築夢“天宮”｜蘇/俄空間站：從何處來？要到哪裏去？_風聞

作者：蘭順正 林森首發自：澎湃新聞

俄羅斯副總理鮑裏索夫當地時間4月18日表示，鑑於國際空間站（ISS）已經嚴重老化，空間站運營合約也將於2024年到期，俄羅斯計劃自2025年起退出該項目，並着手建造自己的空間站。

這是俄羅斯對於空間站建設規劃的最新表態。然而，對於這種非常燒錢的項目，俄羅斯真的能如期建造自己的空間站嗎？

響徹太空的“禮炮”

在空間站的研發領域，蘇聯/俄羅斯佔有舉足輕重的地位。在登月項目的競爭中落敗於美國後，蘇聯便開始將航天發展重心放在長期可駐人的大型載人空間站上。“禮炮”系列中的1~5號空間站是蘇聯研發的第一代空間站。“禮炮1號”空間站於1971年4月19日發射，1971年10月11日墜毀，在軌175天，繞地2929 圈，飛行距離約1.19億公里。“禮炮1號”總長約12.5米，最大直徑4米，總質量18.5噸，可居住 6 名航天員，其核心任務是進行對地觀測和太空實驗。

“禮炮1號”空間站。

空間站由軌道艙、服務艙和對接艙三個主要艙段組成，包括主控制系統、方位與運動控制系統、發動機姿態與機動控制系統、遠距離通信系統、電源系統、生命保障系統等, 並裝有各種試驗、照相攝影和科學實驗等設備。為了實現太空對接和載人運輸，“禮炮1號”設有一個飛船對接口。在軌期間,“禮炮1號”空間站與“聯盟 11號”載人飛船成功對接, 3位航天員進入空間站工作生活24天, 完成了植物種植等一系列醫學和科學實驗。此後至1977年蘇聯又相繼發射了“禮炮2號”至5號 4 個空間站，這些都屬於第一代空間站。第一代空間站以技術探索為主，只配備了一個對接口，所攜帶的氧氣、燃料和食品等物資都比較有限，航天員在空間站駐留時間比較短，而且空間站在軌運行壽命也比較短。雖然有一些不足之處，但第一代“禮炮”系列空間站的成功標誌着載人航天已經從規模較小、飛行時間較短的載人飛船，轉向規模較大、運行時間較長的空間應用探索試驗階段,為後續的空間站建設提供了寶貴的經驗。不久之後，蘇聯研製了容積更大、結構更復雜的第二代空間站——“禮炮6號” 和“禮炮7號”。“禮炮6號”空間站於1977年9月29日發射，1982年7月 29 日墜毀，在軌1764 天, 繞地28024 圈，飛行距離約11億公里。“禮炮6號”由過渡艙、工作艙和中間室等3個密封壓力艙以及科學實驗儀器艙和兩個非密封艙組成。“禮炮6號”先後成功對接19艘“聯盟”號和4 艘“聯盟 T”號載人飛船以及 12 艘“進步”號貨運飛船, 共有蘇聯、波蘭、東德、古巴等9個國家16批合計33名航天員進站工作683天，出艙活動3次，其中兩名航天員列奧尼德·波波夫和瓦列裏·柳明創造185天飛行記錄。在軌運行期間，“禮炮6號”完成了大量科學觀測、地球資源觀測、人體生物醫學研究和技術實驗。此外，還進行了大量半導體、晶體生長實驗和用結晶爐及合金爐進行的金屬冶煉實驗。

“禮炮6號”空間站。

1982年4月19日，“禮炮7號”空間站發射入軌道，5月13日，“聯盟T-5”號飛船載航天員別列祖瓦和列別多夫進入軌道並於14日與“禮炮7號”對接成功。“禮炮7號”運行期間，航天員基茨姆、索洛維耶夫和阿特科夫創造了在軌時間237天的新紀錄，航天員進行了6次艙外活動，累計時間近23小時。航天員共進行了涉及各個方面的120多項實驗，拍攝了1萬張地球和太空照片，極大地豐富了空間科學寶庫，取得了大量的成就。作為第二代空間站，“禮炮6號” 和“禮炮7號”配備了兩個個對接口，將載人與運貨分開, 可與“聯盟” 號系列載人飛船和“進步”號無人貨運飛船同時對接, 提高了燃料、水、食物和其他消耗品等物資的補給能力, 延長了空間站壽命和航天員在軌時間，也標誌着蘇聯空間站從基本工程研製向實用型的轉變。

