实验室。轨道舱由土星5号火箭的三级液氢液氧舱改造而成,去掉火箭发动机和附属机构,用隔板分成上下两部分。1973年5月14日,美国在肯尼迪航天中心用土星INT-21火箭将天空实验室送入高度435公里的近地圆形轨道,随后发射了三艘阿波罗载人飞船,分别称为天空实验室任务2、3、4。

“天空实验室”是人类曾经发射到太空的最重最复杂的人造天体,重约77吨。然而,“天空实验室”的任务并不顺利。火箭发射后60多秒,微型流星护罩提前打开,被气流撕掉,一块太阳能电池板被气流损坏。第一批宇航员不得不修复这些问题(但问题并没有完全解决,这也是天空实验室提前关闭的重要原因)。

三组宇航员在天空实验室呆了171天,进行了270多项研究和实验,取得了许多成果。“天空实验室”原计划运行10年,但在1974年2月第三批宇航员返回地球后关闭。由于舱内温度上升,太阳黑子活动加剧,“天空实验室”不适合宇航员停留,被迫关闭。1979年7月12日,运行了2200多天的天空实验室坠入大气层并烧毁。

与苏联空间站发展的连续性相比,美国空间站的发展缺乏连续性。天空实验室关闭后,美国太空重心转向航天飞机。航天飞机成功后,“自由”空间站计划于20世纪80年代启动。这是一个由日本、加拿大和国际空间站的前身欧空局参与的国际合作项目。

冷战结束后,“自由”号空间站也陷入了停顿。1993年,时任美国总统的克林顿正式结束了“自由”空间站计划。之后,美国和俄罗斯开始接触,讨论合作建立空间站。自由号空间站重生,国际空间站诞生。1998年11月,国际空间站的第一个舱,黎明功能货舱,进入预定轨道。2011年,美国发现号多用途加压舱被送往国际空间站,空间站建设完成。国际空间站的大部分部件是由美国航天飞机运输的。

值得一提的是,当时中国也希望加入国际空间站项目,但由于美国的反对而未能如愿。

近地轨道空间站将商业化

作为一个国际合作项目,国际空间站虽然耗资巨大(1500多亿美元,每年维护费用高达450亿美元),但它取得了丰富的科研成果,包括空间技术开发、物理生物学微重力研究、人体生理学、地球科学和教育等。

从现在的角度来看国际空间站项目,国际空间站的建设和运行存在一些不足,值得后发展国家研究,如每千克有效载荷成本高(几万美元)、建设周期长、部件老化导致维护任务重等。根据计划,空间站的初始服役期为2015年,之后又两度延长,分别延长至2020年和2024年。计划使用到2028年。但近几年漏气频繁,说明空间站离退役不远了。

今年4月,俄罗斯副总理博里索夫表示,鉴于国际空间站老化严重,空间站运营合同将于2024年到期,俄罗斯计划从2025年起退出该项目,开始建造自己的空间站。俄罗斯有

宣称打算另起炉灶建设自己的空间站,分析认为,准备在今年7月发射的“科学”号实验舱将是俄未来空间站的核心舱,以此为基础进行建设。

  美国也打着自己的小算盘,美国宇航局已经决定将国际空间站商业化,未来几年的主要目标是对客户群体在资金和合同上进行指导。美国可能会在2025年之前取消对国际空间站的相关拨款,节省下来的钱可以用于载人登月或登火等项目。

  美国未来空间站发展将朝着深空化和商业化发展,目前正在研制的“门户”月球空间站尺寸和重量都比较小,主要作为载人登月的中转站,而近地轨道运行的空间站可能交给商业航天公司。而且此前美国宇航局已经将国际空间站物资补给和载人飞行交给了商业航天企业,经验和技术都满足要求。

  据美媒3月报道,美国宇航局最近公布了所谓的“商业近地轨道目的地”(CLD)项目,计划在2021年第四季度向四家公司授予总计4亿美元的资金,帮助启动私人空间站的开发,以取代国际空间站。美国宇航局将成为空间站的使用者,但不是所有者和运营者,这可以节约大量的资金。

  除了CLD项目外,美国宇航局还向航天公司Axiom Space授予了价值1.4亿美元的合同,为国际空间站建造舱段。当国际空间站退役后,Axiom计划将其模块分离,将其改造为能够独立飞行的空间站。

  眼看着中国空间站建设进入快车道,美国也有了搭“顺风车”的想法。去年6月,中国载人航天工程办公室与联合国外空司就联合对外公布,来自17个国家、23个实体的9个项目成功入选中国空间站第一批科学实验项目,这是中国载人航天工程首次通过联合国进行的大规模国际合作。

  当被问及“选项目时有没有排斥来自美国的项目”,中国载人航天工程总设计师周建平直言:“我们没有排斥任何国家,也没有限定任何范围,有美国团队参与申报的项目。从科学价值和技术考量来讲,美国的项目没达到要求的标准。”


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