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航天新观察2020/09/29

第 278期

【《航天新闻》9月22日报道】商业航天公司蓝色起源正在考虑建设商业空间站,并把NASA视为一个潜在早期用户。 蓝源9月18日发布了一条招聘信息,要招一位“轨道居住舱规划主管”。

蓝源在岗位描述中说: “为推动实现蓝源让数百万人到天上生活和工作的愿景,人类将需要为他们提供生活和工作场所,即让能创造价值的经济活动得以进行的太空目的地系统……建设适于居住、借鉴但又超越国际空间站的低轨空间站是第一步。 ”岗位描述特别强调,要把NASA作为该项目的潜在用户和出资方。

NASA在其去年公布的低轨商业化战略中表示,不仅会支持研制将装在国际空间站上的商业舱段,还会支持建设将独立于国际空间站运行的“自由飞行器式”空间站。

蓝源此前没有公开谈论过其低轨空间站方面的工作情况,但贝索斯曾多次谈到要利用蓝源来建设能让新型商业活动得以在太空中开展的基础设施,包括运载火箭项目以及新近推出的月球着陆器项目。 商业空间站可视为又一种形式的太空基础设施。

蓝源在9月22日宣布,“新谢泼德”亚轨道飞行器进行另一次试飞。 该飞行器定于美国东部时间9月24日11时从蓝源的西得克萨斯试验场起飞。 代号NS-13的本次试飞将携带十多件科学和技术验证有效载荷,其中一件来自NASA,称为“离轨、下降与着陆传感器验证”,将测试可供未来月球着陆器使用的精确着陆技术。

此次不载人试飞将是这枚飞行器的连续第7次飞行,也是其去年12月以来的首次飞行。 公司官员年初时曾表示,他们打算在启动载人飞行前再做几次不载人试飞。 但该公司后来再未透露其商业载人飞行规划的进展情况,包括打算何时开始售票以及票价是多少。

宙叔评论

商业空间站是蓝源公司继火箭、月球着陆器之后又一个太空系统。虽然贝索斯还没有一款能够实际应用的火箭,月球着陆器也仅仅是提出一个概念,但商业空间站这种规模更大、难度也更大的在轨工作系统已经提上日程了。蓝源公司的“新谢泼德”火箭试飞了7次并且都很成功——超过了100公里高的卡门线,但就是无法再跨越一步进入到真正的亚轨道载人飞行。“新格伦”火箭采用全新的动力和全系统设计,研制难度比“新谢泼德”火箭、“猎鹰9”火箭、“电子”号火箭等大得多(液氧甲烷的BE-4发动机推力达到170吨且基本上是全新研制,不论推力等级还是火箭燃料都是前所未有),以致于迟迟难以实质性推进。在这样一种胶着的事业背景下,贝佐斯启动了第三个业务板块——商业空间站。

商业空间站其实是贝索斯在创立蓝源公司时的第一个理想,也是公司的终极目标,即让几百万人在太空生活。这种想法符合美国国家对国际空间站远期未来发展的总体设定。国际空间站服役寿命是否到期目前并无结论,也并不迫切。投入千亿级资金、经过十几年建设才全面投入运营的国际空间站,怎么可能在轨工作了十几年就退役呢?从NASA考虑国际空间站退役到它真正开始逐渐退出,预计至少要经历10年以上的时间。而目前对商业空间站的论证与建设属于提前布局和谋划,旨在为美国未来的低轨长期活动提供更多创新型的选项。

目前NASA的实际措施是两条路并行。一是把现有国际空间站的一个接口交给商业公司使用,开展与国际空间站连接的商业舱段试验。二是在NASA指导下,商业公司建设独立飞行于低轨空间的空间站,所有的发射和在轨舱段建设都与NASA无关,建设好之后NASA可以采购在轨服务。NASA正在积极推进相对容易的前者,而后者因涉及各种规范与标准更为复杂,因此NASA也更为保守地对待,等各方面规则制定成熟才会实质性地推进产业发展。

