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弃旧图新—俄研究开发新空间站执行月球和火星计划

弃旧图新—俄研究开发新空间站执行月球和火星计划
2021-10-08 10:27:38

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作者:左超 刘凯予 魏伊狄 何雪松

2021年10月5日,俄罗斯“联盟MS-19”号载人飞船将克利姆·希彭科和尤利娅·佩列西尔德两名电影人送上国际空间站开展《挑战》的拍摄计划,这将是人类史上首次有专业演员在太空拍摄电影。近一世纪,俄方一直在加强对太空研究开发和利用的力度,对国际空间站的建设做出重大贡献。

但是早在2021年4月18日,俄罗斯副总理鲍里索夫就曾表示,俄计划于2025年退出国际空间站项目,并着手建造属于自己的新型空间站,方便俄未来开展火星和月球计划。但是俄为什么要坚持退出国际空间站?俄建设新型空间站有哪些优势?国际空间站目前现状如何?“ROSS”新型空间站方案又是什么?

弃旧图新—俄研究开发新空间站执行月球和火星计划

国际空间站

“年久失修,破损严重”——国际空间站难当大任

国际空间站(ISS)始建于1998年,并计划服役期限到2015年,后分别延长至2020年和2024年,其是人类历史上第九个载人空间站,站长约109米,直径约2米,高达1.4米,距地球表面约400多千米,重量大约达到420吨,以27700多公里的时速绕地球环行,每天大约绕地球16圈。如今,国际空间站已经严重老化,不堪重任。俄副总理鲍里索夫称:“国际空间站材料、设施和结构老化,势必会导致非常恐怖的后果,我们不能拿宇航员的生命去冒险,我们决不允许这种事情发生。”俄罗斯能源火箭航天公司总设计师、国际空间站俄罗斯舱段飞行主管弗拉基米尔·索洛维约夫也曾预测说:“2025年后国际空间站大部分零件将会迎来‘雪崩般’损坏,后果十分严重。”

自2019年起,国际空间站就开始频繁出现“漏气”问题,泄露速度较以往增加大约5倍,从每天泄露0.6磅(约0.27千克)空气增加到3.1磅(1.4千克),但由于美方态度冷漠而一直没有被得到重视。直到2020年8月,国际空间站又一次出现“漏气”问题时,宇航员们才决定定位漏气源头,并进行修补。在关闭所有舱门之后,宇航员们在星辰号过渡舱中利用茶叶在微重力作用下的漂浮作用,找到了过渡舱中通讯设备墙上的一处漏洞,并用耐高温的卡普顿胶带对其进行修补。但据美国航天局航天安全咨询小组专家、注册安全师委员会检查部门负责人戴维·韦斯特称:“俄“星辰号”服务舱仍存在潜在漏气点,国际空间站的漏气问题已对空间站内的宇航员的生命安全构成威胁。”

       

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宇航员修补漏洞

国际空间站每一个加压密封舱段都是一个独立的空间,舱段接口不紧、阀门破损、陨石或飞船碎片划破舱体产生孔洞、宇航员执行储藏任务都会导致空间站气体减少,从而造成空间站内部和外部真空环境形成一个强烈的压力差,并对缺口处产生作用力,进一步扩大破损面积,甚至对整个空间站结构造成毁灭性打击,威胁宇航员生命安全。

2021年8月30日,索洛维约夫称:“俄航天员在检查俄罗斯舱段时发现‘霞光’舱出现新的非贯穿型裂缝。”而这不是空间站舱体中第一次出现裂缝,2020年10月初,宇航员在“星辰号”舱段中发现了第一道裂缝,并于2021年3月中旬将其修补完毕。同年,宇航员又发现了第二道裂缝,同样成功将其封住。据索洛维约夫称:“国际空建站正常情况下,气压每天会下降约0.4毫米汞柱,如今随着舱体老化,俄罗斯“霞光”、“星辰”、“搜寻”、“黎明”和“科学”等多个舱段出现元件损坏严重、材料老化破裂、结构老旧变形的问题,气压也在飞速下降,国际空间站濒临报废。”此后,2021年9月16日左右,国际空间站再次出现问题,俄罗斯舱段电子产品烧焦,开始冒烟。

国际空间站(ISS)已经严重老化,其运营合约也将于2024年到期,俄罗斯国家航天公司总裁德米特里·罗戈津称:“国际空间站或该退役,目前其出现的问题告诫我们必须要开始考虑新的空间站方案。”

