航天科普｜變數(shù)多多，商業(yè)空間站能否接國(guó)際空間站的班？

近期，美國(guó)宇航局宣布向藍(lán)色起源公司和航海家空間公司追加9950萬(wàn)美元資金，為商業(yè)低地球軌道目的地（CLD）研制商業(yè)空間站。無(wú)獨(dú)有偶，美國(guó)宇航局的航天安全咨詢小組曾表示，商業(yè)空間站的開發(fā)時(shí)間非常緊迫。后來(lái)美國(guó)宇航局又表示，如果商業(yè)空間站進(jìn)度不盡人意，將考慮讓國(guó)際空間站在2030年后繼續(xù)發(fā)揮余熱。從近期一系列報(bào)道來(lái)看，雖然美國(guó)宇航局想復(fù)制商業(yè)飛船的成功經(jīng)驗(yàn)，但美國(guó)商業(yè)空間站大概率要“跳票”了。

商業(yè)空間站：

美國(guó)宇航局的美好愿望

目前近地軌道運(yùn)行的兩個(gè)空間站，無(wú)論是美俄主導(dǎo)的國(guó)際空間站，還是中國(guó)建設(shè)運(yùn)營(yíng)的天宮空間站，都是政府航天機(jī)構(gòu)管理?？臻g站雖然是載人航天的標(biāo)志性里程碑，但它不僅建設(shè)費(fèi)用高，維持運(yùn)營(yíng)也要花費(fèi)大量的資金。美國(guó)宇航局已經(jīng)有了商業(yè)貨運(yùn)服務(wù)的成功案例，商業(yè)乘員運(yùn)輸項(xiàng)目中，SpaceX公司的載人龍飛船也表現(xiàn)相當(dāng)不錯(cuò)。2019年美國(guó)宇航局推出近地軌道商業(yè)化戰(zhàn)略，首先是在國(guó)際空間站上開展更多商業(yè)應(yīng)用，最終目標(biāo)是由商業(yè)公司研制和運(yùn)營(yíng)獨(dú)立的載人空間站。計(jì)劃未來(lái)國(guó)際空間站退役后，美國(guó)宇航局只作為客戶購(gòu)買商業(yè)空間站服務(wù)，這樣既省下研制運(yùn)營(yíng)空間站的大筆資金，又激勵(lì)商業(yè)航天能力的進(jìn)一步發(fā)展。這就是2021年公布的商業(yè)低地球軌道目的地（CLD）計(jì)劃。

比格羅空司的太空酒店概念曾風(fēng)行一時(shí)

美國(guó)是一個(gè)極度追求商業(yè)化的國(guó)家，商業(yè)空間站很符合美式價(jià)值觀。對(duì)于美國(guó)這個(gè)商業(yè)立國(guó)的國(guó)家來(lái)說(shuō)，商業(yè)空間站可不算標(biāo)新立異。早在商業(yè)低地球軌道目的地計(jì)劃正式提出前，美國(guó)比格羅公司就提出了建設(shè)商業(yè)太空酒店的設(shè)想。比格羅公司的BA330和BA2100大型充氣式太空艙模型在各種航天展會(huì)上吸引了無(wú)數(shù)人的目光，被視為載人空間站的發(fā)展方向。比格羅公司不僅收購(gòu)了充氣太空艙技術(shù)，還自掏腰包發(fā)射了起源Ⅰ號(hào)和起源Ⅱ號(hào)充氣式試驗(yàn)艙，并拿到美國(guó)宇航局的合同，研制了BEAM充氣式試驗(yàn)艙。BEAM現(xiàn)在還掛在國(guó)際空間站上進(jìn)行試驗(yàn)。遺憾的是新冠疫情嚴(yán)重打擊了比格羅家族的酒店主業(yè)，比格羅空間公司自2020年3月起就解雇了所有員工，已經(jīng)關(guān)門了。

比格羅空間公司并不是商業(yè)空間站的“獨(dú)苗”。國(guó)際空間站項(xiàng)目經(jīng)理邁克爾·蘇弗雷迪尼從美國(guó)宇航局退休后，2016年創(chuàng)立公理空間公司，雄心勃勃地進(jìn)軍商業(yè)載人航天，宣布將建造商業(yè)載人空間站。在商業(yè)低地球軌道目的地計(jì)劃正式提出前，作為國(guó)際空間站商業(yè)化的一部分，2020年2月28日，美國(guó)宇航局授予公理空間公司價(jià)值1.4億美元的固定價(jià)格合同，要求提供至少一個(gè)居住艙段，對(duì)接到國(guó)際空間站，專門用于開展商業(yè)應(yīng)用。公理空間公司計(jì)劃在國(guó)際空間站退役后將這個(gè)艙段分離，成為自由飛行的獨(dú)立空間站。2021年商業(yè)低地球軌道目的地計(jì)劃正式提出后，我們熟悉的航天公司老牌如洛·馬公司、波音公司、雷神公司、諾·格公司、通用動(dòng)力公司和空客航天公司，新貴如SpaceX公司、藍(lán)色起源公司、內(nèi)華達(dá)山脈公司等都群起響應(yīng)。美國(guó)宇航局推動(dòng)商業(yè)空間站的本意是好的，看起來(lái)美國(guó)商業(yè)公司也很積極，但未來(lái)美國(guó)的空間站真會(huì)百花齊放么？

