2021年4月29日,長征五号B運載火箭将中國空間站天和核心艙順利送入太空,這次發射雖然意味着中國空間站拉開建造大幕,但從國際的背景來看,像中國、美國這樣的航天大國和一般國家的差距在不斷拉大,人類進入太空的能力,越來越局限于少數幾個國家,可能未來隻有美國和中國具備進入太空的能力。
和載人飛船、航天飛機等短期進入太空并返回的航天載具不同,空間站是一種在太空長期逗留的航天器,需要滿足人員在太空長期居住、工作的各種條件,因此既需要大推力的火箭,也需要複雜航天器的設計建造能力。一開始的空間站,是以單體空間站的形式出現的,比較典型的就是前蘇聯的禮炮系列空間站和美國的天空實驗室空間站。
特别是美國的天空實驗室空間站,單體重量高達76噸,是由土星五号重型運載火箭發射升空,重量是天和核心艙的3倍多,至今仍然是人類發射到太空的最大單體空間站。盡管天空實驗室僅在太空運行5年多,設計技術上相比現在也有很大的差距,但超級單體空間站的出現,其所帶來的巨大的活動空間給人類在太空活動提供了巨大的便利。但天空實驗室這種巨無霸,隻能美國來搞,因為他們又土星五号這樣的神器。
當時的前蘇聯為了和美國在外太空競争,雖然沒有超級重型火箭,但是卻走出了和平号這樣的模塊化空間站發展的路子。和平号空間站由多個模塊在軌道上組裝而成,盡管每個發射模塊都在20噸左右,大推力火箭就可滿足,但數個模塊就能在太空搭建出280多噸的和平号空間站,這種模塊化發展的思路,也被美國後續建設國際空間站所借鑒。
然而即便是發射20噸級的空間站模塊,世界上能夠有實力發射、組裝并維持長期有人照料空間站的國家,過去隻有美俄,現在隻有中美。歐洲和日本隻具有有限的艙段建造能力而不具備發射能力。例如國際空間站的幾乎所有艙段,都是美國和俄羅斯發射升空。向近地軌道多次部署20噸級以上級别載人航天器,需要批量建造大推力火箭的能力。日本的H-IIA火箭近地軌道運載能力隻有15噸,歐洲的阿麗亞娜5号ECA火箭隻有20噸。如果我國沒有運載能力達到25噸的長征五号B運載火箭,就不可能有空間站項目的存在。
除了運載能力,财力也是一個重大的門檻。俄羅斯就是沒錢尴尬的典型代表。從冷戰結束後,俄羅斯先後設想過和平-2空間站、OPSEK空間站,但最後不是并入國際空間站項目,就是被取消。現在俄羅斯又計劃俄羅斯軌道空間站、月球軌道空間站等項目,計劃在2028年後發射。但是否能成功,誰也沒辦法保證,畢竟拜登政府已經在死盯俄羅斯。至于印度、印尼包括美國一些私營公司也在設想空間站項目,但落實的概率也很渺茫。
因此現在人類進入太空,很多國家必須依附美國或者中國。特别是新一代超重型可重複使用火箭的發展,又吹響了人類大規模進入太空的号角。例如美國SpaceX公司研制的星艦超重型可重複運載火箭系統,目标是近地軌道運載能力達到100噸,而中國準備研制的長征九号運載火箭,近地軌道運載能力不低于130噸,而其中也包含可重複使用的型号。當然可重複使用火箭的近地軌道運載能力相比不可複用型号,會有所降低,但這仍然意味着,中美兩國将在未來具備批量發射70-100噸級空間站艙段的能力。
如果再加上模塊化的設計思路,那麼中美就能夠建造1500-2000噸超大型空間站的能力,這比現在的國際空間站整整高了一個數量級。同時我國還在研制空天飛機等載人可重複使用航天器,屆時人類進入太空将更加便捷,整個近地太空的工業化時代就将到來。因此今天我們天和核心艙的發射,隻是我們的一小步,未來還會有更廣闊的發展空間,而屆時世界各國利用太空将進入站隊時代,即自己開發将得不償失,隻能選擇中國或美國道路,享受太空産業的紅利。
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