“砥砺前行,再布新局”——“ROSS”方案大放异彩

近几年,俄罗斯想要借助国际空间站研究月球和火星基地计划以便其重振航天大国地位,但随着国际空间站濒临到期以及近几年来美国与俄罗斯在航天合作方面频繁产生争执,“放弃国际空间站,建造属于自己的独立空间站”的呼声在俄国内渐渐高涨,“ROSS”方案应运而生。

“ROSS”空间站主要分为两个阶段:基础建设阶段与附加扩展阶段。在第一个阶段当中,俄方初步计划建成2个核心舱、1个节点舱和1个扩展气闸舱,预计于2026年完成。第二阶段则会增加2个实验舱、1个扩展舱和1个外部实验平台,计划在2030年以前完成。“ROSS”空间站建成以后,总体规模比“和平号”空间站略大,其上的对接口可以同时对接数艘“联盟号”、“进步号”和新一代“雄鹰号”飞船,舱体可容纳大约4名宇航员。

与苏联“和平号”空间站相比,“ROSS”空间站的运行轨迹属于极轨,其轨道倾角(空间站的运行轨道与地球赤道面的夹角)高达70度,甚至达到97度,如此大的倾角有利于其在绕地球运动时,可以对俄本土进行全面测控,此外,由于其运行轨道与地球赤道面近乎相互垂直,所以能够发挥出太阳能电池板的最大效能,为空间站提供源源不断的电能,同时也弥补了俄技术不足的缺点。

对于如何开展“ROSS”空间站建设计划,俄航天局相关人士给出回应:“俄未来可能会将国际空间站的‘曙光号’、‘星辰号’、‘科学号’、‘霞光号’、‘黎明号’等舱体的技术运用到新舱体的建设当中去,或者作为‘ROSS’空间站基础舱使用。”

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初期空间站结构

“轻车熟路,稽古振今”——俄建设空间站驾轻就熟

1971年4月19日,苏联成功发射人类历史上第一个空间站——“礼炮号”一代空间站,其长度约为66英尺(约为20米)、最大直径可达13英尺(约4米)、内部空间为3500立方英尺(约99立方米),可容纳两名宇航员。此外,“礼炮号”一代空间站还配备对接口可与“联盟号”7K-OKS飞船进行对接,其内部还装设有控制与通信设备、氧气和水的供应设备及再生系统、化学电池等,外部装有两套太阳能电池板以保证空间站的电力充足。此后,苏联和俄罗斯从未停下建设和发展空间站的脚步,继续进行“礼炮”计划,创造“礼炮2-5号”一代空间站和改进版“礼炮6-7号”二代空间站,之后,全球第一座多舱空间站——“和平号”空间站也相继问世,其结构和功能为建造国际空间站提供了想法和参考。“礼炮”计划中的Zvezda也成为国际空间站俄罗斯舱段部分的核心,并一直稳定工作。

可以说,俄罗斯是建设空间站的第一人,其拥有许多绝对领先的技术,国际空间站的第一个组件——“曙光号”舱段的原型是苏联时期“礼炮号”空间站研制的TKS号飞船,之后俄又为国际空间站的建设提供了新的技术和设备,并建造了“科学号”多功能舱。为了维护自己在太空中的国际地位,俄罗斯不断发展太空领域相关技术,在航天科技领域持续开拓,2020年2月5日,俄罗斯科技委员会负责人、前景研究基金会副总裁达维多夫和俄罗斯航天集团公司就开始合作开发太空3D打印机,并计划在国际空间站进行测试,以便宇航员在太空条件下进行工作,而未来俄还计划用其打印大型建筑、月球和火星基地元件,进而开展俄月球和火星计划。

2021年9月30日,据俄罗斯宇航员安东·什卡普列罗夫称:“俄用复合聚合物制成的面料即将完成,计划将在2022年在国际空间站进行测试,此种面料旨在保护宇航员免受辐射。”不仅如此,俄还计划将这种面料用于包裹“ROSS”空间站的舱内表面,以减少辐射对航天员的伤害。

俄目前所拥有的技术与设备让其拥有十足的底气去发展自己的空间站以及月球和火星基地计划,“ROSS”空间站势必成为俄提高国际地位的一大利器,并接替国际空间站继续为俄提供太空资源。

弃旧图新—俄研究开发新空间站执行月球和火星计划

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(责任编辑:许朝)

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