近期，兩則關(guān)于空間站的新聞引發(fā)了大眾的關(guān)注。

第一個大家肯定猜到了，那就是中國的“太空網(wǎng)紅”——“天宮”空間站。4月29日，“天和”核心艙已經(jīng)發(fā)射成功，核心艙是中國空間站的重要組成部分，按照現(xiàn)有規(guī)劃，未來我國還將繼續(xù)實(shí)施11次飛行任務(wù)，預(yù)計(jì)將在2022年完成空間站建造。同時中國空間站也向全球開放歡迎各國加入，目前已經(jīng)有不少國家提交進(jìn)駐申請。

另一個是關(guān)于國際空間站的，4月18日俄羅斯副總理鮑里索夫向外界表示，鑒于國際空間站（ISS）已經(jīng)嚴(yán)重老化，空間站運(yùn)營合約也將于2024年到期，俄羅斯計(jì)劃自2025年起退出該項(xiàng)目，并著手建造自己的空間站。分析認(rèn)為，俄羅斯今年將發(fā)射的“科學(xué)”號多功能實(shí)驗(yàn)艙將是其未來空間站建設(shè)的基礎(chǔ)。

國際空間站退役后，美國未來空間站走向何方？

美國發(fā)射的第一個空間站“天空實(shí)驗(yàn)室”尺寸和重量都明顯大于蘇聯(lián)“禮炮1號”空間站。

美國空間站的那些事兒

瘋狂的冷戰(zhàn)年代，美蘇幾乎在各個領(lǐng)域展開競爭和博弈，空間站也不例外。在載人登月競賽中落敗的蘇聯(lián)將航天重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了空間站，并率先發(fā)射了人類史上首個載人空間站——“禮炮1號”。

美國首個空間站“天空實(shí)驗(yàn)室”比蘇聯(lián)“禮炮1號”晚兩年發(fā)射，其實(shí)美國空間站計(jì)劃起步并不晚。1966年，美國啟動了“阿波羅應(yīng)用計(jì)劃”，這是繼“水星”、“雙子星座”和“阿波羅”之后又一項(xiàng)大型載人航天計(jì)劃，目的是發(fā)射大型載人空間站。當(dāng)年，美國提出“土星”S-5B火箭箭體試驗(yàn)?zāi)K（SSESM，Saturn S-IVB spent-stage experiment support module）方案，用“土星”5號運(yùn)載火箭的第三級箭體改造為空間站主體，SSESM在競爭中落敗于載人軌道實(shí)驗(yàn)室(MOL)方案。1969年MOL被取消。

由于“阿波羅”18到20任務(wù)的取消，美國宇航局將剩余的3枚“土星”5號火箭用于空間站計(jì)劃，SSESM改稱為“天空實(shí)驗(yàn)室”。軌道艙由“土星”5號火箭的第三級液氫液氧貯箱改造而成，去掉了上面的火箭發(fā)動機(jī)和附屬機(jī)構(gòu)，用隔板分成上下兩部分。1973年5月14日，美國在肯尼迪航天中心用“土星”INT-21火箭將“天空實(shí)驗(yàn)室”送入高度為435千米的近地圓軌道，之后發(fā)射了3艘“阿波羅”載人飛船，分別稱為“天空實(shí)驗(yàn)室”2、3、4號任務(wù)。

“天空實(shí)驗(yàn)室”剖視圖。

“天空實(shí)驗(yàn)室”是人類單次向太空發(fā)射最重且最復(fù)雜的人造天體，重量約77噸。然而，“天空實(shí)驗(yàn)室”任務(wù)并不順利。火箭升空60多秒后，微流星防護(hù)罩提前打開，被氣流撕掉，還有一塊太陽能電池板也被氣流破壞，第一批航天員不得不對這些問題進(jìn)行維修（但問題沒有完全解決，這也是“天空實(shí)驗(yàn)室”提前關(guān)閉的重要原因）。

三批航天員總共在“天空實(shí)驗(yàn)室”駐留了171天，進(jìn)行了270多項(xiàng)研究和實(shí)驗(yàn)，取得了不少成果。“天空實(shí)驗(yàn)室”原計(jì)劃運(yùn)行10年，但自1974年2月第三批航天員返回地球之后就被關(guān)閉，因?yàn)榕搩?nèi)氣溫升高、太陽黑子活動加強(qiáng)等原因，“天空實(shí)驗(yàn)室”不適合航天員駐留，被迫關(guān)閉。1979年7月12日運(yùn)行了2200多天的“天空實(shí)驗(yàn)室”墜入大氣層燒毀。

與蘇聯(lián)空間站發(fā)展連續(xù)性相比，美國空間站發(fā)展缺乏連續(xù)性，“天空實(shí)驗(yàn)室”關(guān)閉后，美國的航天重心轉(zhuǎn)向了航天飛機(jī)，等航天飛機(jī)成功后，上世紀(jì)80年代又啟動了“自由”號空間站計(jì)劃。這是一個國際合作項(xiàng)目，日本、加拿大和歐空局都有參與，是國際空間站的前身。

