陈蓝:中国空间站梦想成真,未来有四大期待

来源:观察者网

2022-11-02 07:52

陈蓝

陈蓝作者

航天爱好者,英文电子杂志“Go Taikonauts”创办人之一

【文/ 观察者网专栏作者 陈蓝】

2022年10月31日下午3点37分,海南文昌卫星发射场,期待已久的长征五号B遥四火箭在万众瞩目下点火升空。约8分钟后,它携带的梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。

长征五号B成功发射梦天实验舱(图源:新华社)

梦天实验舱是中国空间站第三个舱段,起飞重量约23吨。它和7月发射的问天实验舱类似,主要用于空间科学与应用实验。不同的是,问天舱有一个人员进出的气闸舱,而梦天则配备了一个货物专用气闸舱,用于货物自动进出舱,为舱内外科学实验提供支持。

梦天实验舱目前已与空间站组合体交会对接。完成相关功能测试后,梦天实验舱将按计划实施转位,形成一个T字母形状的组合式空间站。

国外天文爱好者拍摄的中国空间站演变及和国际空间站对照照片(图源:Philip Smith)

梦天实验舱的发射,是延续长达30年的中国载人航天工程三步走计划的收官之作。1992年,中国启动载人航天921计划时,就制定了这个三步走的宏伟规划。我们来简单回顾一下。

第一步,突破载人航天,初步掌握载人航天技术。2003年10月15日,杨利伟乘坐神舟5号飞船进行了21小时23分钟的轨道飞行。接着,神舟6号7号逐步延长飞行时间,完成了两人和三人机组飞行,实现了出舱活动。完成这些任务,我们用了15年时间。

第二步,发射小型空间实验室,实现短期驻留飞行能力。2011年,中国成功发射天宫一号目标飞行器,紧接着神舟8、9、10三艘飞船两个机组到访天宫一号。2017年,天宫二号空间实验室、天舟一号货运飞船和神舟11号载人飞船相继发射,中国航天员单次留空时间记录增长到30天。在这个阶段,我们掌握了单舱段小型空间站的建造发射和运行、交会对接、太空货船等技术。

第三步,发射大型模块化空间站,实现长期驻留飞行能力。为实现这一目标,中国研制了新一代航天运载工具(长征五号、七号)。2021年4月29日,中国空间站天和号核心舱发射上天。一年多后,2022年7月24日,问天实验舱发射成功。三个多月后的今天,梦天实验舱再传捷报。中国只花了一年半的时间,就完成了和平号级别的多舱段(模块化)大型空间站的建造和组装,创下了世界空间站史上的建造速度新纪录。

30年前的梦想,今天终于成真!

然而,中国空间站的建成不是故事的结束,而是新篇章的开始。中国空间站的设计寿命是10-15年。但按照和平号空间站和国际空间站的经验,我们空间站的最终寿命也一定会大大超期。在漫长的运行过程中,无疑会遇到很多困难和挑战,但有更多东西值得期待。

那么,我们能期待什么呢?

首先,期待中国空间站成为太空探索和科研创新的前哨基地,能引领国际、独领风骚。

中国空间站的设计目标是一个科学实验设施,一个太空中的国家实验室。但历史也告诉我们,无论和平号还是国际空间站,其科学成果都大大低于预期。我们对空间站的科学产出也应该有一个合理的预期。科学有其自身规律,科学突破需要天时地利人和。当然,期待肯定还是要有的,万一实现了呢?

图源:中国载人航天工程办公室

不过,相比纯科学实验,空间站更适合进行航天工程技术试验。它可以成为各种新概念、新技术、新材料的孵化器和验证平台。中国空间站本身就已经采用了很多首创的新技术,比如大型砷化镓柔性电池板、一体化的对接和气闸舱、展开式暴露平台、电推进轨道维持等。很快它们就会得到验证。这些成果应用到其他航天器中,能加速整个行业的技术进步。期待未来能有大量创新技术上空间站进行试验和验证。

空间站是地球之外人类目前仅有的基地,也是未来太空城市的雏形。从长期看,它将成为支持人类在近地轨道、地月空间乃至太阳系内活动的重要基础设施。中国即将发射的共轨巡天舱(太空望远镜)就是利用空间站来支持其运行的首次尝试。我们期望中国空间站支持的共轨航天器越来越多,让我们的空间站成为国际上独一无二的“航天母舰”。我们也期望它能成为试验新型天地运输系统的目的地、探索月球和火星的试验场和出发地。

第二,期待中国空间站成为提升中国形象、激励青少年、提高全民科学素质的“营销达人”。

中国空间站已经是中国最具价值的品牌之一。借空间站这个顶级流量网红来营销国家、营销科学,应该是空间站最有意义也可能也是最有效的一项工作之一。

最简单的做法,就是在空间站上安排更多面向大众的活动、发布更多空间站有关的信息。太空课堂、太空采访、视频直播、高清照片……这些优质资源应该免费开放。让它们最大程度地流传,才能起到最有效的作用。期待有一天,全世界的青少年谈起太空,就会打开中国空间站直播,而不是马斯克的星舰直播。全世界的平面设计师,想用太空和空间站的照片,就会去CNSA官网,而不是从NASA下载。

中国空间站上拍摄的高清太空及地球景色(图源:聂海胜)

空间站也天生具备事件营销能力。吸引眼球的事情太多了。我们期待未来十多年中,不断出现的新事物能使空间站话题一直保持热度。比如,仅仅航天员人选这个事情就会带起热度。第一位科学家/工程师航天员、第一位港澳台航天员、第一位少数民族航天员、第一位残疾人航天员、第一位中国太空游客,我们期待每一次都会掀起一股航天和科学热。

