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陈蓝：中国空间站，走自己的路
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陈蓝航天爱好者，英文电子杂志“Go Taikonauts”创办人之一
最后更新: 2021-06-17 07:43:56导读4月至5月，中国连续发射“天和号”核心舱与“天舟二号”货运飞船。6月17日，又将发射“神舟”12号，为“天和号”送去三名宇航员。此前，观察者网专栏作者、致力于向全球介绍中国航天的英文电子杂志“Go Taikonauts”创办人之一陈蓝，介绍了空间站建设的“中国式道路”，以及未来可能的“空间站竞争”。观察者网再刊本文，以飨读者。
【文/ 观察者网专栏作者 陈蓝】
中国特色空间站
继4月底天和号核心舱成功发射后，天舟二号货运飞船又顺利升空，并与天和核心舱精准对接。6月17日，神舟12号还将为天和舱送去三名航天员，开始三个月的驻留。中国空间站建设已进入密集发射期。在两年11次高密度发射后，一个60吨级的模块化空间站将横空出世。
中国空间站将是历史上建设速度最快的模块化空间站。相比之下，前苏联/俄罗斯和平号从1986年核心舱发射，到1996年最后一个舱段自然号完成对接，总共花了10年时间。国际空间站从1998年曙光号发射，到2011年莱昂纳多号最后加入，历时13年之久。
作为最新建设的空间站，中国空间站的规划和设计吸取了以往的经验教训，也充分考虑了中国的能力和需求。它的特点体现在合理的规模、优化的设计和最新的技术上。
中国空间站模拟图，图片来源：中国空间技术研究院
·合理的规模：中国空间站设计为三人常驻、短期最多六人（一般为机组轮换时）。和平号空间站的经验表明，为维持空间站的长期运行，三人机组是必要的。而借助于现代通信和自动化技术，即使三人机组也能完成相当多的实验。
我们的空间站设计有23个实验机柜位，实验能力远超规模更大（7个舱段）的和平号。可以说，我们的空间站是历史上效费比最高的空间站。
和平号空间站，图片来源：NASA
·优化的设计：中国空间站摒弃了国际空间站的桁架结构，采用了模块化（积木式）结构。这是在和平号和国际空间站（加压舱段）上被证明的成熟技术，扩展性非常强。
通过可移位的大型柔性太阳电池板，我们解决了各舱段电池板互相遮掩的问题，同样实现了桁架式空间站的效果。
我们的舱段也有很多独特的优化设计，比如一体化的对接和气闸舱、展开式暴露平台等。
此外，共轨巡天舱既有自由飞行航天器的优点，停靠空间站时又能像固定舱段一样得到维修和保养。这是一种取长补短的巧妙设计。未来，我们的空间站甚至可能发展为“航天母舰”。
·最新的技术：中国空间站在空间站历史上首次采用电推进系统维持轨道，首次在空间站采用柔性的高效砷化镓电池板。
同时，它也采用了不少在国际空间站上得到验证的较新技术，如自爬行机械臂、国际标准实验机柜、高压供电体制等。这些新技术的采用使得我们的空间站具备了技术上的后发优势。
由于采用了正确的策略和设计思路，我们的空间站实现了相对较低的成本、较快的建造速度，以及强扩展性与高效费比，是一个具有中国特色的空间站。我们有理由为此而骄傲。
我们即将拥有一个很不错的空间站。那么，我们应该如何利用好它，让它发挥最大作用呢？
国际空间站的经验和教训
我们不妨看看国际空间站的经验。国际空间站之所以费用高昂（建造成本1500亿美元，运营成本每年40-50亿美元），主要就是因为载人的需要。即使不谈那些可靠性要求极高的加压舱和生命维持系统的一次性研制和发射成本，每年的机组轮换，大量的氧气、氮气、水、食品、衣物、配件等补给，就需要超过十次发射。仅这些发射的费用就已经很惊人了。
2018年的国际空间站，图片来源：NASA
此外，宇航员在空间站上的工作，有相当一部分是花在空间站设施的检测和维护上。事实上，投入到国际空间站的大部分钱，都用在支持人类在太空的生存和空间站本身的维护，而非科学实验上。
国际科学界对此一直有抱怨，认为国际空间站耗资巨大，但科学产出却非常有限，和投入完全不成比例。当初寄希望通过空间站实现的科学突破一个也没有出现，利用空间站推动的太空工业化也依然是个梦。
当初的人们显然高估了空间站的作用，低估了科学突破的难度。或者，这只是立项前忽悠政府投资的话术。目前科学家们普遍认为，空间站上绝大多数实验可以用无人的微重力卫星来实现，而且更简单、更有效、更便宜。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 陈轩甫
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