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國際空間站陷入“分家”危機

發布時間:2022-03-10 09:58:05來源:環球網

  俄烏沖突帶來的巨大沖擊已經蔓延到太空。俄羅斯衛星通訊社近日發布的“拆分國際空間站”視頻,讓全球對國際空間站的未來命運充滿憂慮。

  美國《新聞周刊》7日稱,俄羅斯官方通訊社發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際空間站關閉各部分氣閘門的真實鏡頭,緊接著出現的視頻則由電腦繪制,描繪了俄羅斯艙段與國際空間站其他部分分離的場景。報道稱,這段視頻展示了俄羅斯退出國際空間站項目的可能后果,“俄羅斯艙段脫離后,美國艙段就無法獨立存在。”

  在西方因俄烏沖突而對俄羅斯實施的一系列嚴厲制裁中,航天合作也被波及,俄羅斯則針鋒相對地宣布終止與歐洲的聯合火星探測計劃以及為英國公司發射衛星等合作項目。俄聯邦航天局局長羅戈津2月24日警告說,如果俄羅斯因與西方關系惡化而退出國際空間站項目,該空間站可能會“不受控制的脫軌”。前美國航天員、麻省理工學院航空工程教授杰夫·霍夫曼表示,俄羅斯確實可以分離國際空間站的俄羅斯艙段,并獨立于其他部分運行,但俄羅斯是否有資源這樣做則是另一回事。

  國際空間站被視為人類在太空建造的最大物體,它運行在距離地面約400公里的近地軌道,總質量高達420噸,主要由俄羅斯艙段與美國艙段組成。其中美國艙段與巨大的太陽能電池陣列相連,負責為整個國際空間站提供能源和生命保障;俄羅斯艙段主要負責維持空間站的軌道姿態和高度。

  中國航天專家龐之浩告訴《環球時報》記者,國際空間站采用桁架掛艙式結構,理論上的確可以實現俄羅斯艙段與美國艙段分離,但由于如此大動靜的分離動作會破壞國際空間站的軌道姿態、影響它的質量分布和穩定運行,因此即便國際空間站要“拆分”,也不是像視頻里那么簡單地關閉美俄艙段對接口的氣閘門就能實現的,需要經過嚴密計算,甚至經過多次調整才能完成“分家”。

  俄羅斯艙段:未來早有打算

  目前國際空間站的俄羅斯艙段由曙光號功能艙、星辰號服務艙、科學號實驗艙以及搜尋號和黎明號兩個小型研究模塊等組成。其中曙光號是國際空間站首個組件,由美國出資、俄羅斯制造,因此它能不能在“分家”時像俄方發布的視頻里那樣與其他俄羅斯艙段一起離開,還是未知數。

  龐之浩認為,目前“國際空間站分家”還只是俄羅斯的單方面威脅,真正實施起來顧慮很多。但從技術層面看,俄方這種威脅的確有一定的底氣。俄羅斯艙段的優勢在于其功能相對完備。據介紹,其中曙光號負責提供電源、推進、導航、通信、姿控、溫控、充壓等功能。星辰號是國際空間站的核心艙,是航天員生活和工作的主要場所。2021年7月新發射的科學號多功能實驗艙是俄羅斯艙段部分的最大艙段,具備服務艙、生活艙、實驗艙和貨艙的全部功能。此外,俄羅斯艙段也有自帶的太陽能電池板,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接“聯盟”系列載人飛船和“進步”系列貨運飛船,并繼續依靠這些飛船進行姿態調整和軌道控制。

  美國“太空”網站注意到,俄羅斯脫離國際空間站“單干”的想法可能由來已久。隨著國際空間站日益老化,俄羅斯多次提出構建獨立的本國空間站的想法。2021年在俄羅斯能源火箭航天公司成立75周年的紀錄片中,就展示了“俄羅斯軌道空間站(ROSS)”的全新設計。它以新發射的科學號實驗艙為基礎艙段,計劃在2025年左右陸續增加其他的功能艙和節點艙,構成獨立的空間站。該空間站除了開展近地軌道載人航天活動外,還能支持俄羅斯的載人登月和深空探測項目。因此外界認為,俄羅斯早已經準備好國際空間站“分家”的準備。