冷戰(zhàn)結(jié)束后，“自由”號空間站也隨之陷入停頓，1993年時任美國總統(tǒng)的克林頓正式結(jié)束了“自由”號空間站計(jì)劃。之后，美俄開始接觸商談合作建立空間站，“自由”號空間站重獲新生，國際空間站誕生。1998年11月國際空間站的第一個組件曙光號功能貨艙進(jìn)入預(yù)定軌道，2011年，美國“發(fā)現(xiàn)”號多用途增壓艙送往國際空間站，空間站建設(shè)完成，國際空間站的各個組件大多由美國航天飛機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸。

值得一提的是，中國當(dāng)時也希望加入國際空間站項(xiàng)目，但因美國的反對未能成行。

美國也參與了蘇聯(lián)/俄羅斯“和平”號空間站項(xiàng)目。

近地軌道空間站將商業(yè)化

作為一個國際合作項(xiàng)目，國際空間站雖然耗資巨大（已經(jīng)超過1500億美元，每年維護(hù)成本高達(dá)四五十億美元），但仍然取得了豐富的科研成果，包括太空技術(shù)開發(fā)、物理學(xué)與生物學(xué)的微重力研究、人體生理學(xué)、地球科學(xué)和教育等。

從現(xiàn)在的眼光看國際空間站這個項(xiàng)目，國際空間站建設(shè)和運(yùn)營也存在一些不足之處，值得后發(fā)國家好好研究，比如每千克有效載荷費(fèi)用太高（幾萬美元），建設(shè)周期太長，維修任務(wù)因部件老化更加繁重。按照計(jì)劃，該空間站最初的服役期限為2015年，之后被延長兩次，分別至2020年和2024年，此前計(jì)劃使用到2028年，但這幾年頻繁發(fā)生漏氣等問題，顯示空間站離退役已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

今年4月，俄副總理鮑里索夫表示，鑒于國際空間站已經(jīng)嚴(yán)重老化，空間站運(yùn)營合約也將于2024年到期，俄羅斯計(jì)劃自2025年起退出該項(xiàng)目，并著手建造自己的空間站。俄羅斯已經(jīng)宣稱打算另起爐灶建設(shè)自己的空間站，分析認(rèn)為，準(zhǔn)備在今年7月發(fā)射的“科學(xué)”號實(shí)驗(yàn)艙將是俄未來空間站的核心艙，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行建設(shè)。

美國也打著自己的小算盤，美國宇航局已經(jīng)決定將國際空間站商業(yè)化，未來幾年的主要目標(biāo)是對客戶群體在資金和合同上進(jìn)行指導(dǎo)。美國可能會在2025年之前取消對國際空間站的相關(guān)撥款，節(jié)省下來的錢可以用于載人登月或登火等項(xiàng)目。

美國未來空間站發(fā)展將朝著深空化和商業(yè)化發(fā)展，目前正在研制的“門戶”月球空間站尺寸和重量都比較小，主要作為載人登月的中轉(zhuǎn)站，而近地軌道運(yùn)行的空間站可能交給商業(yè)航天公司。而且此前美國宇航局已經(jīng)將國際空間站物資補(bǔ)給和載人飛行交給了商業(yè)航天企業(yè)，經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)都滿足要求。

美國畢格羅公司研制的充氣空間站，該技術(shù)也將參與到美國未來空間站競標(biāo)。

據(jù)美媒3月報(bào)道，美國宇航局最近公布了所謂的“商業(yè)近地軌道目的地”(CLD)項(xiàng)目，計(jì)劃在2021年第四季度向四家公司授予總計(jì)4億美元的資金，幫助啟動私人空間站的開發(fā)，以取代國際空間站。美國宇航局將成為空間站的使用者，但不是所有者和運(yùn)營者，這可以節(jié)約大量的資金。

除了CLD項(xiàng)目外，美國宇航局還向航天公司Axiom Space授予了價值1.4億美元的合同，為國際空間站建造艙段。當(dāng)國際空間站退役后，Axiom計(jì)劃將其模塊分離，將其改造為能夠獨(dú)立飛行的空間站。

眼看著中國空間站建設(shè)進(jìn)入快車道，美國也有了搭“順風(fēng)車”的想法。去年6月，中國載人航天工程辦公室與聯(lián)合國外空司就聯(lián)合對外公布，來自17個國家、23個實(shí)體的9個項(xiàng)目成功入選中國空間站第一批科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這是中國載人航天工程首次通過聯(lián)合國進(jìn)行的大規(guī)模國際合作。

當(dāng)被問及“選項(xiàng)目時有沒有排斥來自美國的項(xiàng)目”，中國載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平直言：“我們沒有排斥任何國家，也沒有限定任何范圍，有美國團(tuán)隊(duì)參與申報(bào)的項(xiàng)目。從科學(xué)價值和技術(shù)考量來講，美國的項(xiàng)目沒達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。”