國際空間站(ISS)已連續(xù)運(yùn)行26年,即將退役。到2030年,可能國際空間站將被操控至大氣層內(nèi)燒毀。其后續(xù)空間站(目前已規(guī)劃建設(shè)多個)將面臨巨大的挑戰(zhàn)。盡管如此,眾多航天項(xiàng)目和商業(yè)機(jī)構(gòu)仍致力于將新的空間站送入軌道。
一些航天機(jī)構(gòu),例如美國國家航空航天局(NASA)和印度空間研究組織(ISRO),希望部署新的空間站。
與此同時,中國計(jì)劃將其現(xiàn)有的天宮空間站擴(kuò)建至現(xiàn)有規(guī)模的兩倍,而俄羅斯航天局(Roscosmos)最近宣布,將回收利用現(xiàn)有的國際空間站模塊,建造一個由俄羅斯宇航員和國際合作伙伴共同運(yùn)營的空間站。
至于商業(yè)領(lǐng)域,希望參與其中的公司以及他們提出的方案可謂數(shù)不勝數(shù)!
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內(nèi)容
第一站
空間站是人類在太空建立持久存在的重要手段。它們最早于阿波羅時代末期部署,代表著人類太空探索的下一個階段。在此之前,美國國家航空航天局(NASA)和蘇聯(lián)的太空計(jì)劃陷入了激烈的競爭—太空競賽—雙方都致力于“搶占先機(jī)”。
這包括率先將人造衛(wèi)星(斯普特尼克一號)、率先將宇航員送入太空(尤里·加加林)以及率先將宇航員送上月球(尼爾·阿姆斯特朗和埃德溫·“巴茲”·奧爾德林)。
但隨著阿波羅計(jì)劃的成功—該計(jì)劃共將六個登月艙和十二名宇航員送上月球表面—太空競賽正式結(jié)束。正是在20世紀(jì)70年代初中期,美國國家航空航天局(NASA)和蘇聯(lián)開始思考下一步的行動。由于已經(jīng)多次進(jìn)入太空,他們決定專注于能夠?qū)崿F(xiàn)長期太空停留的技術(shù)。
本質(zhì)上,他們的目標(biāo)從進(jìn)入太空轉(zhuǎn)向了在太空長期停留。
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*蘇聯(lián)禮炮七號(左)和美國宇航局天空實(shí)驗(yàn)室(右)
在“登月競賽”中敗北后,蘇聯(lián)憑借“禮炮”計(jì)劃取得了早期領(lǐng)先優(yōu)勢。該計(jì)劃從1971年持續(xù)到1986年,發(fā)射了四個載人科學(xué)研究站和兩個以該計(jì)劃名義運(yùn)行的載人軍事空間站(金剛石空間站)。“禮炮”空間站開展了關(guān)于長期太空飛行挑戰(zhàn)的研究,以及各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
這些空間站還創(chuàng)造了多項(xiàng)太空飛行紀(jì)錄,包括任務(wù)持續(xù)時間、艙外活動(EVA)次數(shù)以及首次在太空完成乘組交接。禮炮號為模塊化空間站奠定了基礎(chǔ),標(biāo)志著空間站從單模塊和對接端口式空間站向更復(fù)雜的空間站邁出了關(guān)鍵一步。蘇聯(lián)和俄羅斯合建的和平號空間站(俄語意為“和平”)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo),該空間站從1986年開始運(yùn)行,直至2001年脫離軌道。
該空間站由七個模塊組成,包括源自禮炮號空間站的和平號核心模塊*、量子-1和-2模塊(用于開展科學(xué)研究)、水晶模塊(用于微重力制造)、光譜模塊(用于地球相關(guān)研究)、普里羅達(dá)模塊(用于地球探測)以及對接模塊。和平號空間站還通過國際空間站計(jì)劃、歐洲和平號空間站計(jì)劃和航天飛機(jī)-和平號空間站計(jì)劃*,為國際空間合作樹立了先例。
與此同時,美國也建造了自己的單艙空間站—天空實(shí)驗(yàn)室(Skylab)。該空間站于1973年至1974年間有人駐守,但一直運(yùn)行到1979年才離開軌道。天空實(shí)驗(yàn)室由一枚改裝過的土星五號火箭的第三級制成,并由同一枚火箭作為有效載荷送入太空。天空實(shí)驗(yàn)室是美國首個長期駐留空間站,內(nèi)設(shè)軌道工作間、太陽實(shí)驗(yàn)室和地球觀測站,并開展了數(shù)百項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。
