國(guó)際空間站陷入“分家”危機(jī)

馬俊 陳山

想要在太空分家，難度有多大

俄烏沖突帶來的巨大沖擊已經(jīng)蔓延到太空。俄羅斯衛(wèi)星通訊社近日發(fā)布的“拆分國(guó)際空間站”視頻，讓全球?qū)?guó)際空間站的未來命運(yùn)充滿憂慮。

美國(guó)《新聞周刊》7日稱，俄羅斯官方通訊社發(fā)布的這段視頻伴隨著歡快的音樂，展示了俄羅斯航天員在國(guó)際空間站關(guān)閉各部分氣閘門的真實(shí)鏡頭，緊接著出現(xiàn)的視頻則由電腦繪制，描繪了俄羅斯艙段與國(guó)際空間站其他部分分離的場(chǎng)景（①②）。報(bào)道稱，這段視頻展示了俄羅斯退出國(guó)際空間站項(xiàng)目的可能后果，“俄羅斯艙段脫離后，美國(guó)艙段就無法獨(dú)立存在?！?/p>

在西方因俄烏沖突而對(duì)俄羅斯實(shí)施的一系列嚴(yán)厲制裁中，航天合作也被波及，俄羅斯則針鋒相對(duì)地宣布終止與歐洲的聯(lián)合火星探測(cè)計(jì)劃以及為英國(guó)公司發(fā)射衛(wèi)星等合作項(xiàng)目。俄聯(lián)邦航天局局長(zhǎng)羅戈津2月24日警告說，如果俄羅斯因與西方關(guān)系惡化而退出國(guó)際空間站項(xiàng)目，該空間站可能會(huì)“不受控制的脫軌”。前美國(guó)航天員、麻省理工學(xué)院航空工程教授杰夫?霍夫曼表示，俄羅斯確實(shí)可以分離國(guó)際空間站的俄羅斯艙段，并獨(dú)立于其他部分運(yùn)行，但俄羅斯是否有資源這樣做則是另一回事。

國(guó)際空間站被視為人類在太空建造的最大物體，它運(yùn)行在距離地面約400公里的近地軌道，總質(zhì)量高達(dá)420噸，主要由俄羅斯艙段與美國(guó)艙段組成。其中美國(guó)艙段與巨大的太陽(yáng)能電池陣列相連，負(fù)責(zé)為整個(gè)國(guó)際空間站提供能源和生命保障；俄羅斯艙段主要負(fù)責(zé)維持空間站的軌道姿態(tài)和高度。

中國(guó)航天專家龐之浩告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》　記者，國(guó)際空間站采用桁架掛艙式結(jié)構(gòu)，理論上的確可以實(shí)現(xiàn)俄羅斯艙段與美國(guó)艙段分離，但由于如此大動(dòng)靜的分離動(dòng)作會(huì)破壞國(guó)際空間站的軌道姿態(tài)、影響它的質(zhì)量分布和穩(wěn)定運(yùn)行，因此即便國(guó)際空間站要“拆分”，也不是像視頻里那么簡(jiǎn)單地關(guān)閉美俄艙段對(duì)接口的氣閘門就能實(shí)現(xiàn)的，需要經(jīng)過嚴(yán)密計(jì)算，甚至經(jīng)過多次調(diào)整才能完成"分家▲

俄羅斯艙段:未來早有打算

目前國(guó)際空間站的俄羅斯艙段由曙光號(hào)功能艙、星辰號(hào)服務(wù)艙、科學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)艙以及搜尋號(hào)和黎明號(hào)兩個(gè)小型研究模塊等組成。其中曙光號(hào)是國(guó)際空間站首個(gè)組件，由美國(guó)出資、俄羅斯制造，因此它能不能在“分家”時(shí)像俄方發(fā)布的視頻里那樣與其他俄羅斯艙段一起離開，還是未知數(shù)。

