国际空间站的未来将会怎样

The International Space Station is seen in this view from the space shuttle Discovery after the undocking of the two spacecraft in this photo provided by NASA and taken March 7, 2011. Astronauts aboard the space shuttle Discovery prepared on Tuesday to bring NASA's most-traveled spacecraft back to Earth, wrapping up its 39th and final mission. REUTERS/NASA/Handout (UNITED STATES - Tags: SCI TECH) FOR EDITORIAL USE ONLY. NOT FOR SALE FOR MARKETING OR ADVERTISING CAMPAIGNS. THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. IT IS DISTRIBUTED, EXACTLY AS RECEIVED BY REUTERS, AS A SERVICE TO CLIENTS
The International Space Station could cease operations in 2024.Image: REUTERS/NASA/Handout
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国际空间站(ISS)的组装工作始于1998年,并于2011年完成,参与方共五个:加拿大、欧洲、日本、俄罗斯和美国。

最初计划仅运行至2020年,但2014年美国决定将其寿命延长至2024年。此后俄罗斯提议将国际空间站的寿命进一步延长至2028年,美国国家航空航天局(NASA)似乎也准备接受这一新的延期方案。

然而,2017年美国的太空政策发生重大变化,白宫重新设立了一个高级别机构,国家航天委员会(NSpC),由副总统担任主席。白宫的新优先事项是在2020年代重返月球,作为迈向2030年代火星任务的一步。

为了给这一新战略腾出资金,NSpC倾向于让国际空间站于2025年结束使命。与国会达成的妥协可能会促成在2025年后对国际空间站进行有序过渡的决定,即从当前配置转变为公私合作伙伴关系(PPP)模式,全部或部分重复利用现有组件。

在这一过渡进程结束时,可能会出现一个或多个公私合营的空间站,在近地轨道(LEO)上或多或少以商业方式运营。这种方案还意味着,目前拥有并运营国际空间站的航天机构将成为私营太空站的客户,以公私合作的方式购买服务。

如果该方案在经济上不可行,国际空间站可能最终退役。其结构将以受控方式坠入地球大气层,使其在大片海洋上空燃烧殆尽。无论如何,国际空间站都将为令人瞩目的遗产,惠及研究与国际合作。

2018年初,正在进行的任务是第54次远征(Expedition 54),这是永久性国际空间站六名宇航员机组的第54轮轮换。NASA有一份庞大的实验清单,这些实验将受益于国际空间站寿命的再延长数年。例如,阿尔法磁谱仪(AMS),即NASA的粒子物理探测器,正在一种地球上无法实现的环境中研究暗物质。

国际空间站之后会发生什么?

在2016年10月为期两天的国际个人与商业航天研讨会上,国际空间站退役问题是主要议题之一。当时任NASA负责人的查尔斯·博尔登宣布,私营公司很快将有可能与国际空间站对接模块,这印证了一种预期:未来将转向由私人出资的国际空间站载人任务和飞行任务,并可能在国际空间站退役后发展商业空间站。

事实上,私营主体参与太空活动的基础已相当成熟。美国太空技术公司Bigelow Aerospace已经研制出居住舱,即可扩展式居住舱(Bigelow可扩展活动模块,简称BEAM),能够提供辐射与热防护,并作为宇航员在太空中开展工作的设施。

首次发射于2016年4月,由SpaceX的龙飞船CRS-8执行前往国际空间站的补给任务,这代表了私营主体朝着在太空中建造替代“空间站”迈出的第一步。

其他私营企业,如Orbital Sciences、洛克希德·马丁和Sierra Nevada Corp,都在研发将用于未来任务的新技术,而Axiom Space正寻求在2020年前建成全球首个私营、国际性商业空间站——即Axiom国际商业空间站。

商业空间站的支持者指出,这将显著降低各国航天机构的成本。航天机构更希望能以相对可承受的价格租用可扩展的轨道居住舱——例如,一次为期一至两个月的访问或许仅需100万美元。国际空间站的研发成本超过1000亿美元,而BEAM的建造成本为1780万美元。

此类成本降低可使经验和财力较弱的国家更容易进入太空探索领域。私营空间站不仅可以作为科学研究的基地,还可以成为前往月球或火星者的枢纽,或支持小行星采矿公司等新兴太空主体的活动。由于成本降低的益处,用于空间站合作的公私合作伙伴关系也可能获得更多关注。

这些构想与美国联邦政府于2017年确立的新太空政策框架高度契合。

但各国也在为国际空间站之后的时代做准备。例如,俄罗斯显然正在考虑建造自己的空间站,并可能在2024年后分离其国际空间站舱段,以建造一座新的俄罗斯载人空间站——名为俄罗斯轨道站(ROS)。俄罗斯航天局认为,建立一座自主空间站是其实现太空雄心的必要前提,包括建立月球基地。

此外,中国正计划建造自己的永久性空间站——天宫空间站。2016年10月,中国航天机构成功发射两名太空人(即中国宇航员的称谓)进入实验性太空实验室(天宫二号)。这些进展是中国实现其计划、完成2022年建成空间站这一目标的关键步骤。中国因美国拒绝而无法参与国际空间站合作。目前,中国的太空空间站计划是各国中最全面的之一,若天宫空间站成功建成,中国可能会挑战美国的主导地位。

在国际空间站之后的时期,外层空间研究活动可能出现碎片化,这将意味着一个国际联盟的解体,该联盟促成了工程师和科学家之间前所未有的合作,而参与者来自相互竞争的地缘政治大国——中国除外。国际空间站或许代表了冷战后合作的巅峰,并促进了工作方法和不同规范的共享与优化。在当前关系紧张的时期,美国与俄罗斯可能即将结束一个重要的合作阶段,令人担忧。

尽管如此,俄罗斯表示愿意将国际空间站的寿命延长至2024年之后,或可能成为NASA一项名为深空门户(Deep Space Gateway)(一个位于地月空间的小型类国际空间站设施)后续项目的合作伙伴,这为进一步的外层空间研究带来了希望。由美国、俄罗斯、日本、欧洲和加拿大的国际空间站同仁组成的国际航天器工作组(ISCWG),负责梳理新型深空探索计划的构想与技术细节,该计划预计将在2020年代启动。

欧洲航天局(ESA)表示有意扩大国际合作,无论国际空间站命运如何。欧空局设想建设一座月球基地,由来自世界各地的公共和私营机构组成的协作社群(即“月球村”)。月球基地距地球仅四天路程,将使科学家能够研究和测试一些技术,这些技术可助力开展前往更远目的地的探索,例如火星。

按照我们目前所知的国际空间站形态,它在十年后可能将不复存在,但它所开创的合作有望延续下去,甚至吸引更多私营和国家层面的参与者。未来,私营主体很可能会越来越多地填补国际空间站留下的空白,某些国家也将寻求建立自己的空间站。然而,仍有一些倡议似乎能够推动太空领域的国际合作,而这正是国际空间站的主要遗产之一,或许也是其最伟大的成就。

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