盡管美國宇航局(NASA)曾希望建造自己的空間站“自由號”來接替“天空實(shí)驗(yàn)室”,而俄羅斯航天局(Roscosmos)也希望建造“和平號”空間站“和平號2號”來接替“和平號”,但這些計(jì)劃在1993年被取消,轉(zhuǎn)而參與國際空間站(ISS)項(xiàng)目。
到1998年,NASA和俄羅斯航天局已將國際空間站的基礎(chǔ)組件送入軌道,并于2000年開始執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)。此后,NASA、俄羅斯航天局、加拿大航天局(CSA)、歐洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)不斷添加模塊和組件,增強(qiáng)了空間站的功能。
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1995年7月4日,美國宇航局“亞特蘭蒂斯”號航天飛機(jī)與俄羅斯“和平”號空間站對接,由“和平”號19號任務(wù)的宇航員完成對接。
國際空間站退役
國際空間站最初計(jì)劃運(yùn)行15年,NASA原計(jì)劃在2016年使其脫離軌道。但由于其開展的重要研究以及所獲得的國際支持,國際空間站的任務(wù)期限已被多次延長。最終,2018年7月通過了《太空前沿法案》,幾個月后又通過了《引領(lǐng)載人航天法案》 ,這兩項(xiàng)法案均將國際空間站的運(yùn)行期限延長至2030年。
2022年8月,美國國會通過了《促進(jìn)半導(dǎo)體(CHIPS)和科學(xué)生產(chǎn)激勵法案》,其中包含類似條款,并由拜登總統(tǒng)簽署成為法律。盡管俄羅斯官員宣布將在2024年后(后推遲至2025年)退出國際空間站,但俄羅斯宇航員仍在繼續(xù)與美國國家航空航天局(NASA)和其他航天機(jī)構(gòu)執(zhí)行聯(lián)合任務(wù)。截至本文發(fā)布時,最終的撤離日期尚未正式確定。
不幸的是,持續(xù)的人員駐守意味著國際空間站上最老的艙段已經(jīng)服役超過20年。多年來,這導(dǎo)致了各種各樣的維護(hù)問題,更不用說與健康相關(guān)的隱患了。就維護(hù)而言,這些艙段出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)疲勞、持續(xù)漏氣和硬件老化等問題,每年的維護(hù)成本高達(dá)約10億美元。2019年9月,“星辰”號服務(wù)艙開始出現(xiàn)非常嚴(yán)重的漏氣現(xiàn)象,盡管經(jīng)過多次維修,問題依然存在。
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隨著國際空間站逐漸走向退役,各航天機(jī)構(gòu)也對進(jìn)一步延長其服役期限表示懷疑,人們的注意力正在轉(zhuǎn)移到什么將取代這個久經(jīng)沙場的科研和工作主力平臺。
天宮空間站
中國天宮模塊化空間站的建設(shè)始于2021年4月天和號核心艙的部署,并于次年隨著問天號和夢天號實(shí)驗(yàn)艙的部署而完成。該空間站借鑒了天宮一號(2011-2016)和天宮二號(2016-2019)的經(jīng)驗(yàn),自2022年6月5日起一直有航天員駐留。
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截至?2026年3月17日?,共有?26名航天員?入住過中國天宮空間站。升空,每次任務(wù)由三名航天員組成乘組,駐留時間約為六個月—盡管在任務(wù)交接期間,空間站最多可容納六名航天員。
據(jù)中國載人航天工程辦公室(CMSA)介紹,天宮空間站已開展了航天器交會、載人長期在軌運(yùn)行、長期自主航天飛行、生物再生生命保障系統(tǒng)(BRLSS)以及自主貨物和燃料補(bǔ)給等方面的研究。