龐之浩認(rèn)為，目前“國(guó)際空間站分家”還只是俄羅斯的單方面威脅,真正實(shí)施起來顧慮很多。但從技術(shù)層面看，俄方這種威脅的確有一定的底氣。俄羅斯艙段的優(yōu)勢(shì)在于其功能相對(duì)完備。據(jù)介紹，其中曙光號(hào)負(fù)責(zé)提供電源、推進(jìn)、導(dǎo)航、通信、姿控、溫控、充壓等功能。星辰號(hào)是國(guó)際空間站的核心艙，是航天員生活和工作的主要場(chǎng)所。2021年7月新發(fā)射的科學(xué)號(hào)多功能實(shí)驗(yàn)艙是俄羅斯艙段部分的最大艙段，具備服務(wù)艙、生活艙、實(shí)驗(yàn)艙和貨艙的全部功能。此外，俄羅斯艙段也有自帶的太陽(yáng)能電池板，在一定程度上能滿足自身的電力需求。俄羅斯艙段還可以對(duì)接“聯(lián)盟”系列載人飛船和“進(jìn)步”系列貨運(yùn)飛船，并繼續(xù)依靠這些飛船進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整和軌道控制。

美國(guó)“太空”網(wǎng)站注意到，俄羅斯脫離國(guó)際空間站“單干”的想法可能由來已久。隨著國(guó)際空間站日益老化，俄羅斯多次提出構(gòu)建獨(dú)立的本國(guó)空間站的想法。2021年在俄羅斯能源火箭航天公司成立75周年的紀(jì)錄片中，就展示了“俄羅斯軌道空間站的全新設(shè)計(jì)（③）。它以新發(fā)射的科學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)艙為基礎(chǔ)艙段，計(jì)劃在2025年左右陸續(xù)增加其他的功能艙和節(jié)點(diǎn)艙，構(gòu)成獨(dú)立的空間站。該空間站除了開展近地軌道載人航天活動(dòng)外，還能支持俄羅斯的載人登月和深空探測(cè)項(xiàng)目。因此外界認(rèn)為，俄羅斯早已經(jīng)準(zhǔn)備好國(guó)際空間站“分家”的準(zhǔn)備。

不過龐之浩認(rèn)為，盡管俄羅斯具備建造獨(dú)立空間站的技術(shù)，但缺乏關(guān)鍵的資金支持。建造和運(yùn)營(yíng)空間站的耗費(fèi)相當(dāng)大，早年“和平”號(hào)空間站每年需要花費(fèi)約3億美元，都讓俄羅斯吃不消。而國(guó)際空間站每年的運(yùn)營(yíng)成本更是高達(dá)30億美元，主要由美國(guó)方面出資承擔(dān)，這才維系至今。以俄羅斯當(dāng)今的國(guó)力，想要單獨(dú)建造和運(yùn)營(yíng)一個(gè)獨(dú)立空間站的難度非常大。

西方還,有人猜測(cè)稱，中俄航天領(lǐng)域的合作越來越密切，未來與國(guó)|際空間站“分家”后，如果俄羅斯沒錢獨(dú)立建造空間站，也可能會(huì)將俄羅斯艙段與幣國(guó)空間站對(duì)接，組建“中俄聯(lián)合空間站”。但據(jù)相關(guān)人士介紹，搭建空間站艙段并非是搭積木，需要充分考慮不同艙段的能源供應(yīng)、對(duì)接口標(biāo)準(zhǔn)等因素，還必須調(diào)整空間站的質(zhì)量分布，因此這是一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)和龐大的課題，遠(yuǎn)不是說起來那么簡(jiǎn)單。▲

美國(guó)艙段:是否會(huì)被放棄

對(duì)于俄羅斯的“分家”威脅，美國(guó)各方態(tài)度不美國(guó)國(guó)家航空航天局!NASA強(qiáng)調(diào)'“美國(guó)對(duì)俄制裁不—會(huì)影響國(guó)際空間站”，但美國(guó)太空探索技術(shù)公司CEO馬斯示克作該社交公司媒，飛船足以滿足國(guó)際空間站的軌道提升和調(diào)整需求。