承上啓下的“和平”

“和平”號空間站屬於蘇聯第三代空間站，項目計劃從1976年開始制定。“和平”號採用多用途軌道組合體結構，其核心艙於1986年2月20日發射，總長13.13米，最大直徑4.2米，總重20.4噸，由球形增壓轉移艙、增壓工作艙、不增壓服務-動力艙，增壓轉移對接器四個基本部分組成，可提供基本的服務、航天員居住、生保、電力和科學研究能力。核心艙共有6個對接口，可同時與多個艙段對接。“聯盟-TM”號載人飛船為“和平”號接送航天員，“進步-M”號貨運飛船則為“和平”號運貨。在隨後10多年內，通過一系列發射任務，“和平”號逐漸完成了主體的搭建，其間還經歷了蘇聯解體，後來的俄羅斯恢復了與美國的航天合作，“和平”號也因為和美國航天飛機計劃合作而修改了一部分建設方案（原計劃對接蘇聯“暴風雪”號航天飛機），新增了“光譜”號、對接艙和“自然”號三個艙段。“和平”號於1996年完全建設，全長87米，質量達175噸，有效容積470立方米，軌道高度400 千米。在運營期間，“和平”號空間站共駐留過28批主要考察組和數批訪問乘組，共完成78次艙外活動，進行了23000多次科學研究和試驗，共有來自12個國家的71人在“和平”號空間站工作過，完成了27項國際科學計劃，取得的數據指標遠超此前所有載人航天任務的總和。其中，航天員波利亞科夫連續飛行了438天，創造了單次飛行時間的世界紀錄。作為美俄國際空間站合作計劃的一部分，美國航天飛機與“和平”號空間站共進行了9次對接，進行了設備和航天員的交換，為建造和運營國際空間站積累了經驗。

“和平”號空間站。

多國共建的太空“結晶”

蘇聯解體後，美國與俄羅斯決定共建一個新的空間站，同時接受其他一些國家的加入申請，這便是標準的第四代空間站——國際空間站，該項目是一個由美國國家航空航天局、俄羅斯聯邦航天局、歐洲航天局、日本宇宙航空研究開發機構、加拿大國家航天局和巴西航天局聯合推進的國際合作計劃。通過前期在“和平”號積累了足夠的經驗後，1998年11月20日國際空間站的第一個組件“曙光”號功能貨艙發射成功。時至今日，國際空間站已經成為一個寬109米、長73米、高20米、重達419噸、內部容積為916立方米的“巨人”，自從 2000 年 11 月 2 日首次載人任務以來，它已經連續載人飛行20多年。國際空間站已有16個艙體在軌，其中俄羅斯佔了5個，分別是：“曙光”號工作艙“曙光”號工作艙是國際空間站的第一個組件，由俄羅斯赫魯尼切夫空間中心和美國波音公司共同研製而成。其中赫魯尼切夫中心負責貨運艙的設計、生產和試驗。“曙光”號重量為24.2噸，長13米，內部容積約72立方米，可以在不補充燃料的情況下連續飛行430晝夜。“曙光”號作為作空間站的基礎，能提供電源、推進、導航、通信、姿控、充壓的小氣候環境等多種功能。其由“和平”號空間站上的“晶體”艙演變而來，設計壽命13年，電源最大功率為6千瓦，裝有可接4個航天器的對接件。

