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国际空间站陷入“分家”危机想要在太空分家,难度有多大
栏目:行业新闻 时间:2022-03-09 20:13:15 点击:

国际空间站陷入“分家”危机想要在太空分家,难度有多大

 
俄乌冲突带来的巨大冲击已经蔓延到太空。俄罗斯卫星通讯社近日发布的“拆分国际空间站”视频,让全球对国际空间站的未来命运充满忧虑。
 
美国《新闻周刊》7日称,俄罗斯官方通讯社发布的这段视频伴随着欢快的音乐,展示了俄罗斯航天员在国际空间站关闭各部分气闸门的真实镜头,紧接着出现的视频则由电脑绘制,描绘了俄罗斯舱段与国际空间站其他部分分离的场景。报道称,这段视频展示了俄罗斯退出国际空间站项目的可能后果,“俄罗斯舱段脱离后,美国舱段就无法独立存在。”
 
在西方因俄乌冲突而对俄罗斯实施的一系列严厉制裁中,航天合作也被波及,俄罗斯则针锋相对地宣布终止与欧洲的联合火星探测计划以及为英国公司发射卫星等合作项目。俄联邦航天局局长罗戈津2月24日警告说,如果俄罗斯因与西方关系恶化而退出国际空间站项目,该空间站可能会“不受控制的脱轨”。前美国航天员、麻省理工学院航空工程教授杰夫·霍夫曼表示,俄罗斯确实可以分离国际空间站的俄罗斯舱段,并独立于其他部分运行,但俄罗斯是否有资源这样做则是另一回事。
 
国际空间站被视为人类在太空建造的最大物体,它运行在距离地面约400公里的近地轨道,总质量高达420吨,主要由俄罗斯舱段与美国舱段组成。其中美国舱段与巨大的太阳能电池阵列相连,负责为整个国际空间站提供能源和生命保障;俄罗斯舱段主要负责维持空间站的轨道姿态和高度。
 
中国航天专家庞之浩告诉《环球时报》记者,国际空间站采用桁架挂舱式结构,理论上的确可以实现俄罗斯舱段与美国舱段分离,但由于如此大动静的分离动作会破坏国际空间站的轨道姿态、影响它的质量分布和稳定运行,因此即便国际空间站要“拆分”,也不是像视频里那么简单地关闭美俄舱段对接口的气闸门就能实现的,需要经过严密计算,甚至经过多次调整才能完成“分家”。
 
俄罗斯舱段:未来早有打算
 
目前国际空间站的俄罗斯舱段由曙光号功能舱、星辰号服务舱、科学号实验舱以及搜寻号和黎明号两个小型研究模块等组成。其中曙光号是国际空间站首个组件,由美国出资、俄罗斯制造,因此它能不能在“分家”时像俄方发布的视频里那样与其他俄罗斯舱段一起离开,还是未知数。
 
庞之浩认为,目前“国际空间站分家”还只是俄罗斯的单方面威胁,真正实施起来顾虑很多。但从技术层面看,俄方这种威胁的确有一定的底气。俄罗斯舱段的优势在于其功能相对完备。据介绍,其中曙光号负责提供电源、推进、导航、通信、姿控、温控、充压等功能。星辰号是国际空间站的核心舱,是航天员生活和工作的主要场所。2021年7月新发射的科学号多功能实验舱是俄罗斯舱段部分的最大舱段,具备服务舱、生活舱、实验舱和货舱的全部功能。此外,俄罗斯舱段也有自带的太阳能电池板,在一定程度上能满足自身的电力需求。俄罗斯舱段还可以对接“联盟”系列载人飞船和“进步”系列货运飞船,并继续依靠这些飞船进行姿态调整和轨道控制。
 
美国“太空”网站注意到,俄罗斯脱离国际空间站“单干”的想法可能由来已久。随着国际空间站日益老化,俄罗斯多次提出构建独立的本国空间站的想法。2021年在俄罗斯能源火箭航天公司成立75周年的纪录片中,就展示了“俄罗斯轨道空间站(ROSS)”的全新设计。它以新发射的科学号实验舱为基础舱段,计划在2025年左右陆续增加其他的功能舱和节点舱,构成独立的空间站。该空间站除了开展近地轨道载人航天活动外,还能支持俄罗斯的载人登月和深空探测项目。因此外界认为,俄罗斯早已经准备好国际空间站“分家”的准备。
 
