俄罗斯退出,国际空间站将进入生命末期,中

国际空间站在俄罗斯退出后,命运将如何?是会坠毁,还是能留在太空继续运行?俄罗斯部分作为国际空间站的运行基础,为国际空间站提供了推进动力、姿态调整等诸多重要功能,俄罗斯部分分离后,如果没有替代方案,国际空间站将很快进入瘫痪状态。受稀薄大气阻力的影响,国际空间站的高度将逐渐下降,一年内就会坠入大气层烧毁。那离开国际空间站的俄罗斯部分,结果又会如何?

国际空间站坠毁模拟图

空间站作为近地轨道上,可供人类长期活动的航天器,对太空科研有着重要的意义。目前在太空运行的,只有国际空间站和中国空间站两个空间站。俄罗斯近期宣布,将在年退出国际空间站,开始建造自己的空间站。随着国际空间站未来的不确定性,也许未来几年内,太空就只剩下中国空间站,妥妥的后来居上。

1、空间站发展史

早在年,就有科学家提出了空间站的设想。年,苏联的礼炮1号空间站成功发射,人类正式进入了空间站时代。此后10年,苏联又陆续发射了礼炮系列2到7号空间站,成为在轨运行空间站最多的国家。直到年,礼炮7号落入大气层,礼炮系列空间站才正式落幕。而苏联在礼炮系列空间站的运行中,积累了大量的建造、发射、对接、试验等方面的经验,苏联解体后,俄罗斯继承了这丰富的航天遗产。与此同时,美国也不甘落后,在年发射了天空实验室,运行6年后坠入大气层销毁。这些空间站都还处于发展初期,都还是单模块,对接口少,最多可以对接两个飞船或试验舱,扩展功能十分有限,宇航员也无法在上面长时间生存。

第三代空间站,俄罗斯的和平号空间站,其核心舱在年2月20日发射升空,成为首个人类可以长期居住的空间研究中心。和平号空间站采用积木式结构,此后数年,和平号空间站完成了在轨模块化组装。在和平号空间站运行的15年里,先后接待了美国、德国等十几个国家的62名科学家,取得了大批的科研成果。和平号空间站多模块的设计和对接组装经验,为后来国际空间站的运行提供了宝贵的经验。年,和平号空间站重返大气层自毁。

和平号空间站

经过前三代空间站的运行,一个很大的问题暴露出来。空间站的研发、制造和维护成本高昂,哪怕是美国、俄罗斯这样的大国,都不堪重负。于是,在太空探索上,美国和俄罗斯放下政治成见,开始合作筹备国际空间站。年,美国、俄罗斯、加拿大、日本等16个国家开始联合建造国际空间站,出于对中国的航天技术封锁,中国被排除在外。不过此时,我国已经制定了载人航天“三步走”战略,计划通过发射无人和载人飞船、突破载人航天基本技术,最后独立建设空间站。

2、国际空间站结构

国际空间站是迄今为止,人类建造的最大的航天器,长米,宽88米,面积比标准足球场还要大。国际空间站加压空间达到了立方米,就像一个漂浮在太空的五居室房子,最多可同时容纳11名宇航员在里面长期生活。国际空间站的整个建造过程需要超过50次太空飞行和组装,复杂程度前所未有。

国际空间站采用的是桁架挂舱结构,主要分为两大部分:俄罗斯轨道段由俄罗斯运营,主要包含曙光号功能货舱、星辰号服务舱、码头号对接仓、探索号小型试验舱和晨曦号小型试验舱。美国轨道段由美国和其他国家运营,主要包括团结号节点舱、命运号试验舱、寻求号气密舱、和谐号节点舱等。这些模块由各参与国建造完成后,由航天飞机或运载火箭送入太空,进行组装。自年开始建造,到年完成建设全面投入使用,整个建造组装过程花费了十余年。

国际空间站结构图

最先发射升空的是俄罗斯的曙光号功能货舱,这也是国际空间站的基石。曙光号自带太阳能板,可以提供自身运行所需的电力。曙光号设计有四个对接口,可对接4个航天器。后来发射的各个模板都是通过曙光号对接口进行扩展的。曙光号还有一个重要功能,就是对接进步号货运飞船,抬升国际空间站的高度。

在曙光号功能舱进入轨道后,年12月4日,美国发射了团结号节点舱和曙光号进行对接,团结号主要用于储存货物和调节电力,是国际空间站的纽带,有6个对接口,用于连接各主要舱段。后来美国、欧洲等国发射的舱体都是通过这个节点舱进行连接的,这些舱体主要以试验舱为主。

年7月,俄罗斯的另外一个重要舱体,星辰号服务舱完成发射,并与曙光号对接。星辰号服务舱是宇航员生活和工作的主要场所,由过渡舱、生活舱和工作舱等3个密封舱,和一个用来放置燃料桶、发动机和通信天线的非密封舱组成。并配有2个主引擎和16个姿态发动机,可以用于抬升国际空间站的高度和调整姿态。星辰号服务舱也自带太阳能板,可以实现电力自给。

从国际空间站的构造上看,如果俄罗斯部分进行分离。美国和其他国家部分将失去推进动力、姿态调整、工作生活区域以及部分的货运对接口,而动力和姿态调整恰好是其他舱段无法弥补的。尽管美国的天鹅座货运飞船具备推进能力,但是其对接口在空间站的中部,可以抬升高度,但对调整姿态作用不大。这样就需要发射更多的飞船来进行弥补操作。而美国的航天飞机已经在年退役,现在到国际空间站都要依靠俄罗斯的联盟号飞船,在国内只有SPACEX勉强可以使用。如果美国要在2年的时间里完成这些弥补,投入将是天文数字。

而俄罗斯部分,离开国际空间站后,主要损失的是电力供应。不过好在曙光号和星辰号都自带太阳能板,省一省勉强能够支撑。

尽管如此,分家后俄罗斯舱段日子也不会太好过。国际空间站在设计时就是相互配合协同的,离开了任何一个核心舱段,它的运行意义都会大打折扣。至于俄罗斯是否真的会退出,我们拭目以待。

3、中国空间站

国际空间站的主要参与方,本就不在一个阵营,虽然合作之初就明确了不把政治带入太空,但实际合作中还是磕磕绊绊。在他们艰难地维系国际空间站运行的过程中,年4月29日,中国空间站的天和核心舱升空,中国空间站正式上线。中国空间站由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、载人飞船和货运飞船5个模块组成,除了梦天试验舱还未发射组装外,其他模块都已正常运行。

中国空间站结构图

虽然中国空间站在规模上不如国际空间站,但是基本功能一样不少,足以满足未来的太空科研的需要。与国际空间站不同的是,中国空间站向联合国所有会员国开放合作,目前已有17个国家、23个实体的9个项目,成为中国空间站科学实验首批入选项目。不过当初封锁中国的美国,应该不会厚重脸皮来寻找合作吧。

风水轮流转,国际空间站的问题就留给美国去苦恼吧。我们静待中国空间站独翔太空。科技没有国界,你在封锁别人的时候,也许别人反而创造出更牛的东西。在科研上,也许没有经验主义的羁绊,才是最好的创造力源泉。

中国空间站


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