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陈蓝:国际大变局如何催化中俄空间站合作
第二个解决办法是研制一款重型转移飞行器,能完成20吨级航天器从45.6度到41.5度轨道,或10吨级航天器从51.5度到41.5度轨道的转移。目前世界上还没有这样级别的航天器。
笔者认为,和这个需求最接近的是中国的天舟货运飞船。如果将其加压舱取消,全部改为轻质储箱,那么其推进剂携带量有望从目前2吨提高到7吨以上。它和俄罗斯飞船/空间站舱段分别发射,由俄罗斯航天器主动对接,然后组合体进行轨道转移。
笔者按天舟主发动机315秒比冲估算,它正好能满足前面提出的需求。而20吨的舱段从51.5度到41.5度则需要两艘这样的转移飞行器。显然,这并非是一个经济上合理的方案。但如果未来它能进一步发展成可重复使用的太空拖船系统,即能主动对接另行发射的无动力廉价推进剂货船并实现补给,则还是颇具价值的。
天舟二号货运飞船(credit:中国航天科技)
有人可能会问,目前国际空间站上的俄罗斯舱段分家脱离后能不能对接到中国空间站?当然可以,但就像前面所述,80吨左右的俄罗斯舱段从国际空间站51.6度倾角轨道转移到中国空间站需要巨大的能量。俄罗斯的曙光号和星辰号经过二十多年使用已经老化,已经不值得花费巨资转移。
唯一值得转移的是最新发射的科学号(Nauka),也许还有十来年前发射的黎明号(Rasvet)。但目前并没有适合转移它们的航天器。即使基于天舟的太空拖船问世,即使只转移科学号和黎明号,也需要三艘拖船,代价很大。将分离出来的舱段当作独立空间站使用到最长寿命,同时向中国空间站发射新舱段,也许是更好的选择。
有一个小问题:对俄罗斯来说,中国空间站的倾角太低,41.5度轨道星下点覆盖不到俄罗斯国土,也覆盖不到美国阿拉斯加和加拿大。这对国土资源遥感和对地观察是不利的。这也是为什么俄罗斯一直热衷于极地轨道空间站的原因。
不过,对地观察只是空间站的一个次要功能。用空间站进行军事侦察则是一个过时的概念。这个任务无人卫星能完成得更好。就俄罗斯目前的状况,如果无力自建,那么必然要放弃一点东西。既然俄罗斯已经表达加入中国空间站的意愿,那么这不应该成为问题。
说了这么多,好像都是站在俄罗斯的角度。那么中俄空间站合作,俄罗斯舱段对接中国空间站,对中国有什么好处呢?
首先,作为第一个发射空间站的国家,俄罗斯长达半个世纪的空间站经验对中国极有价值。俄罗斯航天虽然已经大为衰落,但有些经验依然仅此一家。比如它至今仍保持着长达437天的太空长期生活纪录。中国未来的月球和火星探索就非常需要这样的经验。传授这些经验,现场实践要比听老师讲课有效得多。
其次,共享资源、互为备份、增加安全性。中俄空间站舱段有很多相同部分可互为备份,增加空间站的冗余,提高可靠性。比如供电、通信、对接口、气闸舱、停靠飞船(救生艇)、生命维持系统、食物等等,都能在原有基础上进一步提高冗余度。
即便未来俄罗斯段具备了独立能力,分离之后两个空间站共轨运行,也能提供相互支援和相互救援的功能。载人航天中人的生命始终占据最高优先级。紧急情况下,这些备份可能至关重要。
最后,中俄已经签约将共建月球科研站。载人火星登陆也是我们的目标。这些面向未来的探索是人类的共同事业,更需要国际合作。虽然俄乌战争把世界暂时分隔成两个阵营,但我相信这只是暂时的。中俄空间站合作让我们能积累更多国际合作经验,为未来的征途铺平道路。
总之,中俄空间站合作对双方都有利,我们乐见其成。但另一方面,我们也要关注和把控国际合作的风险。
上世纪九十年代,俄罗斯资金短缺导致国际空间站第一个舱段“曙光号”的完工和发射多次延迟,双方合作一度陷入困境,国际空间站险些流产。二十多年后,国际空间站又因为俄乌战争和俄美关系恶化而濒临解体。这颇具象征意义,也揭示了重大国际合作项目的脆弱性。
中俄虽然政治关系良好,但金融、经济、知识产权等造成的不确定因素始终存在。中俄在重型直升机、CR929宽体客机等项目上遇到的问题离开地球依然会出现。所以,在合作一开始就充分考虑双方的不同需求,做好最坏打算和备案,无疑是十分必要的。
理想的情况是,从单个俄罗斯舱段对接中国空间站开始,逐渐增加舱段,最后演变成能独立工作的组合舱段。需要的时候,它也能分离,成为和中国空间站共轨、具备相互支持和救援能力的自主俄罗斯空间站。这样的合作模式既保持了双方的独立性和自由度,又能相互支持,非常类似目前两国的政治关系。
总之,中俄空间站合作想象空间很大,潜力无穷,非常值得期待。
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- 责任编辑: 陈轩甫 
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