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國際空間站「友誼的小船」要翻了,怎麼翻和翻了之後怎麼辦,這是個問題

美國宇航局與俄羅斯國家航天集團公司在4月底舉行了一次雙邊技術交流會,就國際空間站在退役或緊急情況時的離軌處置問題進行了意見交換。


這次,美俄似乎對國際空間站的處置問題「商量好了」,但俄羅斯自己的「小算盤」會放棄嗎?國際空間站的未來將何去何從呢?


國際空間站的「友誼的小船」要翻了

離我們頭頂400公里左右的地方,有一隻「大鳥」——國際空間站。這個以美國和俄羅斯為首,包括加拿大、日本和歐空局等16個國家和組織參與的國際空間站是人類目前駐紮在太空中的一座超級實驗室,是供航天員進行科學研究和試驗的太空場所。


國際空間站從1998年開始建造,現在已經基本建設完成。它是人類迄今為止發射的最大航天器。

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國際空間站是人類智慧的結晶


2015年,美俄雙方就延長國際空間站的使用期限達成一致,同意其工作到2024年。而俄羅斯曾在2011年表示單純從技術評估的結果而言,國際空間站的運行期限完全可以延長至2028年。


2024年國際空間站完成其任務目標後,讓其離軌燃燒是唯一選擇方案。但是,離軌燃燒需要多個對接的飛行器同時點火,才能實現快速終止運行。雖然國際空間站的硬體使用期限因素目前還未出現需實施離軌計劃的近期要求,但因其局部功能失效,迫使各航天機構不得不考慮出現緊急情況時進行短時間快速撤離的可能性。

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國際空間站的「友誼小船」快要翻了


據悉,美國宇航局已經有了國際空間站意外緊急事件的處理方案。如果出現意外情況,屆時將會有14天的時間對是否離軌燃燒進行決策。該初步性方案需要國際空間站運行180天進行路徑衰變,以達到離軌燃燒的高度。


在4月底的會議上,美、俄航天局共同形成了一個書面的「戰略性文件」和「應急反應計劃」,在簽訂正式的針對國際空間站退役離軌燃燒目標的多邊協議之前,仍可對這兩個文件進行完善和細化。


方案中,俄羅斯飛船將發揮主導作用,在出現意外、緊急情況時,俄羅斯可發射額外的「進步」飛船,並與「聯盟」飛船共同完成後續的撤離操作。此外,俄航天部門還將對「雙軸燃燒方案」進行深化性分析。預計國際空間站將在明年9月具備安全離軌燃燒的能力。

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小編總感覺張牙舞爪的國際空間站有一種說不出的金屬美感


說好的「另起爐灶」呢?


在國際空間站退役處理上,俄羅斯曾有過自己的「小算盤」,打算在國際空間站退役的時候,拆下一些自己的核心艙段,以此為基礎自建一個空間站。

按原規劃,國際空間站使用壽命至2020年,雖然俄已經同意將使用期限延長至2024年,但是它終將要面對墜入大氣層的悲壯時刻。


對於俄羅斯來說,與其眼睜睜看著國際空間站墜入大氣層變成「光芒」,不如提前將自建的艙段從國際空間站分離出來,並以此為平台基礎組建自己的空間站。這樣不但能降低獨立建造空間站的費用,而且還可以減少獨立建造空間站的時間,可謂一舉兩得。


由於建造空間站涉及載人航天、航天器交會對接和大直徑艙段建造等航天領域的高技術,是一國航天實力的重要體現,而航天實力又是一國綜合國力的重要組成部分,因此俄獨立建造空間站必定可以為其恢復往日航天輝煌添磚加瓦。

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國際空間站墜入大氣層變成流星是遲早的事情


俄有實力獨立建造空間站嗎?


