如何評價俄美同意在月球建新空間站名為「深空通道」?


2017年9月27日,在澳大利亞召開的第68屆國際宇航大會上,美國與俄羅斯共同宣布將聯手在月球軌道建立一個叫做深空之門(Deep Space Gateway)的月球空間站。預計將有宇航員長期駐守,空間站將會作為探索太陽系乃至人類登陸火星的基地。

雙方目前已經簽訂了合作協議,然而這個月球空間站到底意味著什麼,究竟能實現么?

深空之門月球空間站藝術圖 ?NASA

從二戰結束直到冷戰結束,一直是蘇美兩國的軍備對抗和太空競賽將人類的航天探索事業推到一個又一個高潮,在蘇聯解體前人類便已探測過太陽系的任何一顆行星,更有12位宇航員代表人類踏上月球。

但事實上,雙方合作歷時已久。航天是一個無底洞的投資,以至於當時的世界兩大陣營都無法一直燒下去。軍備對抗和航天競爭在1972年宣布結束,是年5月,美國尼克松總統訪問蘇聯,雙方握手言和宣布暫停軍備競賽,簽署了在某種程度上決定人類命運的《削減彈道導彈條約》,雙方決定在人類太空開發中進行合作。

於是,被美國阿波羅計劃取消的第18號任務重新啟動,不過此次目標並不是月球,它在1975年7月17日和蘇聯的聯盟19號飛船在地表200公里的高度上對接成功,在1天 23小時的飛行後,二者隨後各自返回地球。

在打開艙門的那一刻,蘇聯宇航員阿列克謝·列昂諾夫與美國宇航員托馬斯·斯坦福德緊握雙手,這是人類歷史上最偉大的時刻之一,標誌著太空競賽的結束,兩個超級大國開始了和平利用太空進程的可能性?NASA

但這次合作更多是表面上雙方各退一步,短暫握手言和,並未取得實質性進展。在僅僅合作一次後蘇美又掀起了新一輪競爭,尤其是美國里根總統上台後1983年又提出星球大戰。到了蘇聯最終競爭不過解體之後,俄羅斯國力大減無力承擔龐大的航天項目,和美國就自然而然走上了合作開發太空的道路,最典型的就是後來的太空梭-和平號計劃。

和平號對接亞特蘭蒂斯號太空梭 ?NASA

在1986-2001的15年間,美國的太空梭曾經11次造訪和平號空間站,雙方宇航員收穫了大量科研成果,彼時二者結合的畫面也成為航天歷史上的經典圖片。

這種良好的合作關係後來一直延續下去,直到今天。

在蘇聯發展和平號空間站時,美國也在計劃發展自家的自由號空間站(Freedom)。隨著和平號空間站設備老舊,存在超過1000 個無法解決的問題,俄羅斯也無力再繼續承擔下去維修成本,只得讓其墜回地球。

而與此同時,俄羅斯計劃發展的和平號二代與美國計劃的空間站方案一拍即和,雙方直接握手同意雙方共建一個空間站,同時接受世界上主要國家加入的申請,這個方案便是自1998 年運行到今天的國際空間站。

國際空間站全景圖,它如今的大小不亞於一個大型的足球體育館 ?NASA

因此,從40年前的第一次合作直到未來的月球空間站,雙方合作有著非常好的延續性,但本次項目雙方各自的出發點到底如何呢?

我們先想一想,建立一個月球空間站需要哪些條件?

可以把它們區分為兩大類:硬體和軟體。我們分別解讀。

1. 硬體,包括四個部分:火箭、飛船、空間站艙段和地面控制站

a.火箭

這是核心中的核心。

人類歷史上僅有一個型號登月火箭,便是大名鼎鼎的土星五號,它也是阿波羅計劃和天空實驗室計劃的專用火箭,近地軌道的運力達到了驚人的140噸,地月轉移軌道運力也接近50噸,但在1974年天空實驗室項目結束後便從此退役。歷史上蘇聯的N1登月火箭項目失敗,美國的太空梭已經退役,蘇聯最強大的的能源火箭也在僅執行一次任務後宣布結束。

反觀目前全世界的重型火箭(以近地軌道運力來計),無論是目前最強大的美國德爾塔4重型(Delta IV heavy,29噸)、歐洲阿利亞納5(Ariane 5,21噸)、中國的長征五號(Long March 5,25噸)、美國Space-X的獵鷹9全推力(Falcon 9 Full Thrust,23噸),還是俄羅斯的安加拉A5(Angara,25噸)和質子-M(Proton-M,23噸),都最多只能用於發射艙段到月球,根本不可能實現載人登月。

