技術(shù)積累有底氣，俄軌道站初步設(shè)計(jì)通過(guò)鑒定

近日據(jù)俄媒報(bào)道，由俄羅斯能源火箭航天集團(tuán)提出的軌道站初步設(shè)計(jì)已通過(guò)鑒定。隨著國(guó)際空間站運(yùn)行壽命即將到期，美國(guó)、俄羅斯都在積極探索建造新的空間站。那么，俄羅斯對(duì)于軌道站有怎樣的構(gòu)想？建造方案經(jīng)歷了哪些變更？在建造獨(dú)立空間站方面，俄羅斯有怎樣的技術(shù)基礎(chǔ)？

更加聚焦本國(guó)需求

今年4月，俄羅斯能源火箭航天集團(tuán)公布了軌道站的最新構(gòu)型圖和在建艙段照片。俄羅斯計(jì)劃維持運(yùn)行國(guó)際空間站本國(guó)艙段至2028年，之后軌道站將替代國(guó)際空間站俄羅斯艙段，承擔(dān)空間應(yīng)用和研究的任務(wù)。相比國(guó)際空間站，新軌道站更加聚焦俄羅斯本國(guó)需求，為保障國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)利益發(fā)揮作用，并成為俄羅斯空間研究和征服宇宙的前哨。

俄羅斯軌道站構(gòu)型圖

軌道站規(guī)劃了7種類(lèi)型艙段，分別是實(shí)驗(yàn)兼核心艙、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)艙、商業(yè)游客艙、氣閘艙、非加壓平臺(tái)艙、節(jié)點(diǎn)艙、充氣艙。此前，俄羅斯航天集團(tuán)總裁提出建議，邀請(qǐng)金磚國(guó)家伙伴為軌道站建造獨(dú)立的專(zhuān)用模塊，并得到多國(guó)回應(yīng)。

在組成結(jié)構(gòu)方面，俄羅斯軌道站采用模塊化、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，計(jì)劃2027年發(fā)射首個(gè)艙段，2032年完全建成。軌道站采用統(tǒng)一、可替換的模塊，單個(gè)艙段壽命到期后可直接替換，通過(guò)迭代更新，實(shí)現(xiàn)空間站長(zhǎng)期服役。

在運(yùn)行軌道方面，國(guó)際空間站的軌道傾角是52°，只能觀測(cè)到俄羅斯5％的地域。俄羅斯軌道站計(jì)劃運(yùn)行在近極地的97°軌道傾角，對(duì)全境遙測(cè)覆蓋更好，而且獲得光照時(shí)間更長(zhǎng)，可以有效解決空間站供電問(wèn)題。

未來(lái)，軌道站將配備多種光學(xué)和雷達(dá)觀測(cè)設(shè)備，以及檢測(cè)外層空間的儀器。它將運(yùn)行在太陽(yáng)同步軌道上，具備更高的觀測(cè)效率，1天即可拍遍全球。軌道站將涵蓋對(duì)地觀測(cè)、軍事偵察、科學(xué)研究、太空旅游等大多數(shù)空間應(yīng)用領(lǐng)域，充分發(fā)揮效益，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供更大幫助。

在空間實(shí)驗(yàn)方面，軌道站將為俄羅斯空間科學(xué)研究提供嶄新平臺(tái)，創(chuàng)造無(wú)菌、微重力、真空，以及超太陽(yáng)光輻射等珍貴的空間實(shí)驗(yàn)環(huán)境，支撐俄羅斯在材料科學(xué)、流體物理、天體物理、航天生物學(xué)、航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的探索研究，促進(jìn)科技發(fā)展。

在航天員在軌支持方面，俄羅斯航天員可能不會(huì)長(zhǎng)期駐留在軌道站，一方面是因?yàn)橄蜍壍勒咎峁┧⑹澄锖脱鯕獾某杀痉浅８甙?；另一方面是因?yàn)檐壍勒镜娘w行軌道有部分超出地球磁層，增加輻射劑量，限制了航天員的飛行時(shí)間。

航天員可能以每年停留幾個(gè)月的方式，幫助科學(xué)家開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，更換機(jī)柜。而在更遙遠(yuǎn)的未來(lái)，俄羅斯軌道站還可能用作中轉(zhuǎn)站，幫助航天員拓展前往月球或火星的任務(wù)。

建設(shè)途徑迭代前進(jìn)

俄羅斯是國(guó)際空間站建設(shè)運(yùn)營(yíng)的主要力量，國(guó)際空間站第一個(gè)組件是俄羅斯制造的曙光號(hào)功能艙。2005年，俄羅斯審議通過(guò)《2016～2025年聯(lián)邦航天計(jì)劃》，將空間站建設(shè)劃分為2個(gè)階段：在2010年建成由5個(gè)艙段組成的國(guó)際空間站俄羅斯部分，在2015年建成全部8個(gè)艙段。

該規(guī)劃的第一階段如期完成，到2010年底，俄羅斯發(fā)射并運(yùn)行了曙光號(hào)功能艙、星辰號(hào)服務(wù)艙、碼頭號(hào)對(duì)接艙，以及搜尋號(hào)和黎明號(hào)兩個(gè)小型研究模塊，它們占據(jù)了國(guó)際空間站“半壁江山”。

然而，受航天工業(yè)衰弱影響，以及經(jīng)濟(jì)難以支持，第二階段建設(shè)計(jì)劃中的科學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)艙直至2021年才發(fā)射升空，連接國(guó)際空間站，用于改善俄羅斯航天員的工作生活環(huán)境，提供更好的太空實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。