目前,公理空间(Axiom Space)公司建设商业空间站的前景相对比较明朗,NASA已经明确要给该公司开放一个站上接口。公司用这一个接口对接商业舱段,尽情发挥商业舱段可以在轨开展的各项应用,包括材料、医学等实验。空间公理公司开展该项目,将采购欧洲泰雷兹阿莱尼亚空间公司的核心加压舱体,而后者一直是国际空间站舱段的建造者之一。有了NASA政策的放开和有经验的建造商,空间公理公司建成连接国际空间站的舱段并进行初期应用就比较靠谱了。未来,这个舱段将逐渐扩展、越建越大,成长为真正的独立的商业空间站,并脱离国际空间站母体。这是该公司的远期规划,也是目前商业空间站相对稳妥的进化路径。

当然,除了目前前景不错的空间公理公司,此前也曾出现过被业界看好的方案,那就是毕格罗公司的可充气式空间站舱体。2014年4月8日,毕格罗公司重达1.36吨的BEAM舱段被猎鹰9火箭发射送往国际空间站。发射时该模块是折叠状态,与国际空间站对接后,BEAM充气展开成为一个能容纳宇航员和试验设施的舱体。当时这可是被公认为商业空间发展的最佳系统设计方案啊——宇航员在两年测试期内完成了130次进出,成功收集了大量有价值的数据。按照原定计划,毕格罗接下来要推出内部空间为330立方米的B330应用型舱体,以及内部空间高达2250立方米的升级版舱体Olympus。然而万万没想到,突如其来的新冠疫情以及其他未曾公布的原因,直接把毕格罗公司给搞破产了,人员已全部解散,充气展开式商业空间站项目就这样停滞了。BEAM舱段目前还在国际空间站上连接着,不知道NASA怎么考虑。这么好的方案与系统设计,不仅有利于建立大小各型商业空间站,还能够延伸至深空探测任务作为人类长期工作生活的系统方案。结局实在不该如此,但目前似乎还没有明确的处理方式。

纳型支架公司(NanoRacks)提出要将上面级改造成舱段作为商业空间站的初级形态,但这种方案技术难度较大,且不易拓展延伸成为更大的舱段,局限性较大。当然,这种方案和该公司主营业务有关。NanoRacks主营空间站上的气闸舱和小卫星部署系统,并不是大型系统的设计者或承包商,因此它对改造火箭上面级这类工作更擅长。远期来看,NanoRacks公司可能更适合成为商业空间站主承包商的分包商或关键设备供应商。

原本由公理空间公司、毕格罗公司和纳型支架公司组成的商业空间站突击队,这下多了一个蓝源公司加入。不同的是,前三家公司都有设计、建设的核心能力和具体方案,并且发射入轨方面可能会更多依赖猎鹰9火箭,而蓝源公司的商业空间站计划规模比前三个公司都大很多,目前也还停留在口头上所谓的“战略”,缺乏设计和具体路径支撑。如果要发展商业空间站,蓝源公司也多半得用自己的“新格伦”火箭,但该火箭系统设计与验证尚不成熟。因此,贝索斯在亚轨道飞行、重型运载火箭、月球着陆器、商业空间站等一系列战略提出并推进的过程中,迫切需要有一款能够实实在在付诸应用的航天产品,否则一直都停留在“战略”层面,那商业空间站的计划也就很可能出台后即止步。

当然,不论蓝源公司路数如何,为国际空间站未来发展提前布局的NASA是积极推进空间站商业化的。这种布局不应该被解读为国际空间站要退役了,更不应该解读为美国将失去在轨道空间长期驻留的能力,而应该看作是一种危机意识。这是美国对其空间站能力的主动进化和升级换代。以商业公司替代美国国家投入的模式,更是体现其正在进入在轨驻留的高级阶段。

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