國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局

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耗資超過1500億美元規模超400噸的國際空間站自曙光號核心艙入軌以來歷經二十三年的漫長建設與運營如今已經步入壽命晚期,維系空間站運行近80%的系統也已老化,艙體漏氣事件也是頻頻發生,尤其是今年,在不到3個月時間裡就出現了兩次姿態失控事件。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第1張在科學號實驗艙姿控失控影響下國際空間站翻轉了540度

反觀人類另一座空間站「天宮」,目前已經接待了兩艘天舟貨運飛船與兩艘神舟飛船,第一批入駐太空員已經完成三個月在軌駐留任務安全返回地球,第二批太空員也已經入駐超過一個星期,他們將執行為期半年駐留任務。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第2張進駐天宮空間站的神舟十三號太空員乘組

天宮空間站在軌建造周期只需兩年時間,第一年發射核心艙並進行關鍵技術驗證的相幹發射任務,第二年就可轉入在軌組裝建造,且在當年即可完成建造任務,進而轉入運營階段。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第3張天和核心艙艙外全景照相機a拍攝的神舟十三號飛船

三個月前國際空間站延期近十二年發射的科學號實驗艙完成了對接,在壽命末期迎來一個看上去很新實際上卻老態龍鐘的所謂「新艙段」改變不了國際空間站風燭殘年的大局。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第4張科學號實驗艙內部

天宮空間站在軌建造周期之所以不像國際空間站那樣漫長,原因是多方面的。

首先我們有統一的目標與管理,並能夠依托強大的綜合國力獲得各類所需資源,這樣就少了很多類似國際空間站建設運營過程中步調不一致的情況。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第5張天和核心艙第二象限太陽翼

同時基於新技術新理念,使得我們有條件縮短在軌建造周期,比如國際空間站的能源系統為了架設桁架與太陽翼就花費了數年時間,而天宮創造性利用兩個實驗艙做桁架,並基於高光電轉換效率的三結柔性砷化鎵電池獲得了更強的發電能力,類似高效案例在天宮空間站身上還能找到很多。

作為我們的國家級太空實驗室,天宮空間站帶來的影響早已超出其自身定義,它對重塑世界太空格局的影響更為深遠。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第6張天宮空間站太空員出艙畫面

就在天和核心艙入軌後不久,大洋彼岸的納型支架公司首席執行長曼博就披露,他們公司已經因為天宮空間站的到來失去了一家客戶,這個客戶決定將一件有效載荷放到天宮空間站上,而不是通過他的公司放置在國際空間站上。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第7張天宮空間站第一批科研項目入選清單

大洋彼岸對於天宮空間站是看在眼裡急在心裡,在這樣的背景下NASA寄希望於發展商業空間站來抵消這種影響,目前已知的投標方案至少有4個。

最近,在第72屆國際宇航大會上藍色起源聯合多家商業太空公司發布了「軌道礁商業空間站」的宣傳動畫。

先來看軌道礁空間站的全景圖:

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第8張軌道礁空間站

看了這張圖大概沒人再扯皮所謂桁架空間站相較於積木式空間站先進的這種教條,因為這也是一座積木式空間站。

軌道礁空間站最搶眼的特征大概就是三對布置在桅桿之上的太陽翼與散熱裝置,此種布局試圖化解太陽翼相互遮擋的問題,然而桅桿之間的間距還是太小,太陽翼的受曬率對比當前國際空間站並沒有明顯提升。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第9張太陽翼採用桅桿形式遠離艙體布置

另一個特征就是空間站軸向位置上長長的核心艙,它被稱為「大直徑核心艙和公用系統」,根據宣傳動畫顯示該核心艙有6個用於對接大型艙段的永久停泊口,核心艙的前向與後向則是天地往返運輸載具對接口。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第10張中間長條桶狀艙段就是核心艙

與核心艙徑向對接的6個艙段中有3個充氣式艙段,兩個充氣式艙段還額外對接了兩個節點艙,用於天地往返運輸載具的對接。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第11張節點艙與充氣式艙段相連,徑向對接一艘CST-100飛船

建設運營空間站離不開運載火箭系統的支持,軌道礁空間站的大直徑大長度核心艙以及其他大型艙段計劃由藍色起源公司的新格倫重型火箭發射。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第12張新格倫重型火箭效果圖

內華達山脈公司的追夢者太空飛機與波音公司的CST-100飛船分別承擔貨物與人員的天地往返運輸任務。

軌道礁空間站給人的印象就是大,比如核心艙直徑超過6米,從這裡可以再次體會太空領域的那句經典臺詞「火箭運力有多大,太空舞臺就有多大」,前提是新格倫火箭能夠飛起來,同時還能用。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第13張軌道礁空間站核心艙內部視角

