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国际空间站退役在即,天宫空间站如何续写太空传奇?

2024-11-20来源:天脉网编辑:瑞雪

国际空间站面临退役危机,SpaceX将主导其“太空葬礼”

近期,国际空间站的泄露问题愈发严重,尽管宇航员们持续进行修补,但情况依然严峻。据美国“太空”网站报道,这一问题已持续五年,美俄双方对于泄露的严重性存在分歧。俄罗斯方面认为不存在灾难性解体的风险,而美国则要求停靠在国际空间站的载人“龙”飞船增加临时座椅,以备紧急撤离之需。

始建于1998年的国际空间站,是16个国家联合参与的合作项目,原设计使用年限为15年,即至2013年。然而,如今它已超期服役,且有588个零部件处于这种状态。俄罗斯计划最早于2028年离开国际空间站,其他合作伙伴则计划在2030年撤离。无论如何,国际空间站将于2030年退役的事实已不可避免。

NASA已决定国际空间站的退役方式,并选择了SpaceX作为执行这一任务的公司,合同价值高达8.43亿美元。SpaceX将建造并发射离轨飞行器(Deorbit Vehicle,DV),将国际空间站送入大气层烧毁。NASA和SpaceX已迫不及待公布了离轨飞行器的一些细节和渲染图。

这款离轨飞行器被称为“出轨龙”,将配备46个“天龙座”推进器,其中16个用于姿态控制,30个用于降低空间站轨道。与标准型货运“龙”飞船相比,“出轨龙”的推进剂是其6倍,发电能力是其3到4倍,主干段长一倍,主要用于容纳发动机、推进剂箱、发电系统和其他系统。

“出轨龙”总重约30吨,容纳了16吨推进剂。根据齐奥尔科夫斯基火箭方程估算,推动国际空间站完成离轨约需22吨推进剂。然而,通过流程优化,16吨推进剂足以满足要求。离轨操作将分阶段进行,包括轨道自然衰减和多次点火,最终将国际空间站轨道降低到160千米,完成离轨燃烧。坠落地点可能位于南太平洋,坠落区域呈椭圆形,长轴约为2000千米。

发射“出轨龙”也是一个巨大挑战。虽然“猎鹰重型”火箭理论上具备足够运载能力,但实际发射这么大规模的飞行器,还需对火箭进行结构补强和优化设计。SpaceX能击败诺格赢得合同,关键在于其“龙”飞船技术成熟,魔改版的研发进度可控、风险可控。

与此同时,中国天宫空间站也面临退役问题。虽然其设计寿命为10年,但实际使用寿命可能更长。中国载人航天工程空间站系统总指挥曾表示,空间站的实际使用寿命远超设计寿命。天宫空间站同样采用模块化设计,通过维修和更换模块化舱段,可延长使用寿命。

然而,天宫空间站退役时,也将面临如何开发离轨飞行器和下一代空间站的问题。美国正在推动“阿耳忒弥斯”重返月球计划,并建造月球门户作为小型空间站。NASA还授出三份合同,支持三家公司分别建造下一代空间站,鼓励市场化竞争。

然而,美国下一代空间站的商业化之路并不容易。虽然技术进步使得建造飞船和火箭的技术更加普及,但空间站的商业化模式和路径依然不清晰。波音、洛马和SpaceX等公司对独立建设空间站持谨慎态度,与商业化难以实现有关。SpaceX虽然未参与下一代空间站的建设,但将在其他方面发挥重要作用,如月球门户的建造。

中国也需要考虑下一代空间站的商业化问题。民商队参与下一代空间站的建造,有益于资金和技术的加速发展和流动,减轻国家负担。虽然中国民商队在技术上与美国民商队存在差距,但正在飞速发展,且时间站在我们这一边。未来,中国民商队有可能成为推动经济的新质生产力。