近日,俄罗斯国家航天集团公司宣布,俄罗斯政府已致函参与国际空间站项目的航天机构领导人,告知俄罗斯政府已同意支持国际空间站至2028年。国际空间站是世界上规模最大的航天项目,已在轨运行20多年,俄罗斯此前多次表示打算退出该项目,以建造自己的空间站,那为什么又决定继续合作呢?
国际空间站照片(来源:美国宇航局)
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投入费用高、设备逐渐老化
国际空间站由美俄主导,欧空局、日本、加拿大、巴西等16个国家和组织联合参与建造运营,是世界有史以来建造规模最大、耗时最长、涉及国家最多的国际航天合作项目。
国际空间站提供了目前世界上最大的空间实验平台,各参与国开展了众多科学研究、技术开发、太空探索、商业和教育活动,持续产出重要成果。100多个国家参与了国际空间站应用,派驻航天员进入空间站,开展空间实验或进行其他延伸活动。
国际空间站始建于1998年,老化问题愈发严重。俄罗斯在2021年评估了本国舱段运行情况,判断大部分设备老化,维护代价高昂,航天员用于空间站设备维护的时间越来越多,进行科学实验的时间越来越少。近年来,项目参与国都在考虑后续运行问题,美国在2021年底承诺将支持国际空间站运行至2030年,欧空局各成员国、日本、加拿大等国家也相继表态继续合作,但俄罗斯曾一度打算退出。
2022年7月,俄罗斯国家航天集团公司表示,俄罗斯将在2024年后退出国际空间站,并部署本国空间站。俄罗斯认为,维持国际空间站运行的费用过于巨大,美国每年的运营成本约40亿美元,而俄罗斯在国际空间站上花费了本国超过三成的航天经费,投入与回报不相匹配。
本国空间站建造提上日程
俄罗斯是国际空间站建造和维护工作的主力,但在俄罗斯舱段开展的在轨应用研究相对较少,实验项目占比约20%。俄罗斯舱段发射最早,功能有限,后期部署的搜索号、黎明号舱段规模较小,并非专用研究设施,在轨实验环境有限。国际空间站的运行轨道经过俄罗斯国土时间较短,不利于开展对地观测。
2016年,俄罗斯政府批准的《2016~2025年联邦航天计划》中,俄罗斯对空间站发展应用提出了规划,提供约1.8亿美元来发射科学号多功能实验舱、码头号节点舱和科学动力舱3个舱段,拟在2024年前部署完毕,后续在3个新舱段的基础上建立本国空间站。2021年,这一计划变更为重新设计建设新的空间站,科学动力舱将成为新空间站的一部分。
目前,国际空间站上的俄罗斯舱段由曙光号功能舱、星辰号服务舱、科学号实验舱以及搜索号和黎明号两个小型模块和码头号节点舱组成。其中,星辰号服务舱是国际空间站的核心舱,是航天员生活和工作的主要场所。
2021年7月,俄罗斯发射科学号多功能实验舱,设有33个科学实验通用工位,利用载荷气闸舱和机械臂,可在舱内遥控开展舱外实验,自动化程度高,显著提升了空间站应用效能。科学号实验舱包含生保、推进、飞控、热控等多个分系统,提供了货物存储空间,大幅提升了俄罗斯空间试验能力,并改善了航天员的工作生活条件。
在独立空间站建设方面。俄罗斯航天专家表示,新空间站将在今年完成初步设计,部署时间表将取决于概念设计的结果,初步计划在2027年底首先发射研究与能源舱段,在2028年至2030年发射连接舱、过渡舱、基础舱和专用舱等。
俄罗斯新空间站示意图(来源:俄罗斯国家航天集团公司)
俄罗斯对新空间站寄予厚望,决心重塑载人航天工程体系。俄罗斯当前的载人航天任务都在哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天中心进行。而如今俄罗斯正在本土建设新的载人航天基地,包括在东方航天发射场建立新的运输系统、地面基础设施、为航天员准备的综合设施等。
虽然俄罗斯此前宣称要退出国际空间站合作,但本国空间站预计最早要到2028年才能投入使用,如果退出可能面临至少4年的空窗期。今年2月初,俄罗斯国家航天集团公司召开会议,讨论了俄罗斯舱段的技术状况、延长寿命的措施、医疗支持和扩大科学应用研究的计划,决定申请延长国际空间站俄罗斯舱段的使用年限至2028年,这一计划在今年4月的“世界航天日”批准,并致函告知参与合作的各国航天机构。
俄罗斯延长国际空间站合作,一方面是为了保证载人航天计划的连续性,保持本土的设计和生产能力;另一方面也是为了维护国家声誉和技术主权。
未来发展面临不确定性
俄罗斯表态同意延长国际空间站寿命后,美国随即表示,“将继续与伙伴国合作,以保证各国在近地轨道上的不间断存在和未来从空间站向商业平台安全有序过渡。”
2028年后的国际空间站会走向何方,还将面临较大不确定性。一方面是美国对国际空间站工作的拨款至少持续至2030年,同时推进“商业低轨开发”计划,支持公理公司、蓝色起源公司、洛·马公司等进行商业空间站的研制。美国宇航局希望商业空间站能在2026年进入运营状态,自己作为客户直接购买功能和服务,实现航天员往返和进驻、空间实验和搭载载荷等活动的全商业化支持。
针对俄罗斯可能退出的情形,美国也在补齐独立支持国际空间站运行的短板。从实施商业航天载人计划,到2022年首次使用天鹅座货运飞船进行轨道抬升测试,都体现了美国想要增强独立支持空间站运行能力的决心。
对于俄罗斯来说,参与国际空间站项目的期限将取决于俄罗斯舱段的技术状况,以及部署本国空间站的时间表等因素。虽然俄罗斯拥有先进的空间站建造技术和丰富的维护经验,但在航天领域的资金投入与美国有着不小差距,并且国家经济情况由于受俄乌冲突等因素影响并不乐观,其航天发展规划也时常会因为经费等原因发生变动,俄罗斯是否能够按时发射本国空间站还需要打一个问号。
此外,载人航天事业需要完整和强大的航天工业体系支撑。如发射空间站舱段需要大推力火箭,国际空间站依靠航天飞机和质子号火箭发射主要组件。目前,俄罗斯质子号火箭面临退役,剩余数枚库存将在未来几年消耗完毕,而新型安加拉A5火箭能否扛起本国空间站建设的大任也还有待观察。(作者:杨诗瑞)