從目前國際空間站在軌艙段看,俄目前擁有「曙光號」和「星辰號」兩個艙段,準備在2016年發射的「科學號」實驗艙也將歸俄所有。國際空間站上的美國艙段由太空梭運輸並依靠機械臂組裝,不具備獨立飛行的能力,而俄羅斯艙段與美國艙段不同,俄艙段能夠獨立飛行並交會對接,這樣俄在國際空間站墜毀前就可以將自己的3個艙段分離出來,進行重新組裝。


「曙光號」和「星辰號」兩個艙段首尾相接,「曙光號」前段連接的是美國「團結號」節點艙,俄羅斯計劃明年發射的「科學號」實驗艙,可以替換「團結號」節點艙的位置,組成3個艙段排成「一」字形的空間站。

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建造中的「科學」號實驗艙,從中反應了俄羅斯仍具備很強的空間站建造能力


俄獨立建造空間站遇到的首要技術問題是到2024年,「曙光號」和「星辰號」艙段已經在軌飛行超過24年,因此俄必須解決如何延長壽命的問題。如果俄放棄「曙光號」和「星辰號」艙段,那只能選擇「科學號」實驗艙作為其空間站的核心艙使用,一定程度上會影響空間站的建造進度。


有了核心艙之後,俄後續只要發射一些其他艙段就可以完成空間站的建造。從即將在明年發射的「科學號」實驗艙來看,繼承大部分蘇聯航天技術遺產的俄羅斯仍具備很強的空間站建造能力。


此外,在發射能力和後續空間站運行能力方面,俄也不需要過多操心,因為具備發射空間站艙段的質子火箭至少服役到2030年,新研製的安加拉系列火箭也頻傳捷報,未來也可以用於發射空間站艙段。持續改進的聯盟號載人飛船和進步號貨運飛船也會至少服役到2030之後,這就解決了空間站長期運行的後顧之憂。

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圖為「曙光」號艙段


資金是個大問題


雖然俄獨立建造的空間站技術水平可能還停留在第三代空間站上,規模也不如「和平號」空間站,但可以作為其空間基地,為載人登月創造有利條件。


從目前俄羅斯經濟狀況看,獨立建造空間站面臨最大的問題是缺乏足夠的資金支持。根據估算,獨立建造一個規模稍小於「和平號」的空間站大概要花費60~80億美元,每年運行支持費用至少需要15億美元。


有俄專家分析,受國際制裁和油價下跌的影響,未來幾年內俄GDP都無法達到預期的增長值,這將導致航天經費出現嚴重匱乏的狀況。由於格洛納斯衛星、安加拉火箭等項目已佔據了不少的航天經費,因此如何解決獨立建造空間站費用問題就變得尤其重要。


綜上所述,俄目前不存在空間站建造和長期運行的技術困難,具備了獨立建造空間站的能力。未來橫亘在俄獨立建造空間站道路上最大的障礙就是錢,用句當下流行的話來說:「錢不是問題,問題是沒錢。」


俄目前不存在空間站建造和長期運行的技術困難,最大的問題是沒錢

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小夥伴美國有什麼打算?


俄羅斯有自建空間站的打算,那麼,美國怎麼打算的呢?從現有的消息來看,山姆大叔沒有打算。


國際空間站光鮮的外表之下卻有著自己的「難言之隱」——應用率低。應用率低造成的直接後果是國際空間站未達到預期的科學研究和科研生產價值。由於應用率低,花錢還不少,因此,美國國內媒體或一些政府人士對此頗有微詞。在這個時候建造耗資龐大的空間站顯然不合時宜。


應用率是國際空間站說不出的「痛」

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目前,美國宇航局將不少近地軌道的業務交給了私人航天公司,自己將精力放在深空探測領域。因此,未來,空間站也可能交給私人航天公司。而且,私人航天公司已經具備建造和運營空間站的潛力。


有消息稱,美國宇航局未來可能選擇充氣式空間站。充氣式空間站有許多優點,製造充氣式空間站的技術已經有了很大突破,相信充氣式空間站前景還是比較光明的。

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充氣式太空艙究竟好不好用,這幾年就能見分曉


今年4月,畢格羅公司就把試驗型充氣式太空艙送到了國際空間站。按照計劃,BEAM將會在空間站上停留兩年,在此期間,航天員每年會進入其中數次。如果試驗成功,畢格羅公司未來發射充氣式空間站。


在空間站運行方面,SpaceX公司的龍貨運飛船和龍2載人飛船、軌道·科學公司的天鵝座貨運飛船和波音的CST-100載人飛船都可以支持空間站貨運補給和人員天地往返。

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畢格羅公司充氣式空間站的設想圖


看來,美國和俄羅斯對國際空間站的退役處理都曾有自己的「小九九」,這些「小九九」未來會不會出來「作祟」,時間會給我們答案。


同樣,國際空間站退役之後,美俄未來空間站計劃也值得關注。你覺得他們未來還能在一起登上空間站的「友誼小船」嗎?(謝瑞強/整理)

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