2023年10月4日,中國空間技術(shù)研究院(CAST)宣布將為天宮空間站增設(shè)三個模塊,使其規(guī)模和載人容量翻倍。中國官方媒體還指出,天宮空間站將通過容納來自“多個國家”(可能包括歐洲航天局成員國)的宇航員來促進(jìn)國際合作。這符合天宮空間站作為國際空間站繼任者的規(guī)劃。
此次擴(kuò)建計(jì)劃還將把任務(wù)期限延長至2037年,比之前宣布的延長10年。計(jì)劃中的研究活動將包括對長期太空停留、空間醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、技術(shù)創(chuàng)新等方面的進(jìn)一步研究,以及涉及蒙州飛船(神舟飛船的替代者,設(shè)計(jì)用于將六至七名航天員送入軌道或月球)的測試。
在這方面,天宮航天器也將在中國與俄羅斯航天局合作建設(shè)國際月球研究站(ILRS)的計(jì)劃中發(fā)揮作用。
月球門戶
在不久的將來,美國國家航空航天局(NASA)希望將月球門戶空間站部署到繞月軌道上。該空間站是NASA、歐洲航天局(ESA)、日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)和加拿大航天局(CSA)的合作項(xiàng)目。
該空間站的構(gòu)想源于2012年至2018年間開展的概念研究,最初被命名為深空棲息地(DSH)。到2015年,它被批準(zhǔn)納入NASA的“下一代探索伙伴關(guān)系”(NextSTEP)研究計(jì)劃,并開始獲得研發(fā)資金。
2018年,國際空間探索協(xié)調(diào)小組(ISECG)認(rèn)定“門戶”空間站對于月球探測、火星探測以及更遠(yuǎn)的太空任務(wù)至關(guān)重要。該空間站采用模塊化設(shè)計(jì),核心部分由動力推進(jìn)模塊(PPE)和居住與后勤前哨站(HALO)組成。
這些模塊最早將于2027年發(fā)射,隨后將發(fā)射歐洲燃料補(bǔ)給、基礎(chǔ)設(shè)施和通信系統(tǒng)(ESPRIT)、月球國際居住艙(月球I-HAB模塊)、加拿大臂3號機(jī)械臂以及乘員和科學(xué)氣閘艙。
該空間站還將配備可重復(fù)使用的地面設(shè)施,統(tǒng)稱為“阿爾忒彌斯基地營”。這些設(shè)施于2020年作為NASA月球表面可持續(xù)發(fā)展概念的一部分公布。基地將包括一輛月球地形車(LTV),用于在著陸區(qū)內(nèi)運(yùn)送宇航員;一個加壓式可居住移動平臺(HMP),用于在月球表面進(jìn)行更長時間的移動;以及一個月球基礎(chǔ)表面棲息地(FSH),可在宇航員短期停留期間容納最多4名宇航員。
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2025年5月2日,特朗普第二屆政府發(fā)布了2026財年預(yù)算申請,其中提議取消月球門戶計(jì)劃。然而,該預(yù)算于7月4日簽署生效,為月球門戶計(jì)劃撥款26億美元,其中7.5億美元需要在2026年至2028年間支出。與此同時,關(guān)于將月球門戶計(jì)劃用于其他任務(wù)的討論也已展開。
這其中包括現(xiàn)任局長賈里德·艾薩克曼的政策藍(lán)圖“雅典娜計(jì)劃”,該計(jì)劃探討了將模塊或推進(jìn)相關(guān)硬件重新用于核動力拖船的可能性。然而,艾薩克曼和NASA均未公布任何此類計(jì)劃。
俄羅斯軌道站
近年來,俄羅斯宣布了類似的計(jì)劃,要建造國際空間站的后續(xù)空間站。然而,2025年12月,俄羅斯科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)問題研究所所長格列格·奧爾洛夫宣布,俄羅斯將在2030年后繼續(xù)使用構(gòu)成國際空間站俄羅斯軌道段的模塊,該空間站此后將被稱為俄羅斯軌道站(ROS),或*Rossiyskaya orbital'naya stantsiya*。