太空發射系統,運輸能力將會超過土星五號和太空梭 ?NASA

而到目前,美國已經連續吞金高達180億美元的空間發射系統(Space launch system)終於測試完畢,將在2018年迎來首次發射。它的最終運力也將達到土星五號的級別,是目前全世界唯一一個能登月的火箭。

b. 飛船

美國曾經有過阿波羅飛船,而現在的新版登月乃至登火星飛船獵戶座(Orion)已經測試完畢,已經進行過兩次大規模軌道測試,一切正常,可以隨時發射。

獵戶座飛船是美國新一代登月登火星飛船,各項能力大幅超過阿波羅飛船 ?NASA

而從前蘇聯到俄羅斯從來沒有過載人登月飛船,其他國家更是為0,可以說獵戶座是目前唯一一個可能實現登月的飛船

c. 空間站艙段

國際空間站主體框架基本由美國和俄羅斯共建而來,俄羅斯之前獨立發射了8個空間站(7個禮炮號和和平號)可謂經驗豐富,因此此次合作俄羅斯應該繼續承擔部分空間站艙段的任務。

d. 地面控制站

雙方都在月球乃至深空通訊方面經驗豐富,貢獻應該相當。

2. 軟體,即技術和宇航員

雙方都有著豐富的載人航天和空間站運營經驗,宇航員數量也基本相當,因此雙方在這個層面也應該各有千秋。

那麼,該如何評價此次合作?

第一: 美國分攤風險

可以明顯看出,美國是此次任務最核心的需求—登月火箭和登月飛船—的絕對且唯一提供方,事關任務成敗。

但另一方面,NASA的航天經費目前占聯邦預算的比例已經降至歷史最低點,僅為0.44%,相比阿波羅時代的4.5%已經相去甚遠。太空發射系統和獵戶座更是極其昂貴,大大超出原來預算,導致NASA必須依賴其他財源支持。

正如國際空間站在俄羅斯之外,還要拉上日本、加拿大和歐盟等20多個國家,很大程度上就為了財務問題,也分攤風險。

因此,這次和俄羅斯共建有很大一部分處於此考慮,否則美國根本不需要俄羅斯幫助即可獨立完成此計劃。而且按照NASA的說法,他們也計劃繼續邀請日本、加拿大和歐盟等參與此項目。

參與國際空間站項目並派遣過宇航員的國家 ?NASA

第二:俄羅斯搭順風車

俄羅斯還保有世界第二的航天實力,但近些年國家陷入經濟衰退導致航天經費銳減,且由於技術問題(登月火箭和飛船)根本無力獨自完成載人登月任務。作為一個航天大國這可謂一生難以逾越的痛,而此次合作恰好給了俄羅斯一個絕佳的機會,俄羅斯終於可以實現曾經的目標,全面鍛煉一次工程和技術經驗積累,抵達月球。

從另一方面而言,此次合作談及的未來版本安加拉重型火箭和質子火箭,兩個火箭的背後母公司都面臨著俄羅斯航天投入逐漸減少的窘境。通過跟美國合作,無論是火箭項目繼續延伸下去的理由、還是來自該項目的資金投入,都對俄羅斯繼續發展下一代重型火箭乃至登月火箭有著深遠影響,是個足夠說服俄羅斯政客們批准此次合作的理由。

第三:潛在的風險

現在來看,太空發射系統和獵戶座飛船無論如何都會在登陸火星之前前往月球,但它們的開支都大幅超出了預期,未來維持一個長期駐人的月球空間站價格更是天價。考慮到月球空間站在未來太陽系和火星探測作為基地的意義比起地球空間站沒有優勢(距離實在太遠,維護成本過高),基本不太可能實現目前協議里說的長期駐人,短期項目(載人登月)的可能性比較現實。

而如果各國的載人航天經費投入假如繼續減少,比如運轉了20年的國際空間站都要宣布在2024年後退役了,那麼各國是否願意支持一個更加花錢的月球空間站,充滿了不確定性。

換句話說,如果世界經濟陷入衰退,或者美國俄羅斯政治關係惡化,這個項目取消的可能性也是存在的。

第四:中國參與的可能性

中國目前作為世界航天一極不可忽視,但我國由於美國法律(沃爾夫法案)的限制被嚴格排除在各種美國參與的航天項目之內,目測該法案短期之內不會輕易取消。而我國本身的航天經費投入就非常少,需要發展的項目卻很多,也無法大筆投資到這個月球空間站項目中。

隨著中美逐漸主導世界的格局正在形成,中國也有藉助這次項目成為破冰之旅的可能。

但無論是從美國的外在角度,還是從我國內部投資的角度,本次項目深入參與的可能性都不大,最多有所合作。

中國航天,還需要奮起直追,繼續努力!

哈哈哈,猝不及防推銷自己關於航天史的電子書!

部分內容來自:離開地球表面:一小時讀懂人類航天史


其實俄羅斯佔比很小。好像只負責氣閘艙部分。這個東西本身就是sls計劃中的一部分,就算沒有俄羅斯,美國和歐空局也會進行的。
國際空間站退役以後,美國能夠騰出很大一筆錢來進行這個計劃,這個東西基本是可以完成的,只是時間問題而已。


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