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陈蓝:中国空间站,走自己的路
最后更新: 2021-06-17 07:43:56也有人认为空间站具有军事价值。实际上美苏最早的空间站计划(美国空军的MOL载人轨道实验室、苏联钻石军事空间站)都是军事需求推动的。但冷战还没结束,他们就都放弃了这个想法。因为事实证明,空间站能做的事情无人卫星都能做,而且更好、更便宜。这和前面说的科学实验的情况是一样的。最终,国际空间站的定位很明确,就是科学实验室和技术试验平台。
MOL,图片来源:美国国家侦察局
NASA也认识到了科学产出低于期望值以及空间站必要性的问题。它在国际空间站建设后期提出继续投资空间站的理由是:
第一,无论人类生存空间扩展到近地轨道还是载人深空飞行,和人体相关的医学生理实验都非常必要,而这类实验只能由人在真实太空环境进行;
第二,为了探索月球和太阳系,需要开发新的深空航天器,而空间站就是进行相关工程试验的最好平台;
第三,国际空间站可以成为商业航天应用的试验田。NASA从最初反对太空游客到访,逐渐变为支持鼓励。近年发射并对接于国际空间站的试验充气舱和商业气闸舱,更显示了NASA对商业化的积极态度。
除了设法增加产出,NASA也在积极降低国际空间站的运营成本,采购商业航天公司的运输服务就是一个例子。在国际空间站商业货运合同上尝到甜头后,NASA进一步推进了商业乘员运输计划。其成果就是SpaceX的龙飞船(一代货运龙、二代载人龙)、诺斯罗普·格鲁曼公司的天鹅座货运飞船和波音的星际航班载人飞船。应该说,国际空间站的商业化策略是非常成功的。
中国式道路的探索和追寻
国际空间站的宝贵经验无疑对中国有极大的参考价值。我们作为后来者,已经建成规划设计更合理的新空间站,理应做得更好。
中国科学院作为空间站应用系统的负责单位,很早就开始规划设计空间站的科学载荷(实验机柜)。中国也通过联合国外空办公室完成了国际合作项目的征集和遴选。中国空间站无疑也是月球和深空探索最好的工程试验平台。不过,我们对空间站纯科学项目的产出应该有一个合理的预期,宣传上也应避免过度乐观和夸大。
同时,应该充分利用中国空间站的设计优势,鼓励更多的商业化应用,来产生最大的溢出价值。
我们应该走出我们自己的道路。下面是一些不成熟的建议,供有关方面参考。
首先,可维护的共轨航天器是我们的一大创新。
理论上,我们很容易支持巡天光学舱之外的多个共轨航天器,比如自由飞行微重力平台。上世纪夭折的欧洲哥伦布空间站计划(后演化成国际空间站哥伦布舱)中就有这样的概念。由于不受站内人员设备干扰,它的微重力水平更高。
我们可以制定和公布一套标准接口,让民营航天公司和国际合作伙伴独立开发各种类型的共轨航天器。中国空间站负责它们的定期补给和维护,成为这些航天器的“母舰”。这样,我们的空间站不仅能发挥最大效益,为人类进步做出贡献,也能大大增强中国在世界上的影响力。
其次,太空旅游可能是未来商业航天中最富潜力的一个应用。
过去20年,太空旅游单人费用从2000万美元涨到9000万美元。但今年起,龙飞船开始纯商业旅游飞行,价格快速回落。预计今年9月执行的Inspiration 4龙飞船全私人任务(不去国际空间站),费用估计约每人2500万美元。明年初进入空间站的飞行费用则高一倍左右,但也比此前下降了近一倍。
低价刺激需求。从今年9月到明年1月将有四次太空旅游飞行(两次龙飞船,两次联盟号),仅这四次的太空游客数就将超过历史上所有游客的总数。随着发射费用的进一步降低,市场规模将指数增长。如果马斯克的超重-星舰系统真能将每次百人的发射费用降到数百万美元,那太空旅游市场的巨大规模可想而知。
我们的空间站应该为太空旅游市场做好准备(不管他乘什么飞船来)。空间站远期扩展模块中可以留出一个给商业化的太空酒店。
最后,商业化应用不限于太空旅游。
可以在不影响空间站运营和科学活动的前提下,制定一个空间站商业化整体框架,纳入一切可能的机会并将它们公平开放给所有国有和民营航天企业。比如空间站天地运输(补给)、空间站部分运营外包、商业载荷和商业扩展舱段(包括前述商业化共轨航天器和太空酒店扩展舱)、直播/广告等信息类业务等。
今年1月,中国载人航天工程办公室公开征集空间站运营低成本货物运输方案,就是一个很好的举措,说明我们的管理者已经把商业化纳入规划。
最晚2028年,国际空间站就将完成它的科学使命,但结局不一定是报废坠毁,因为美国民间一直有利用退役的国际空间站用于商业用途的呼声。另一方面,美国民企如公理航天、毕格罗、Nanoracks等公司也可能会自建商业空间站。
俄罗斯已经决定退出国际空间站独立建站。但就像它其他雄心勃勃的计划一样,长期困扰它的资金问题也可能会拖住后腿。
至于NASA,它的关注点早已转移到近地轨道外,拉上了欧洲、日本这两个老盟友,计划共同建造月球轨道上的LOP-G门户空间站。
可以肯定,今后20年,中国空间站绝不会是太空中唯一的空间站。除了国际空间站也许会继续延寿,空间站的新玩家也越来越多。我们会有很多竞争对手,但它们也可能成为合作伙伴。
竞争不是坏事。我们的空间站不仅设计上有中国特色,也一定会走出自己的独特道路。百年前,中国还是一个积贫积弱的东亚病夫。现在,我们已经走进星辰大海,正在成为大航天时代的引领者。我们有幸生活在这样的一个年代。
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