國際空間站。

“星辰”號服務艙“星辰”號服務艙由俄羅斯承建，是國際空間站的核心艙，長13米，寬30米，重19噸，造價為3.2億美元，於2000年7月12日送入太空，當月26日與國際空間站聯合體對接。服務艙由過度艙、生活艙和工作艙等3個密封艙和一個用來放置燃料桶、發動機和通信天線的非密封艙組成。生活艙中設有供航天員洗澡和睡眠的單獨“房間”，艙內有帶冰箱的廚房、餐桌、供航天員鍛鍊身體的運動器械，並設計有14個舷窗。“星辰”共有4個對接口，可用於接待載人飛船或貨運飛船，另外配有定位和電視聯繫系統，可保障服務艙與俄羅斯科羅廖夫地面飛行控制中心和美國休斯敦地面飛行控制中心的直接聯繫。“碼頭”多功能對接艙“碼頭”多功能對接艙由俄羅斯“能源”火箭航天公司研製，重約4噸，體積為13立方米，於2001年9月17日安裝到國際空間站，主要用於增加國際空間站與地面間的貨物、人員運輸。“碼頭”對接艙一端與“星辰”號服務艙連接，另一端的對接裝置能與“進步”系列貨運飛船和“聯盟”系列載人飛船對接。對接艙的一側還有一個隔艙，當航天員穿上宇航服，調節好隔艙中的氣壓後，就可以打開隔艙門進行太空行走。“探索”號小型實驗艙該艙段於2009年11月發射，其結構與“碼頭”對接艙類似，不過安裝的設備更為先進。按照俄方的説法，“探索”號可用於對接俄“聯盟”載人飛船和“進步”貨運飛船，並承擔空間站俄“星辰”號服務艙的部分功能，空間站航天員也能從“探索”號出艙進行太空行走。但“探索”號的主要用途還是科學試驗，它將增加空間站內俄方科學試驗的數量。“黎明”號小型實驗艙“黎明”號小型實驗艙在2010年5月由美“阿特蘭蒂斯”號航天飛機運送至國際空間站，長約7米，重約78噸，主要用於科學實驗。

走向何方？

隨着時間的推移，國際空間站疲態漸露，多次漏氣就反映了老化的問題。俄羅斯副總理鮑裏索夫當地時間4月18日表示，鑑於國際空間站（ISS）已經嚴重老化，空間站運營合約也將於2024年到期，俄羅斯計劃自2025年起退出該項目，並着手建造自己的空間站。俄羅斯計劃在今年7月15日用質子-M運載火箭發射“科學”號多功能實驗艙，用於擴展國際空間站的俄羅斯艙段，這是自2011年國際空間站完全建成後，俄羅斯首次部署大型艙段，而且一旦國際空間站退役，“科學”號可能成為俄羅斯空間站核心艙，在其基礎進行擴展。

製造中的“科學”號多功能實驗艙。

該艙段從1995年開始建造，作為國際空間站第一個模塊“黎明”號艙段的地面備份。2004年，俄羅斯決定節約資金為國際空間站建造一個新艙，並將“備份”改裝為完全的飛行模塊。“科學”號長13米，直徑4.11米，質量20.3噸，氣密空間70立方米。內部安裝有多種新的補充設備，將為科學實驗開展提供有利條件，利用其發動機可以對國際空間站進行姿態控制。該艙段還將取代“碼頭號”成為新的節點艙，提供貨運飛船和實驗艙的對接泊位。據悉，“科學”號將為第三名俄羅斯航天員配置兩個牀位以及空間站內的第二個廁所（“星辰”號服務艙配有2個休息室和一個廁所）。“科學”號原計劃2007年發射，但經費問題、技術原因和政治等原因一再推遲。如果國際空間站退役，以“科學”號為基礎的俄羅斯空間站將出現在世人面前。2020年，俄羅斯能源火箭航天集團公司提出建造新軌道空間站的構想，其建設計劃將分為兩個階段進行。第一階段在2025~2026年建成由核心艙、節點艙和氣閘艙組成的空間站，內部空間可容納2名航天員生活和工作。第二階段在2026~2028年再為空間站補充4個艙，將內部空間擴展到464立方米，最多能容納4名航天員在裏面生活和工作。以“科學”號為基礎建造自己的空間站可行性還是非常高的，只要再發射幾個艙段就可以建成類似“和平”號的組合式大型空間站。目前，制約俄羅斯建造自己的空間站最大的障礙還是錢的問題。這幾年，俄羅斯經濟不景氣，不少航天項目都沒有按計劃推進，比如“安加拉”系列火箭、“月球”-25探月項目等，提出的載人登月、重啓航天飛機更是紙上談兵。因此，俄羅斯能否順利建造空間站只能由時間給出答案。