龐之浩介紹說，國(guó)際空間站的美國(guó)艙段'實(shí)際是由美國(guó)與歐洲、日本等艙段聯(lián)合組成，包括團(tuán)結(jié)號(hào)節(jié)點(diǎn)艙、命運(yùn)號(hào)實(shí)驗(yàn)艙、哥倫布號(hào)實(shí)驗(yàn)艙（歐洲）、希望號(hào)實(shí)驗(yàn)艙（日本）　等，它們能從事的科研實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更多，但在關(guān)鍵的姿態(tài)控制問題上依然無法獨(dú)立完成。

美國(guó)《國(guó)會(huì)山》　網(wǎng)站7日稱，社交媒體上流傳的圖片顯示了“沒有俄羅斯艙段的國(guó)際空間站”，后者與兩艘“龍”貨運(yùn)飛船和一艘“天鵝座”貨運(yùn)飛船對(duì)接，以提供軌道和高度調(diào)整能力。但這些都是暫時(shí)性應(yīng)急措施。美國(guó)諾斯羅普?格魯曼公司研制的“天鵝座”飛船已于2月21日與國(guó)際空間站對(duì)接，《新聞周刊》　宣稱它能在“沒有俄羅斯幫助的情況下”協(xié)助國(guó)際空間站調(diào)整軌道和姿態(tài)。但事實(shí)上，“天鵝座”飛船通常依靠“安塔瑞斯”火箭發(fā)射，而后者采用了俄羅斯制造的發(fā)動(dòng)機(jī)。因此它還說不上徹底“脫俄”。

此外，龐之浩表示，在調(diào)整空間站姿態(tài)時(shí)，對(duì)稱性問題必須格外注意，如果推力不當(dāng)很可能出現(xiàn)翻滾等嚴(yán)重情況。失去了俄羅斯艙段后，國(guó)際空間站剩余部分想要在太空中調(diào)整姿態(tài)，很可能需要多艘飛船協(xié)同才能完成，將極大增加運(yùn)營(yíng)成本。他表示，想要徹底解決這個(gè)問題并非沒有辦法，例如可以依靠機(jī)械臂和航天員的出艙行走，重新調(diào)整空間站的布局結(jié)構(gòu)。但這些辦法都需要額外的時(shí)間。

因此《國(guó)會(huì)山》網(wǎng)站總結(jié)稱，任何試圖調(diào)整“沒有俄羅斯航天員和俄羅斯艙段（包括服務(wù)、實(shí)驗(yàn)室和居住空間）　的國(guó)際空間站”，都會(huì)產(chǎn)生額外的時(shí)間和費(fèi)用問題。這個(gè)過程可能需要數(shù)月甚至數(shù)年以及數(shù)十億美元的成本。“更好的選擇可能是提前讓國(guó)際空間站退役，并將節(jié)省下來的資金用于支持NASA大力發(fā)展的、計(jì)劃取代國(guó)際空間站的商業(yè)空間站”。

事實(shí)上，美國(guó)對(duì)于是否要繼續(xù)維持國(guó)際空間站的態(tài)度也非常猶豫。按照最初計(jì)劃，國(guó)際空間站應(yīng)該于2020年退役。當(dāng)年7月，NASA授予波音公司價(jià)值9.16億美元的合同，用于支持國(guó)際空間站服役至2024年9月。但隨著國(guó)際空間站的故障頻發(fā)和維護(hù)成本高昂，美國(guó)國(guó)內(nèi)支持放棄國(guó)際空間站的聲音越來越多。因此NASA去年年底宣布將讓國(guó)際空間站服役到2030年之后，外界普遍認(rèn)為美國(guó)此舉是要防止出現(xiàn)“未來只有中國(guó)空間站在軌運(yùn)行”的情況。

美國(guó)此前一直希望將國(guó)際空間站完全交由私人商業(yè)公司運(yùn)行。但如今國(guó)際空間站日益老化，NASA轉(zhuǎn)而支持私營(yíng)航天企業(yè)發(fā)展商業(yè)空間站。去年年底，NASA決定資助3座商業(yè)空間站的籌建工作，“后國(guó)際空間站時(shí)代”的序幕已經(jīng)拉開?！?/p>