【中国太空计划】天宫到来——太空基地竞争掀热潮

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“天宫一号”及其后继计划为“天宫号”空间站的建立做了足够准备。(VCG)

21年前,中国没有申请加入“国际空间站”计划,这让中国一直被排除在外并转而在近年高歌猛进推进自己的空间站计划。对于这段历史,外界读解很多,维基百科的说法只是模糊地称是因为政治和技术原因,而中国官方则澄清说自己当初没有申请,是因为要坚持航天“独立自主”,而另有传言称中国表达了加入意愿但是被拒绝。

不管怎样,得益于强大国力的提升,当年排挤在国际空间站计划之外的中国,俨然成为今天最为热衷载人航天和深空探测和热衷制造“大动作”的国家,并有预测认为,“天宫号空间站”将成为目前唯一在轨运行的国际空间站的唯一“延续者”,承担未来2020年代最重要的人类空间站活动。

事实上,中国的空间站计划来源于1993年9月21日中共中央政治局常委会通过的“921-2空间站计划”(中国载人航天工程的一部分)。这一计划目前与“探月与深空探测计划”“高分辨率对地观测系统”“北斗导航系统”并为中国国家航天局的四大工程项目。根据这一计划,中国载人航天工程将分“三步走”:第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

截至目前,中国已经分别在2011年9月29日、2016年9月15日先后发射了两个先导试验型的空间站“天宫一号”目标飞行器和“天宫二号”空间实验室,并实现了神舟八号(无人)至十一号的4次交会对接试验,进行了大量的前期测试和经验积累,尤其是在轨对接和运载工具稳定性。2019年7月份,“天宫二号”完成既定任务,于19日受控离轨再入大气层。这等于是中国载人航天工程的第二阶段已经完成。

根据中国官方公布的信息,由于前述进展顺利,“天宫三号”计划废止,中国将在2020年前后直接发射“天宫号空间站”核心舱“天和号”,2022年再发射两个实验舱“问天号”和“梦天号”对接,从而形成“天宫号空间站”的“T”字体基本构型,并正式投入使用。

中国载人航天工程总设计师周建平2018年3月份称,空间站三个舱体均重达20多吨,可以进行空间生命和材料、微重力科学、基础物理、天文学等多领域的空间科学研究。目前,核心舱和实验舱的研制工作都在紧张进行,正处在初样研制阶段。

同年,2018年11月初,第十二届珠海航展开幕。“天和”空间站核心舱1:1实物模型首次呈现在展台上。作为未来的指挥控制中心,整个空间站核心舱全长接近17米,直径4.2米,包括节点舱、生活控制舱和资源舱3部分,有3个对接口和两个停泊口。对接口用于载人飞船、货运飞船及其他飞行器访问空间站,停泊口用于两个实验舱与核心舱组装形成空间站组合体,另有一个出舱口供航天员出舱活动。核心舱轴向长度16.6米,大柱段直径4.2米,小柱段直径2.8米,主要用于空间站的统一控制和管理,以及航天员生活,具备长期自主飞行能力,能够支持航天员长期驻留,支持开展航天医学和空间科学实验。

按照设计,核心舱额定乘员3人,乘组轮换时最多可达6人。每组航天员驻扎最长达6月后与下一组航天员进行轮替,达成长久不断续的空间常驻任务。这与正在运行的国际空间站相同。

此外,该空间站计划还包括备用的可拓展计划,可以根据需要在基本构型建成后继续在核心舱前端扩建三个舱体,组成空间站“十”字体的扩展构型。其中,扩展舱A后端与核心舱前端对接,扩展舱B和C与扩展舱A前端的左右处对接。载人飞船再对接于扩展舱的正前端。另可依据需求增配第二艘载人飞船以备紧急返回使用,对接于核心舱前端下方。长期乘航天员人数提高到3至6人。整体最大规模可达180吨。

“天宫号”空间站从搭建形成,到最后退役,预期寿命为10年,也即是说其服役时间将延续到21世纪30年代中期甚至更晚。而目前国际空间站的预期寿命最晚到2028年,保守估计到2024年。这意味着未来“天宫号”空间站将成为地球轨道上唯一的“现役”空间站。目前,负责国际空间站运营的6个国家和地区(美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧盟)均没有近期后续计划接续国际空间站的使命。

此外,美国宇航局公布了牵头各国2024年建立月球轨道空间站“深空门户”的计划。这意味着新一轮太空竞争将会上演。俄罗斯国家航天公司2017年9月份曾披露,俄美航天机构负责人已商定共同参与月球空间站建设。随后,俄罗斯方面多次就美国开设的条件进行过讨价还价,甚至警告说如果条件不变,俄罗斯可能自行制定月球轨道空间站建设计划,当然考虑进度可能会落后于“深空门户”,所以还是希望参与到这一计划中。不过,俄罗斯也就自己的替代计划。为了在国际空间站退役后依然保持在太空探索中的领先地位,俄罗斯宣布在2017年至2023年完成轨道导航组合暨实验设施,以主要用于支援未来的载人火星探索计划。

目前,中国方面并未“深空门户”表达过任何兴趣,也没有公布过自己的月球轨道空间站计划。

最后,日益崛起的商业公司开始在太空旅游方面寻找商机,太空俨然成为他们的冒险热土。Space-X和毕格罗太空公司(Bigelow Aerospace)已经在和国际空间站实现舱体对接合作,未来他们还要开发自己的空间站项目。

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