尷尬的現(xiàn)實(shí)：

波折不斷“跳票”在即

美國(guó)宇航局的商業(yè)低地球軌道目的地計(jì)劃雖然大張旗鼓，但優(yōu)先級(jí)并不高。美國(guó)載人航天最重要的是重返月球的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”，然后是維持國(guó)際空間站的正常運(yùn)營(yíng)，商業(yè)低地球軌道目的地計(jì)劃只能“敬陪末座”，這一尷尬處境為日后該計(jì)劃的“跳票”埋下了伏筆。美國(guó)各家航天公司的參與，看起來(lái)蜂擁而上，但認(rèn)真投入的并不多。

2021年3月的報(bào)道提到，美國(guó)宇航局希望商業(yè)公司研發(fā)建造新的空間站，撥款最多可達(dá)4億美元！您沒看錯(cuò)，每年國(guó)際空間站運(yùn)營(yíng)需要約40億，而商業(yè)空間站未來(lái)幾年只有4億預(yù)算，這也太少了。更令人無(wú)奈的是，這4億還不是給一家公司的。2021年12月2日，美國(guó)宇航局宣布選定3個(gè)團(tuán)隊(duì)研制商業(yè)空間站，分別是藍(lán)色起源公司和內(nèi)華達(dá)山脈公司的軌道礁空間站項(xiàng)目、納米支架公司和洛·馬公司的星空間實(shí)驗(yàn)室空間站、諾·格公司基于天鵝座貨運(yùn)飛船的多艙式空間站項(xiàng)目，其中藍(lán)色起源公司拿到1.3億美元，納米支架公司拿到1.6億美元，諾·格公司拿到1.256億美元，3個(gè)團(tuán)隊(duì)的合同總價(jià)值4.156億美元。這么點(diǎn)錢自然無(wú)法吸引老牌巨頭的真心投入，甚至連藍(lán)色起源公司這樣的新貴都不放在心上。

星空間實(shí)驗(yàn)室空間站效果圖

星空間實(shí)驗(yàn)室空間站最早出現(xiàn)變局。洛·馬公司負(fù)責(zé)為星空間實(shí)驗(yàn)室空間站研發(fā)制造大直徑的充氣艙段，但星空間實(shí)驗(yàn)室空間站大型加壓艙段后來(lái)改為金屬殼體設(shè)計(jì)。2023年8月，納米支架公司的母公司探險(xiǎn)家空間公司正式宣布和歐洲空客防務(wù)航天公司合作，由空客公司制造大型金屬加壓艙，洛·馬公司出局。2023年10月，諾·格公司宣布，它已經(jīng)放棄獨(dú)立的空間站項(xiàng)目，選擇加入星空間實(shí)驗(yàn)室空間站，諾·格的作用也變?yōu)樘峁┨禊Z座貨運(yùn)飛船。至于規(guī)模直追國(guó)際空間站的軌道礁空間站，2023年10月美國(guó)宇航局發(fā)布新聞稱，已經(jīng)為任務(wù)節(jié)點(diǎn)支付了2400萬(wàn)美元，但同時(shí)CNBC報(bào)道稱，軌道礁網(wǎng)站很久不更新，該項(xiàng)目目前也還沒有招聘人員。稍后藍(lán)色起源公司和內(nèi)華達(dá)山脈公司表示，兩家公司將繼續(xù)進(jìn)行商業(yè)低地球軌道目的地計(jì)劃的第一階段合作，今年年初追加資金中又分到4200萬(wàn)美元，繼續(xù)進(jìn)行商業(yè)空間站項(xiàng)目的開發(fā)。

星空間實(shí)驗(yàn)室空間站計(jì)劃于2028年發(fā)射升空，2022年軌道礁空間站更是定下了2027年開始發(fā)射建造的目標(biāo)。公理空間公司的空間站起步最早，研制腳步最扎實(shí)，原定2024年發(fā)射的第一個(gè)名為AxH1艙段基于成熟的MPLM艙段設(shè)計(jì)，已經(jīng)開始正式制造，但實(shí)際發(fā)射時(shí)間推遲到2026年。只通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)審的星空間實(shí)驗(yàn)室空間站，以及剛進(jìn)行結(jié)構(gòu)爆破試驗(yàn)的軌道礁空間站，實(shí)在看不到2028年甚至2027年發(fā)射的可能。美國(guó)商業(yè)空間站極有可能跳票，無(wú)法在2030年接過國(guó)際空間站的重任。

