美国是计划主攻月球空间站,近地空间站由私营公司负责,中国空间站设计理念要比国际空间站好

在与俄罗斯关系恶化后,美国国家宇航局NASA实际上也在太空合作方面与俄罗斯脱钩做准备。2016年成立了一家名为公理空间(Axiom Space)的私营航天公司,该公司核心员工都是NASA前职员,前局长弗兰克·博尔登是大股东。该公司计划从2024年开始,发射4-6个模块舱段,替代国际空间站中的俄罗斯舱段功能,并在国际空间站完全退役后,利用其部分“遗产”组成小型空间站,继续在轨道上运营(为了继续占用轨道)。

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这个公理轨道空间站设计能够支持4名宇航员在轨工作生活,其中一个舱段为观光娱乐模块,提供太空旅游服务。不仅如此,公理空间公司现在还与汤姆汉克斯协商,未来在上面拍摄新电影。利用空间站开发太空旅游也是现在资本炒作的一大热点,除了公理空间,美国还有洛克希德·马丁公司与NanoRacks公司联合进行的“星空实验室”、蓝色起源与塞拉空间主推的“轨道礁”、以及诺斯罗普·格鲁曼公司还未命名的空间站计划。相比较而言,公理空间有点左右到右手,赢在起跑线上,而其他公司的私人空间站计划前景恐怕不大明朗。

在今后相当长一段时间内,国际空间站恐怕都会是人类建造最大的太空站,目前规划的几个新空间站,都是属于中小型空间站,在国际空间站彻底退役后,恐怕中国空间站会是最大空间站。国际空间站实际上是两部分组合而成,以上世纪80年代末开始的美国自由号空间站计划为蓝本的美国轨道段(USOS),和以前苏联的和平-2号空间站计划为蓝本的俄罗斯轨道段(ROS)组合而成,两者通过团结号适配舱段连接而成。其中美国轨道段采用综合桁架挂舱式结构,这种结构兼容性、可扩展性好,方便升级,节约密封舱空间。但这种结构日常运营和维护都十分依赖太空行走,一些舱段间移动也都需要进行太空行走。所以国际空间站退役后,接盘的商业化运营的公理轨道站只接受机械臂、磁谱仪和实验室,其他都全部抛弃,以节约运营成本。

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中国空间站整体上采用模块化积木式结构,但他又规划了二期工程,将备份舱段也发射上去组成六舱结构,同时再在外部架设两段伸缩式长桁架以扩展功能和容纳仪器设备。可以说这种设计思路非常棒,充分借鉴参考了两种结构的优缺点,并于新技术相结合,兼顾了实用性和建设运营成本。

另一方面就是中国空间站舱段更大、功能更加集成,其发射重量都是20~23吨左右,建设好后舱段重量达到25吨以上。我们是专门改进出长征5号B型运载火箭,针对近地轨道无人发射任务而优化设计。国际空间站美国舱段舱室发射重量被限制在14.5吨,这是由美国航天飞机货运载荷限制(最大16吨),俄罗斯舱段由质子-K火箭发射的达到20吨,但上世纪90年代俄罗斯制造的舱段大量重量和空间消耗在笨粗的电子设备上。所以天和号核心舱一个舱室,居然可以实现俄罗斯舱段星辰号服务舱、曙光号功能舱、码头号节点舱三个舱段的功能(不同的只是俄罗斯三个舱段可以支持4名宇航员,而我们一个舱室支持3名宇航员),更大单体舱室也就减少了对舱室数量的需求,这也减少密封舱和连结舱数量,进一步提升有效利用率。

NASA自己主推的空间站则是月球轨道空间站“月球门户”,该空间站作为美国主导的阿耳忒弥斯计划中关键一环,在月球轨道上建立空间站,以此作为登月以及火星探索的前沿基地,目前美国试图拉欧空局和日本入伙。

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月球门户空间站原计划2022年开始实施,在2028年左右完工,但是正如西方国家近年来一系列航天计划一样,没有不延误的。阿耳忒弥斯计划用的SLS火箭原本计划2016年进行首次发射,结果都鸽到现在了都还没进行。建设月球门户空间站计划用7次SLS火箭发射,以及19次重型猎鹰级重型火箭发射,全部搞完鬼知道要到什么时候。

月球轨道空间站也是为了未来一大竞争热点,这是未来争抢月球资源(氦3)的关键步骤。中国也有月球轨道空间站计划,现在正与俄罗斯协商合作,相比较美国NASA的月球门户,时间进度上落后不少。但最终结果并非取决于什么时候开始设想计划,而是看具体落实。