國際空間站陷入“分家”危機

馬俊 陳山

想要在太空分家，難度有多大

俄烏沖突帶來的巨大沖擊已經(jīng)蔓延到太空。俄羅斯衛(wèi)星通訊社近日發(fā)布的“拆分國際空間站”視頻，讓全球?qū)H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(fā)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(xiàn)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（①②）。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(lián)合火星探測計劃以及為英國公司發(fā)射衛(wèi)星等合作項目。俄聯(lián)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(zhì)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(tài)和高度。

中國航天專家龐之浩告訴《環(huán)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(xiàn)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(tài)、影響它的質(zhì)量分布和穩(wěn)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(xiàn)的，需要經(jīng)過嚴密計算，甚至經(jīng)過多次調(diào)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(fā)布的視頻里那樣與其他俄羅斯艙段一起離開，還是未知數(shù)。

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(yōu)勢在于其功能相對完備。據(jù)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(fā)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(lián)盟”系列載人飛船和“進步”系列貨運飛船，并繼續(xù)依靠這些飛船進行姿態(tài)調(diào)整和軌道控制。

美國“太空”網(wǎng)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“俄羅斯軌道空間站的全新設計（③）。它以新發(fā)射的科學號實驗艙為基礎艙段，計劃在2025年左右陸續(xù)增加其他的功能艙和節(jié)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(jīng)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幣國空間站對接，組建“中俄聯(lián)合空間站”。但據(jù)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(diào)整空間站的質(zhì)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(tài)度不美國國家航空航天局!NASA強調(diào)'“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CEO馬斯示克作該社交公司媒，飛船足以滿足國際空間站的軌道提升和調(diào)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(lián)合組成，包括團結號節(jié)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(nèi)容更多，但在關鍵的姿態(tài)控制問題上依然無法獨立完成。

美國《國會山》　網(wǎng)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(diào)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(xié)助國際空間站調(diào)整軌道和姿態(tài)。但事實上，“天鵝座”飛船通常依靠“安塔瑞斯”火箭發(fā)射，而后者采用了俄羅斯制造的發(fā)動機。因此它還說不上徹底“脫俄”。

此外，龐之浩表示，在調(diào)整空間站姿態(tài)時，對稱性問題必須格外注意，如果推力不當很可能出現(xiàn)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(diào)整姿態(tài)，很可能需要多艘飛船協(xié)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(diào)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(wǎng)站總結稱，任何試圖調(diào)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(chǎn)生額外的時間和費用問題。這個過程可能需要數(shù)月甚至數(shù)年以及數(shù)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(jié)省下來的資金用于支持NASA大力發(fā)展的、計劃取代國際空間站的商業(yè)空間站”。

事實上，美國對于是否要繼續(xù)維持國際空間站的態(tài)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(fā)和維護成本高昂，美國國內(nèi)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(xiàn)“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(yè)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(yè)發(fā)展商業(yè)空間站。去年年底，NASA決定資助3座商業(yè)空間站的籌建工作，“后國際空間站時代”的序幕已經(jīng)拉開。▲