未來(lái)前途未卜，

誰(shuí)能扛起空間站大旗？

美國(guó)宇航局對(duì)商業(yè)空間站的投資太少，相當(dāng)于商業(yè)公司主要靠自掏腰包干活。美國(guó)社會(huì)推崇商業(yè)化，大公司并沒有多少家國(guó)情懷，收到錢少，自然對(duì)商業(yè)空間站項(xiàng)目不重視。如果美國(guó)宇航局不能追加足夠的預(yù)算，美國(guó)商業(yè)空間站項(xiàng)目在大公司手里必然繼續(xù)“雷聲大、雨點(diǎn)小”。美國(guó)宇航局的商業(yè)貨運(yùn)和乘員項(xiàng)目能先后成功，并非它的商業(yè)化戰(zhàn)略有多么高明，2005年參與商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)投標(biāo)的眾多公司也不乏波音和洛·馬這樣的大公司，但他們直接用業(yè)余愛好者都看不過去的競(jìng)標(biāo)方案做樣子，要不是出了個(gè)真心搞航天的SpaceX公司，美國(guó)宇航局推動(dòng)航天商業(yè)化從一開始就可能失敗。

軌道礁商業(yè)空間站效果圖

現(xiàn)在商業(yè)空間站項(xiàng)目也面臨同樣的問題。美國(guó)宇航局的前期研發(fā)合同金額不大，未來(lái)商業(yè)空間站運(yùn)營(yíng)前景也不明朗，無(wú)論是洛·馬、波音等老牌公司，還是藍(lán)色起源等“老氣橫秋”的新貴，對(duì)“錢景有限”的商業(yè)空間站積極性都不高。藍(lán)色起源公司過去20年做事極為拖沓，即使他們把軌道礁空間站視為最優(yōu)先的項(xiàng)目，全力投入，也不可能在2027年開始發(fā)射。探險(xiǎn)家空間公司旗下的納米支架公司首次承接這么重量級(jí)的項(xiàng)目，即使有空客防務(wù)航天全力支持，星空間實(shí)驗(yàn)室空間站的進(jìn)度也令人捏一把汗。

美國(guó)商業(yè)空間站的發(fā)展中，最類似當(dāng)年SpaceX公司的其實(shí)是比格羅空間公司，但2020年2月底國(guó)際空間站附加艙段合同給了公理空間公司，成為“壓死比格羅空間公司的最后一根稻草”。比格羅老爺爺酒店本行又賠錢，只能忍痛放棄這個(gè)分公司。

公理空間公司行事穩(wěn)健步步為營(yíng)，很有老牌航天公司的風(fēng)范。公理空間站艙段耐壓殼體由巨頭泰雷斯阿萊尼亞意大利公司制造，這家公司還生產(chǎn)了天鵝座飛船的耐壓殼和國(guó)際空間站節(jié)點(diǎn)艙，估計(jì)AxH1艙制造不至于出問題。然而傳統(tǒng)航天的軟肋是高成本，當(dāng)年商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)競(jìng)標(biāo)中，和SpaceX公司同時(shí)中標(biāo)的是Kistler公司，K-1火箭的分包商精英云集，但K-1火箭研發(fā)開支大進(jìn)度慢，迫使美國(guó)宇航局最終不得不對(duì)Kistler公司忍痛割愛，由軌道科學(xué)公司取而代之。商業(yè)空間站計(jì)劃中，現(xiàn)在最靠譜的是公理空間公司，如果未來(lái)公理空間公司“掉鏈子”，就沒有合適的替補(bǔ)了。

未來(lái)“星艦”改造的商業(yè)空間站或許是美國(guó)宇航局的“救命稻草”

幸運(yùn)的是，對(duì)于載人航天來(lái)說(shuō)，SpaceX公司是避不開的“大象”，如果該公司的“星艦”研制成功，從“星艦”衍生為空間站是順理成章的。2023年6月商業(yè)空間能力協(xié)作-2協(xié)議下，美國(guó)宇航局選擇SpaceX公司研究“星艦”作為商業(yè)空間站的可能性方案，計(jì)劃2028年通過初步評(píng)審。如果其他公司尤其是穩(wěn)健的公理空間公司出現(xiàn)問題，“星艦”空間站恐怕就將是美國(guó)宇航局商業(yè)空間站僅剩的“救命稻草”了。

來(lái)源：中國(guó)航天報(bào)微信公眾號(hào)