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到了 2020 年,中国会是唯一一个拥有太空站的国家吗?

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太空精酿,【啤博士】成员/航天汪一只

到了 2020 年,中国不是唯一一个拥有空间站的国家,因为还会有其他的空间站在太空中飞行。

1. 国际空间站的工作时间将会延长到 2024 年

根据 2014 年美国宇航局(NASA)和俄罗斯宇航局(Roscosmos)达成的协议,从 1998 年开始建设,重达 420 吨,活动空间达到 1200 立方米的国际空间站(International Space Station)运营时间将会至少持续到2024 年。

它是人类历史上发射的第 11 个空间站,也是人类科技史上的奇迹。在长达 18 年的运行过程中,国际空间站目前已经接待了 224 人,共计 382 人次的造访,在上面做出了无数科学实验成果。更为重要的是,对于未来人类建立大型空间 / 行星基地和长期的载人星际旅行(火星探测)积累了宝贵的数据。毕竟,近地空间相对比较安全,人类更容易营救。国际空间站话题比较大,就不再扩展。

在 2016 年 4 月 10 日,Space-X 执行了他们往国际空间站货运的第八次任务,在任务结束后,大家都在疯狂关注 Space-X 火箭第一级成功在海上回收的消息。

着实,Space-X 最近两年吸引够了大家的眼球,以至于鲜有人关注他们这次发射任务所带的有效载荷 -- 来自美国毕格罗太空公司(Bigelow Aerospace)的可扩展活动舱段 (Bigelow Expandable Activity Module),这一个重达 1.4 吨、内部体积达到 16 立方米的舱段已经成功对接到了国际空间站。从体积指标来看,已经和我国的天宫一号和天宫二号同级。

BEAM 采用了最新的可扩展设计,在发射时保持缩小状态,进入太空后逐渐展开(来自 NASA 的 TransHab 理论),代表着一种先进的空间站舱段设计理念,也是未来极其有应用前景的空间站 / 星际旅行发展趋势。那么,现在着重介绍一下 NASA 的另外一个重点扶植对象,毕格罗太空科技公司,他们也将为美国运转下一代空间站。

2. Bigelow Aerospace 的商业空间站也将在 2020 年左右成型

伊隆马斯克和他的 Space-X 近些年大热大火,以至于大家鲜有关注其他美国的私人航天公司,比如这另一赫赫有名的毕格罗太空科技公司,他们主要业务就是做商业航天站,而且野心和能力都足以支撑起建立一个超过现有国际空间站的大型基地。这两个公司加在一起,便是 NASA 下放的一整套商业火箭发射 + 航天货运 + 航天客运 + 空间站 + 太空基地 + 星际探索的系统,足以与其他国家的整个航天实力相媲美。

目测,在三五年内,毕格罗公司将会吸引整个世界航天界的眼球,不亚于今天的 Space-X。在国际空间站发射的那一年(1998 年),如今已经 71 岁的罗伯特毕格罗(Robert Bigelow)便建立了今天的毕格罗太空科技公司,他的目标非常直接 -- 建立属于自己的太空旅馆,换句话说,便是大型空间站。

这都有他自身的影子:生在赌博之城拉斯维加斯,毕格罗以房地产起家,从旅馆事业中赚够了足够的钱。在他事业如日中天的时候,将自己的眼光放到了如火如荼的商业航天领域,而且下手比伊隆马斯克更狠,他计划投资 5 亿美元做自己的商业空间站!

事实上,毕格罗的成功率要超过 Space-X,他们早在悄无声息间,已经将两个无人的商业空间站实验舱段发射入太空,分别是 2006 年 7 月发射的创始(Genesis)1 号和 2007 年 6 月发射的创始(Genesis)2 号。这种源于 NASA 的 TransHab 项目的空间站舱段,采用了一种独特的压缩柔性设计 -- 先收缩易于发射,再到空间中展开为大型舱段。

带有 7 个“自拍”摄像头的创始 1 号在太空中的自拍

由于只是实验舱段,设计寿命只有两年半,且两个创始号飞船都不能进入宇航员。重量虽然只有一吨,但内部大小却达到了 11 立方米,体现了设计的优势。也是因为不能进入宇航员,它们并没有被列为空间站的定义中。但这两个创始号到目前依然在轨飞行 (下图是二者 2016 年 10 月 21 日的轨道)。

目前已经建造完毕、预计最早 2017 年(另说可能延迟到 2020 年)发射的毕格罗太空科技公司的鹦鹉螺可充气式空间站(Nautilus inflatable space habitat)即将发射,里面的容量达到了极其夸张的 330 立方米(对比天宫二号 16 立方米左右的体积)。虽然各项功能达不到真正的空间站级别,但这种设计思路的下一步便是人类的太空基地。未来基于鹦鹉螺和更大的太阳舞者(Sundancer)建立的空间站将会达到惊人的 2800 立方米体积,轻松容纳超过 20 名宇航员工作,商业太空旅游不再是梦想。更长远甚至有 8300 立方米版本。(假设 100 平米房子可使用容积为 300 立方米)