让过去30年投在载人航天工程上的巨额资金充分发挥它的二次价值,是真正的事半功倍。

第三,期待中国空间站成为国际合作大平台。

从建设伊始,我国就对外宣布,中国空间站开放国际合作。2016年,中国便和联合国外层空间事务办公室合作,在世界范围内征集和遴选上中国空间站进行的实验。2019年,中国和联合国在维也纳共同宣布,来自日本、印度、巴基斯坦、德国、法国等17个国家的9个项目入选。我们期待这些实验装置如期送上中国空间站,实验顺利进行。

大家都很关心谁会是第一位登上中国空间站的外国航天员。2017年,欧洲航天局的德国航天员马天和意大利女航天员萨曼莎(就是近日在国际空间站推特发《兰亭集序》名句的那位)来中国训练,成为热议对象。但此后中欧载人航天合作因政治原因终止,他们上中国空间站的可能性微乎其微。

近来网传挪威的Tricia Larose博士将上中国空间站完成她的肿瘤实验,但这多半也是误传。她的实验入选了上述联合国组织的遴选。但实验入选并不需要科学家本人登上空间站。从目前比较可靠的信息来源看,这个第一很可能归巴基斯坦。但也不排除中俄合作突然加速。不管怎样,期望这一天早日到来。

德国航天员马天和意大利女航天员萨曼莎在中国训练(图源:国防时空)

合作实验和合作飞行是进一步合作的基础。早年有消息说意大利考虑发射一个舱段到中国空间站。但中国和西方政治关系近年不断恶化,此事恐怕暂时已不可能实现。

不过,欧洲科学家和工程师中不乏依然对中欧航天合作寄予希望的人。去年6月欧洲航天局发表的欧洲载人飞船方案中,就考虑了对接中国空间站。

美国希望和中国空间站合作的人也大有人在,比如发射主教(Bishop)气闸舱到国际空间站的Nanoracks公司创始人Jeffery Member。他在2017年来武汉参加商业航天大会时就表达了合作的意愿。但很遗憾,这些意愿在目前的政治环境下都已经变得不可能。我们只能期待下一次国际关系根本性的改变。

俄罗斯退出国际空间站后,中俄空间站合作空间很大。但这主要取决于俄罗斯的空间站决策和它的经济状况。俄罗斯一直有自建空间站的计划,从未放弃过。然而,它可能已经没有(甚至长期没有)这个经济实力了。也许哪一天它不得不和中国合作,依托中国空间站延续自己的载人航天活动。从技术上说,联盟飞船访问中国空间站没有多少难度。这倒是也可以小小地期待一下。

中国空间站和发展中国家的合作也有良好的前景。中国通过联合国向全球开放空间站的做法和美国挑选盟国加入合作的做法形成了鲜明的对比,受到了发展中国家普遍的欢迎。除了巴基斯坦,几个中东产油国对和中国进行航天合作也有很高的热情。沙特已经参与过中国探月任务,阿联酋则将在嫦娥七号上搭载自己的月球车。期待中国空间站第二批实验征集,也期待在空间站这个合作大平台上有来自发展中国家的惊喜。

最后,期待空间站成为推动商业航天的助推器。

在这方面,NASA也已经给我们做了示范。从买断硬件转为购买服务,从货运补给到载人运输,从开放太空旅游到接纳商业舱段(比格罗充气舱、主教气闸舱),应该说国际空间站的商业化尝试大多是成功的。我们没有必要重复发明轮子。网上有句话叫做“摸着鹰酱过河”(鹰酱指美国),在这里也是适用的。

去年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。这可以看作是一个类似NASA COTS(商业轨道运输服务计划,催生了货运龙飞船和天鹅座飞船)的尝试,也是一个很好的开端。如果国内商业航天公司能提供低成本的天地运输,那么空间站运行成本就会降低,从而反过来带动需求的增长。而规模的扩大,又进一步降低了成本。这样的良性循环无疑会促进技术创新和应用的成熟。期待早日看到中国的商业货运飞船。

除了“摸着鹰酱过河”,未来中国空间站的商业模式也完全可以自主创新。商业公司可以发射扩展舱段对接空间站,空间站提供供电、热控、供氧、通信等基础设施服务。商业公司也可以发射低轨共轨航天器,利用空间站作为维护基地。空间站作为太空基础设施提供公益性服务,只收取最低成本费用甚至免费,则可进一步鼓励商业航天活动。空间站服务的舱段和共轨航天器越多,空间站的作用和价值就越大。总之,想象空间很大,值得期待。

我们也可以期待中国空间站成为“太空酒店”的雏形。如果发射成本大大减低,太空旅游的市场规模就会指数增长。人类走出地球可能就从太空旅游开始,其意义和潜力无可估量。我们期待中国空间站有一天能对接一个试验性旅游居住舱,然后慢慢扩大规模,成为未来太空城市的起点。这个期待很科幻,很天马行空。但想象力是一切的开始,我们不能停止想象。

未来太空酒店想象图

梦天实验舱的发射和中国空间站的建成标志着中国载人航天进入了一个全新的历史阶段。从现在开始,我们已经和航天列强们并驾齐驱。我们已经驶入了未知的海洋。我们不知道前面将遇到什么,但未来一定是激动人心的。

因为未知,所以期待。

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责任编辑:陈轩甫
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