在核心艙與居住艙支持下該站可以同時駐留10名太空人,居住空間大約相當於當前國際空間站的90%略多一些。

其實細究來看,軌道礁空間站與國際空間站是一脈相承的,比如太陽翼的布局與早期國際空間站臨時構型就有些相似,另外超長尺寸核心艙實際上就是當前國際空間站各軸向艙段的整合放大版。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第14張軌道礁與國際空間站對比

有繼承當然也有提升,比如能源系統的發供電能力更強,構型更趨合理,在大尺寸艙段支持下內部科研設備的布置也更加靈活、太空員在軌駐留支持能力也有提升。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第15張軌道礁空間站內的科研機櫃

好了,前文所述有關軌道礁空間站的大部分內容目前都只是計劃或者說是設想。夢想是美好的,但還得腳踏實地一步一步去實現。

宣傳動畫展示的是軌道礁空間站後期建設規模,初期方案是宣傳動畫的三分之一大小,包括一個核心艙、一套太陽翼陣列、一個居住艙、一個實驗艙,其實也是三艙方案。

除了規模的縮水,技術成熟度與可靠性低也是難點。比如承擔載人天地往返運輸的波音CST-100飛船,首次試飛就因為計時器故障導致無法與國際空間站對接,第二次試飛又因為閥門問題多次推遲,如今還需要借助NASA的力量解決問題。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第16張難以達到載人狀態的波音公司CST-100飛船

計劃承擔核心艙發射任務的藍色起源新格倫重型火箭也因為動力問題遲遲不能飛天,諸如此類的問題還有很多。

軌道礁空間站雖然披上了「商業」這層外衣,但實際上仍然是羊毛出在羊身上,最終還是需要大客戶NASA給錢才能真正辦成事。然而NASA最新一個財年拿到的發展新空間站的撥款只有1億美元出頭,每年資金缺口高達19億美元。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第17張國際空間站對於NASA而言也是吸金巨獸

一向豪橫的NASA為什麼沒錢呢?

首先為運營國際空間站每年需支付的費用就有40至50億美元,同時他們還在實施旨在載人重返月球的阿爾忒彌斯計劃,以及一系列深空探測計劃,加上經費使用效率低下的問題遍及幾乎每一個空間任務,最終到頭來錢是沒少花,辦成的事或者說能辦的事卻很少。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第18張服務載人重返月球的獵戶座飛船

技術也好,資金也好,其實都是表面問題,根本症結在於其國家意志的模糊,進而誘發一系列的發展問題。載人登月、環月軌道空間站、深空探測、載人登火、近地軌道空間站等等,每一個領域都想坐穩世界第一的寶座,什麼都想要,結果就是猴子掰苞谷掰一個丟一個。

具體到近地軌道空間站,負責給錢的一方質問,你NASA商業空間站什麼時候可以建好,我根據這個時間給你撥款。而NASA只能回復,我需要每年至少20億美元,否則辦不到。雙方完全不在一個頻道。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第19張著名鴿王SLS重型火箭耗資已超兩百億美元

就在上個月,NASA再次被警告,不能讓近地軌道空間站斷檔,否則由此帶來的地位與利益損失不可估量,絕對不能將這一領域的領先地位讓給別人。這裡的「別人」顯然指的就是正在建造天宮空間站的我們。

NASA主導發起的一系列商業空間站計劃方案一個接著一個亮相,然而真正落地實施卻也是七八年以後的事情。

為了讓近地軌道空間站不斷檔,他們正在試圖讓國際空間站能夠繼續服役至2030年,這仍然是事與願違。前NASA負責人表示,該站理論上可以維系至這一時間點,但在此之前的每一秒鐘都可能發生徹底終結國際空間站的事件,因為這個站太老了。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第20張日益老化的國際空間站主控艙段

憑借當前大洋彼岸掌握的各項載人太空技術,他們此時此刻做不出天宮等級的空間站嗎?當然不是,他們的現狀是各玩各的,用一盤散沙來形容是很恰當的,這與當年阿波羅登月的時代已經完全不同。

國際空間站生意被搶,天宮空間站帶來的影響深遠,重塑太空格局 科技 第21張天和核心艙艙外深邃的宇宙與地球

再好的資源沒有整合能力都是零,如果他們不能化解上述系統性發展矛盾,也就只能望天宮而興嘆。

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