這與俄羅斯官員近年來所作的表態(tài)大相徑庭,他們此前一直表示有意建造一座新空間站來取代國際空間站。俄羅斯空間站的計(jì)劃于2009年正式啟動,當(dāng)時提出了軌道載人組裝與試驗(yàn)綜合體(OPSEK)方案。該方案設(shè)想建造一座包含構(gòu)成俄羅斯軌道段的六個模塊的空間站,但為了繼續(xù)參與國際空間站項(xiàng)目,該方案于2017年被放棄。
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2021年,俄羅斯航天局宣布將于2024年終止其在國際空間站(ISS)的參與,理由是擔(dān)心其老化的艙段狀況。此后,該計(jì)劃重新啟動。此時,原有的“空間站計(jì)劃”(OPSEK)更名為“俄羅斯軌道服務(wù)站”(ROSS),不再包含俄羅斯的國際空間站艙段。
更新后的計(jì)劃包括在2027年至2030年間發(fā)射四個核心艙段,分別是科學(xué)與能源艙、通用節(jié)點(diǎn)艙(UNM)、門戶艙(SM)和基本艙(BM)。到2035年,還將增加至多三個艙段,并有可能建造一個用于太空旅游的私人居住艙。
然而,由于制裁造成的預(yù)算限制以及國際協(xié)議的終止(因俄羅斯2022年入侵烏克蘭),俄羅斯規(guī)劃者重新考慮了重復(fù)利用國際空間站模塊的想法。根據(jù)這項(xiàng)新計(jì)劃,俄羅斯將在2030年項(xiàng)目完成后將其模塊從國際空間站分離,這些模塊將構(gòu)成俄羅斯航天局(ROS)的核心,其他模塊隨后也將陸續(xù)分離。
印度安塔里克什
2019年,印度空間研究組織(ISRO)宣布,計(jì)劃在2035年前將印度空間站(Bharatiya Antriksh Station,簡稱BAS)送入軌道。根據(jù)ISRO多次聲明,該空間站將為該機(jī)構(gòu)啟動載人航天任務(wù)(例如“加甘揚(yáng)”載人航天計(jì)劃)奠定基礎(chǔ)。正如時任ISRO主席斯里達(dá)拉·索馬納特(Sreedhara Somanath)在2023年10月所言:
我們的“加甘揚(yáng)”計(jì)劃旨在實(shí)現(xiàn)載人航天飛行能力,一旦實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),我們將能夠著手建造空間站的后續(xù)模塊。
該空間站項(xiàng)目的規(guī)劃周期為未來20至25年。我們肯定會將載人探索、更長時間的載人航天飛行以及太空演習(xí)列入我們的議程。
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與中國類似,印度也視該空間站為其未來十年成為太空探索、科學(xué)和研究領(lǐng)域主要強(qiáng)國的計(jì)劃至關(guān)重要。這其中包括在2040年前完成“甘加尼安”載人航天計(jì)劃并實(shí)現(xiàn)載人登月。
巴哈馬航天系統(tǒng)(BAS)的研發(fā)計(jì)劃于2028年啟動,屆時將發(fā)射首個模塊(BAS-1),該模塊將配備太陽能電池板和一個與國際空間站兼容的對接端口。
印度空間站(BAS)將采用五模塊結(jié)構(gòu),包括基本模塊(BAS-1)、核心對接模塊(BAS-2)、科學(xué)研究模塊(BAS-3)、實(shí)驗(yàn)室模塊(BAS-4)和通用工作模塊(BAS-5)。空間站尺寸為27米×20米(88.5英尺×65.5英尺),軌道高度為400-450公里(250-280英里),可容納3至4名宇航員。印度空間研究組織(ISRO)還表示,包括美國國家航空航天局(NASA)、俄羅斯航天局(Roscosmos)、歐洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)在內(nèi)的所有主要航天機(jī)構(gòu)均可訪問該空間站。
如有機(jī)會我們將探討商業(yè)航天公司正在探索的眾多模式。
#空間站 #天宮空間站 #國際空間站 #印度空間站 #多空間站時代 #空天論道
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