如果顺利的话,我们将在 2020 年附近见到这种空间巨无霸的身影。

3. 俄罗斯的下一代空间站将在国际空间站退役前发射

可以说俄罗斯 / 苏联是最热衷发射空间站的国家,成系列的礼炮号空间站和著名的和平号空间站堪称人类征服近地空间的里程碑。国际空间站也有一半贡献来自俄罗斯,在近些年航天飞机退役后 Space-X 崛起前更是承担了其所有的维护和运输工作。在国际空间站退役前,俄罗斯人自然不甘落后,他们已经在建设新一代的俄罗斯空间站,叫做轨道导航组合暨实验设施(俄语:Орбитальный Пилотируемый Сборочно-Экспериментальный Комплекс (ОПСЭК)。

这个预计重达 100 吨的空间站更像是国际空间站俄罗斯部分的复制,除了既有功能外,一个极其重要的工作内容便是支援可能的载人登陆火星或是重新载人登月。但目前还没有落到实际合同上,尚不知道未来情况如何。

4. 中国空间站

当然必须把中国空间站列为重头戏!

世界航天,从伊始便把中国远远甩开,中国多次示好,甚至在天宫一号发射前两年依然在谋求与国际空间站的合作,在欧盟和俄罗斯基本同意的情况下还是被美国以防止太空技术“大规模扩散”为理由拒绝(而国际空间站已有近 30 个签约国,甚至包括马来西亚、南非、哈萨克斯坦这种国家),这是赤裸裸的技术打压。

兔子逼急了也会咬人,一贯自力更生的中国航天人本就不愿寄人篱下,现在倒不如放开手脚大干一场。从无到有,中国在极其有限的航天资金支持下(中国所有的航天经费估计在 100 亿美元左右,甚至远远抵不过一架航天飞机的花费),一步一步发展到了今天。而现在,我们在空间实验室建设方面,随着天宫二号的成功发射,正在取得快速瞩目的进步。

在天宫二号退役之后,中国的空间站将会正式开建(大约 2020 年前后)。预计包括如下几个舱段:

天和号核心舱

问天号实验一舱

梦天号实验二舱

巡天号太空望远镜

天舟号货运飞船

神舟号载人飞船

由于组合空间很大,他们将形成一个 60-180 吨级别的大型空间站。

中国将会形成一个长征五号(重型火箭,运载能力 25 吨,预计 2016 年 11 月在文昌首次发射)、长征七号(中型火箭,运载能力 14 吨)和长征二 F(中型载人火箭,9 吨)搭配的空间站火箭发射体系,文昌(非载人)和酒泉(载人)配合的火箭发射场体系,遍布全球的测控站、远望系列测控船和空间中继卫星配合的全天候监控通讯体系,真正崛起为一个航天超级强国!

为什么需要世界范围内空间站建设发展在近些年逐渐加速,简单说两点:

1. 在近些年,随着火星探测、重返月球、太空资源开发再次成为焦点,而从空间站作为起点或中继,将会大大节省从地球发射成本,也降低各种任务难度,科研价值和星际殖民价值极大。一旦发现重大应用或者资源,拥有大型空间站的国家将占有重大优势!

2. 空间站技术带回的技术反馈和投资回报极高。以美国为例,可以说没有国际空间站长达 18 年的存在,美国目前发展异常迅猛的一系列私营航天公司(诸如毕格罗太空科技、Space-X 太空科技、蓝色起源、轨道进步太空科技)根本没有潜在的市场,而这些私营公司的存在,又大大拓展了甚至直接垄断了有着无限潜力的世界航天市场,他们使美国建立了一个政府 -NASA- 私营航天的垄断体系,在人类的太空时代已经占据了制高点。崛起中的中国,必然不能错过这个千载难逢的机会,而空间站建设,便是带动整个国家航天技术、甚至未来我国商业航天的最好方式。

所以到了 2020 年这个节点,将会形成各个国家、各个空间站彼此白热化竞争的局势。相信当初洋洋得意的欧美航天强国,根本不会想到中国在短短 30 年内,便迅速赶上,坐到了跟他们平起平坐、分庭抗敌的地步!

此时此刻,两位中国航天员景海鹏、陈冬正乘坐天宫二号翱翔在浩瀚的太空中,三十功名尘与土,八千里路云和月,祝两位英雄圆满完成任务,凯旋归来!

向所有航天人致敬!


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