與此同時(shí)，隨著國(guó)際空間站在軌運(yùn)行時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，資源逐漸枯竭，安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)不斷增加，俄羅斯維持國(guó)際空間站的費(fèi)效比也變得越來(lái)越差。一方面空間站的設(shè)施設(shè)備陳舊落后，影響實(shí)驗(yàn)開(kāi)展；另一方面，航天員在軌工作期間，用于維修維護(hù)的時(shí)間大幅超過(guò)開(kāi)展空間實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用的時(shí)間。俄羅斯開(kāi)始考慮退出國(guó)際空間站，建設(shè)本國(guó)空間站。

俄羅斯最初計(jì)劃繼續(xù)發(fā)射新艙段連接國(guó)際空間站，在國(guó)際空間站停止運(yùn)行后，俄羅斯以科學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)艙承前啟后作為新的核心艙，建成由5個(gè)艙段組成的新空間站，可容納3名航天員長(zhǎng)期駐站。

不過(guò)這個(gè)方案很快就發(fā)生變更。2022年8月，俄羅斯在“軍隊(duì)-2022”國(guó)際軍事技術(shù)論壇上，首次公開(kāi)展示擬建造的軌道站實(shí)體模型。

這代表未來(lái)空間站建設(shè)模式發(fā)生重大變化，將另起爐灶，重新建設(shè)。這種途徑有利于吸納最新科技成果，讓軌道站起點(diǎn)更高，面向未來(lái)任務(wù)提供更多可能性。

此次軌道站初步設(shè)計(jì)通過(guò)鑒定，表明俄羅斯空間站建設(shè)方案基本確定，將進(jìn)入新的發(fā)展階段。俄羅斯計(jì)劃于2024年大規(guī)模開(kāi)展軌道站建設(shè)工作，2027年投入使用，實(shí)現(xiàn)從國(guó)際空間站到俄羅斯軌道站的平穩(wěn)過(guò)渡，確保本國(guó)在載人航天領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

開(kāi)啟載人航天新篇章

蘇聯(lián)與俄羅斯在載人航天，特別是空間站技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)世界領(lǐng)先地位。1971年，蘇聯(lián)發(fā)射人類(lèi)第一座空間站“禮炮1號(hào)”，標(biāo)志著載人航天從規(guī)模較小、飛行時(shí)間較短的載人飛船進(jìn)入規(guī)模較大、運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的空間應(yīng)用試驗(yàn)階段，人類(lèi)對(duì)空間的探索和開(kāi)發(fā)能力進(jìn)一步加強(qiáng)。

經(jīng)歷7座“禮炮號(hào)”的技術(shù)積累，1986年蘇聯(lián)開(kāi)始建造和平號(hào)空間站。它屬于第三代空間站，采用艙體組合式構(gòu)型，由6個(gè)模塊組成?！昂推教?hào)”歷經(jīng)10年建成，是當(dāng)時(shí)體積最大、技術(shù)最先進(jìn)、設(shè)施最完善、在軌時(shí)間最長(zhǎng)的空間站，在生物技術(shù)、材料加工、太空制藥、航天器系統(tǒng)等領(lǐng)域開(kāi)展了大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)和有益探索，取得了豐碩成果，并為國(guó)際空間站建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

過(guò)去20多年，俄羅斯是國(guó)際空間站建造運(yùn)行的關(guān)鍵支撐。2011年美國(guó)航天飛機(jī)全部退役后，俄羅斯承擔(dān)了人員和物資往來(lái)國(guó)際空間站的主要運(yùn)輸任務(wù)。此外，俄羅斯控制著國(guó)際空間站的推進(jìn)系統(tǒng)，提供空間站姿態(tài)和軌道維持服務(wù)。

可以說(shuō)，蘇聯(lián)/俄羅斯一直是推動(dòng)人類(lèi)空間站發(fā)展的主要力量，從1971年至今，幾乎每一年都有蘇聯(lián)/俄羅斯的航天員在空間站工作生活。隨著近地軌道載人航天進(jìn)入后國(guó)際空間站時(shí)代，俄羅斯也在積極突破，力圖保持在空間站領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位。

俄羅斯對(duì)新軌道站寄予厚望，稱(chēng)其“將代表一種不同的載人航天‘哲學(xué)’”。與此同時(shí)，俄羅斯著力推動(dòng)新型鷹載人飛船研制，飛船采用兩艙式設(shè)計(jì)，返回艙可重復(fù)使用，能容納4人進(jìn)行近地軌道或是深空飛行。飛船計(jì)劃今年首飛，2024年完成無(wú)人飛行測(cè)試，2025年開(kāi)展載人飛行。俄羅斯近期還啟動(dòng)了新一輪航天員招募工作，計(jì)劃招募6名候選人，他們成功通過(guò)考核后將成為航天員試驗(yàn)員。

俄羅斯的載人航天任務(wù)都是在哈薩克斯坦的拜科努爾航天中心進(jìn)行，基礎(chǔ)設(shè)施多為蘇聯(lián)時(shí)代建造。俄羅斯決心在本國(guó)領(lǐng)土上構(gòu)建全新的載人航天基地，包括在東方發(fā)射場(chǎng)建立新的運(yùn)輸系統(tǒng)、地面基礎(chǔ)設(shè)施，為航天員準(zhǔn)備綜合設(shè)施以及其他配套設(shè)施。

科學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)艙的發(fā)射運(yùn)行，也為俄羅斯鍛煉載人航天工程隊(duì)伍、解決技術(shù)和體制等方面存在的種種問(wèn)題提供了契機(jī)。俄羅斯正在充分利用剩余窗口期，打造面向未來(lái)的載人航天工程體系。（作者：楊詩(shī)瑞 圖片來(lái)源：俄羅斯能源火箭航天集團(tuán) 把關(guān)專(zhuān)家：中國(guó)航天科技集團(tuán)科技委副主任 江帆）