不过庞之浩认为,尽管俄罗斯具备建造独立空间站的技术,但缺乏关键的资金支持。建造和运营空间站的耗费相当大,早年“和平”号空间站每年需要花费约3亿美元,都让俄罗斯吃不消。而国际空间站每年的运营成本更是高达30亿美元,主要由美国方面出资承担,这才维系至今。以俄罗斯当今的国力,想要单独建造和运营一个独立空间站的难度非常大。
 
西方还有人猜测称,中俄航天领域的合作越来越密切,未来与国际空间站“分家”后,如果俄罗斯没钱独立建造空间站,也可能会将俄罗斯舱段与中国空间站对接,组建“中俄联合空间站”。但据相关人士介绍,搭建空间站舱段并非是搭积木,需要充分考虑不同舱段的能源供应、对接口标准等因素,还必须调整空间站的质量分布,因此这是一个非常严谨和庞大的课题,远不是说起来那么简单。
 
美国舱段:是否会被放弃
 
对于俄罗斯的“分家”威胁,美国各方态度不一。美国国家航空航天局(NASA)强调“美国对俄制裁不会影响国际空间站”,但美国太空探索技术公司(SpaceX公司)CEO马斯克在社交媒体上暗示,该公司的“龙”飞船足以满足国际空间站的轨道提升和调整需求。
 
庞之浩介绍说,国际空间站的美国舱段实际是由美国与欧洲、日本等舱段联合组成,包括团结号节点舱、命运号实验舱、哥伦布号实验舱(欧洲)、希望号实验舱(日本)等,它们能从事的科研实验内容更多,但在关键的姿态控制问题上依然无法独立完成。
 
美国《国会山》网站7日称,社交媒体上流传的图片显示了“没有俄罗斯舱段的国际空间站”,后者与两艘“龙”货运飞船和一艘“天鹅座”货运飞船对接,以提供轨道和高度调整能力。但这些都是暂时性应急措施。美国诺斯罗普·格鲁曼公司研制的“天鹅座”飞船已于2月21日与国际空间站对接,《新闻周刊》宣称它能在“没有俄罗斯帮助的情况下”协助国际空间站调整轨道和姿态。但事实上,“天鹅座”飞船通常依靠“安塔瑞斯”火箭发射,而后者采用了俄罗斯制造的发动机。因此它还说不上彻底“脱俄”。
 
此外,庞之浩表示,在调整空间站姿态时,对称性问题必须格外注意,如果推力不当很可能出现翻滚等严重情况。失去了俄罗斯舱段后,国际空间站剩余部分想要在太空中调整姿态,很可能需要多艘飞船协同才能完成,将极大增加运营成本。他表示,想要彻底解决这个问题并非没有办法,例如可以依靠机械臂和航天员的出舱行走,重新调整空间站的布局结构。但这些办法都需要额外的时间。
 
因此《国会山》网站总结称,任何试图调整“没有俄罗斯航天员和俄罗斯舱段(包括服务、实验室和居住空间)的国际空间站”,都会产生额外的时间和费用问题。这个过程可能需要数月甚至数年以及数十亿美元的成本。“更好的选择可能是提前让国际空间站退役,并将节省下来的资金用于支持NASA大力发展的、计划取代国际空间站的商业空间站”。
 
事实上,美国对于是否要继续维持国际空间站的态度也非常犹豫。按照最初计划,国际空间站应该于2020年退役。当年7月,NASA授予波音公司价值9.16亿美元的合同,用于支持国际空间站服役至2024年9月。但随着国际空间站的故障频发和维护成本高昂,美国国内支持放弃国际空间站的声音越来越多。因此NASA去年年底宣布将让国际空间站服役到2030年之后,外界普遍认为美国此举是要防止出现“未来只有中国空间站在轨运行”的情况。
 
美国此前一直希望将国际空间站完全交由私人商业公司运行。但如今国际空间站日益老化,NASA转而支持私营航天企业发展商业空间站。去年年底,NASA决定资助3座商业空间站的筹建工作,“后国际空间站时代”的序幕已经拉开。
 
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