  不過龐之浩認為,盡管俄羅斯具備建造獨立空間站的技術,但缺乏關鍵的資金支持。建造和運營空間站的耗費相當大,早年“和平”號空間站每年需要花費約3億美元,都讓俄羅斯吃不消。而國際空間站每年的運營成本更是高達30億美元,主要由美國方面出資承擔,這才維系至今。以俄羅斯當今的國力,想要單獨建造和運營一個獨立空間站的難度非常大。

  西方還有人猜測稱,中俄航天領域的合作越來越密切,未來與國際空間站“分家”后,如果俄羅斯沒錢獨立建造空間站,也可能會將俄羅斯艙段與中國空間站對接,組建“中俄聯合空間站”。但據相關人士介紹,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、對接口標準等因素,還必須調整空間站的質量分布,因此這是一個非常嚴謹和龐大的課題,遠不是說起來那么簡單。

  美國艙段:是否會被放棄

  對于俄羅斯的“分家”威脅,美國各方態度不一。美國國家航空航天局(NASA)強調“美國對俄制裁不會影響國際空間站”,但美國太空探索技術公司(SpaceX公司)CEO馬斯克在社交媒體上暗示,該公司的“龍”飛船足以滿足國際空間站的軌道提升和調整需求。

  龐之浩介紹說,國際空間站的美國艙段實際是由美國與歐洲、日本等艙段聯合組成,包括團結號節點艙、命運號實驗艙、哥倫布號實驗艙(歐洲)、希望號實驗艙(日本)等,它們能從事的科研實驗內容更多,但在關鍵的姿態控制問題上依然無法獨立完成。

  美國《國會山》網站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際空間站”,后者與兩艘“龍”貨運飛船和一艘“天鵝座”貨運飛船對接,以提供軌道和高度調整能力。但這些都是暫時性應急措施。美國諾斯羅普·格魯曼公司研制的“天鵝座”飛船已于2月21日與國際空間站對接,《新聞周刊》宣稱它能在“沒有俄羅斯幫助的情況下”協助國際空間站調整軌道和姿態。但事實上,“天鵝座”飛船通常依靠“安塔瑞斯”火箭發射,而后者采用了俄羅斯制造的發動機。因此它還說不上徹底“脫俄”。

  此外,龐之浩表示,在調整空間站姿態時,對稱性問題必須格外注意,如果推力不當很可能出現翻滾等嚴重情況。失去了俄羅斯艙段后,國際空間站剩余部分想要在太空中調整姿態,很可能需要多艘飛船協同才能完成,將極大增加運營成本。他表示,想要徹底解決這個問題并非沒有辦法,例如可以依靠機械臂和航天員的出艙行走,重新調整空間站的布局結構。但這些辦法都需要額外的時間。

  因此《國會山》網站總結稱,任何試圖調整“沒有俄羅斯航天員和俄羅斯艙段(包括服務、實驗室和居住空間)的國際空間站”,都會產生額外的時間和費用問題。這個過程可能需要數月甚至數年以及數十億美元的成本。“更好的選擇可能是提前讓國際空間站退役,并將節省下來的資金用于支持NASA大力發展的、計劃取代國際空間站的商業空間站”。

  事實上,美國對于是否要繼續維持國際空間站的態度也非常猶豫。按照最初計劃,國際空間站應該于2020年退役。當年7月,NASA授予波音公司價值9.16億美元的合同,用于支持國際空間站服役至2024年9月。但隨著國際空間站的故障頻發和維護成本高昂,美國國內支持放棄國際空間站的聲音越來越多。因此NASA去年年底宣布將讓國際空間站服役到2030年之后,外界普遍認為美國此舉是要防止出現“未來只有中國空間站在軌運行”的情況。

  美國此前一直希望將國際空間站完全交由私人商業公司運行。但如今國際空間站日益老化,NASA轉而支持私營航天企業發展商業空間站。去年年底,NASA決定資助3座商業空間站的籌建工作,“后國際空間站時代”的序幕已經拉開。
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