专家谈天宫空间站路在何方 未来规划与挑战

2024-11-19 19:05:21 3阅读

国际空间站的泄露问题日益严重,尽管宇航员们一直在修补,但情况已经到了白热化的地步。美俄双方在泄露是否严重的问题上存在分歧;俄方认为不存在灾难性解体的风险,而美国则要求停靠在国际空间站的载人“龙”飞船增加临时座椅以备紧急撤离之需。

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国际空间站始建于1998年,是16个国家联合参与的合作项目,最初设计的使用年限为15年。目前,国际空间站正处于超期服役状态,且超期服役的零部件有588个之多。俄罗斯计划最早于2028年离开国际空间站,而其他合作伙伴则表示将于2030年离开。不论如何,国际空间站将于2030年陨落的事实已不可避免。美国决定由SpaceX负责建造离轨飞行器,将国际空间站送入大气层烧毁,合同价值高达8.43亿美元。

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SpaceX将建造发射离轨飞行器(Deorbit Vehicle, DV),推动国际空间站进入大气层烧毁。NASA和SpaceX公布了离轨飞行器的一些细节和渲染图。这款飞行器将是人类历史上推力空前强大的外太空飞行器,配备了46个“天龙座”推进器,其中16个用于姿态控制,30个用于降低空间站轨道所需的推进操作。与标准型货运“龙”飞船相比,“出轨龙”的推进剂是其6倍,发电能力是其3到4倍,主干段长一倍,主要用于容纳发动机、推进剂箱、发电系统和其他系统。

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离轨飞行器总重约30吨,容纳了16吨推进剂。通过多次点火,它将国际空间站从当前运行高度约400千米逐步降低到160千米,进而完成离轨燃烧。最终坠落地点可能位于南太平洋,坠落区域呈椭圆形,长轴约为2000千米。NASA表示,国际空间站的碎片大小不一,大的像轿车,小的像微波炉,坠落时可能对地面造成影响。

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不论是建造还是发射离轨飞行器,都不是一件容易的事情。SpaceX的“龙”飞船相当成熟,发射运营得心应手,魔改版的研发进度可控风险可控,这是SpaceX能击败诺格的关键原因。

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国际空间站面临退役,中国天宫空间站也面临着类似的问题。天宫空间站的设计寿命是10年,但实际使用寿命可能会更长。通过维修和更换模块化舱段,实际使用寿命将达到15年甚至更长。天宫空间站由中国独立建造,各个舱段不求人,更换和维修不需要征求其他国家同意,这有利于延长其使用寿命。

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国际空间站退役后,美国将建造一个月球门户(Lunar Gateway),这是一个小型空间站,旨在作为宇航员的通信枢纽、科学实验室和居住舱,不仅用来登月,还用来探火。参与者包括NASA、欧洲航天局(ESA)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和加拿大航天局(CSA)。月球门户主要由推进模块、居住和后勤前哨、月球国际居住舱和服务舱组成,规模远远不及庞大的国际空间站。

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美国正在推动下一代空间站的商业化,NASA已经授出三份金额差不太多的合同,支持三家公司分别建造下一代空间站。这些公司包括诺格、波音和洛马。此外,还有公理公司的公理空间站计划,该空间站将在国际空间站寿终正寝之前对接,并后续分离独立运行。

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建造空间站的技术逐渐普及,所需资源、资金和技术不一定需要国家队之力。随着技术的进步,建造飞船、火箭的技术越来越普遍。这一代的国际空间站和天宫空间站都是不赚钱的。美国希望下一代空间站能够商业化,至少有一个商业化的开端。然而,下一代空间站的商业化模式和路径仍不清晰,许多公司仍在探索中。

美国考虑下一代空间站商业化,中国也需要考虑这个问题。民商队全部或部分参与下一代空间站的建造,有助于资金和技术的加速发展和流动,减轻国家负担。中国民商队虽然在技术上与美国有一定差距,但正在飞速发展,时间站在我们这一边。假以时日,中国民商队有可能成为真正意义上推动经济的新质生产力。

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