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国际空间站退役后 会迎来国际月球空间站吗?

时间:2016年12月20日 信息来源:腾讯太空 点击: 【字体:

图注:洛克希德马丁公司的月球空间站概念图。


腾讯太空讯 12月初,在瑞典卢塞恩举行的欧洲航天局(ESA)部长级会议上,欧洲航天局各成员国投票同意继续参与国际空间站(ISS)一直到2024年,而之前美俄日三国也均同意国际空间站服役至2024年。

随着如SpaceX等新兴航天私企的崛起,国际空间站各主要参与国,特别是美国开始将近地轨道发射任务交给私企,NASA载人太空任务的工作重心将在2020年代开始转向地球之外的深空。

由NASA主导开发的、将在2018年进行首次发射的重型火箭--太空发射系统(SLS),以及猎户座飞船均为未来的载人深空任务服务。未来宇航员的太空飞行将不再局限在地球轨道,而是月球与小行星、甚至火星。

目前,国际空间站的主要合作伙伴正在缓慢推进一项协议,旨在月球附近建立一座小型空间站,为未来的载人深空飞行任务提供帮助。一旦该协议能够达成并付诸实施,将是迄今各国参与的最大规模太空合作项目,并对人类未来几十年的太空飞行任务有深远影响。

在今年10月底休斯敦举行的一次闭门会议上,美国宇航局官员会见了来自欧洲、俄罗斯、日本、加拿大的同僚,对共建月球空间站计划的最新进展进行了讨论。

而国际航天器工作小组(ISCWG),正在对国际空间站退役后启动的深空探索项目进行头脑风暴,思考所有必要的技术细节。ISCWG给予的建议并没有约束力,但可能会对未来的深空项目架构提供参考。

目前该项目的愿景是一个多舱段组成的前哨站,本质上是一座小型国际空间站,但是它不在地球轨道上,而是运行在月球附近。

该空间站将使用比目前国际空间站更为先进的技术,比如闭环生命支持系统,并将使用电推。这些新技术将使月球空间站成为人类首个星际中转站,用于宇航员前往小行星甚至在2030年代前往火星。NASA也将该空间站视作载人火星任务的“试验场”。

它会是什么样的空间站?

这座国际月球空间站将由模块化组件搭建,由运力堪比土星五号的美国宇航局SLS火箭运抵月球附近,而宇航员则乘坐猎户座飞船在地球与该空间站之间穿梭,猎户座飞船也将使用SLS火箭发射。

在进入月球转移轨道后,猎户座飞船乘员舱将先与SLS火箭末极分离并转向,与还在SLS火箭上的附加舱段对接,这与1960年代阿波罗飞船指令舱对接登月舱的方式非常类似。

但是,与阿波罗登月舱登陆月球表面不同,每次猎户座发射任务都会携带一个附加舱段抵达月球附近。这些舱段最终会在月球轨道上对接,组合成一座宇航员的长期住所。其他国家也可以发射自己的组件参与组合,如同今天地球轨道上的国际空间站。

装配顺序

根据目前NASA与合作伙伴制定的最新架构体系,月球空间站的建设将从一个8.5吨重的推进舱升空开始,它将与猎户座飞船一起由SLS火箭发射升空。这也将是SLS火箭的第三次发射任务,缩写为EM-3。

最近,欧洲航天局同意提供一个额外的先进电推单元,这有助于推进月球空间站首个舱段的建设,欧洲与美国的电推系统均使用氙气。该推进舱也将负责为整个前哨站提供动力与通信。另外,加拿大将负责建造一个机械臂,它将安装在推进舱上,为月球空间站的后续组建工作服务。目前国际空间站抓取与对接货运飞船所使用的机械臂即为加拿大研制。

一旦电力与推进舱部署到位,两个居住舱也将随SLS的第四次(EM-4)与第五次(EM-5)任务发射升空,并与推进舱完成对接。按照此前设想,这些组件将由俄罗斯或欧空局提供,但新近日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)已提出将提供一个居住舱。日本居住舱拥有闭环生命支持系统,这将大幅减轻月球空间站水与氧气的供给压力,否则这些物资需源源不断地从地球补给。

就在今年,俄罗斯国家航天集团公司(Roscosmos)同意为月球空间站提供一个气闸舱,该舱段将用于宇航员太空行走。它可能与猎户座飞船一起发射升空,发射时气闸舱内将装满用于月球轨道站的各种物资,这也使得该舱段的总质量达到9吨。该气闸舱也可能使用俄罗斯自己的火箭发射,比如俄罗斯新一代的安加拉5型火箭。

理论上来说,俄罗斯下一代载人飞船“联邦”号可以为月球空间站的建设提供帮助。联邦号也将是猎户座飞船外,另一种能将宇航员运抵月球轨道的深空飞船。目前俄罗斯期望联邦号飞船能在2024年执行近地轨道的首次飞行任务,而首次月球轨道飞行任务会在2027年进行。

虽然SpaceX和其他一些私人太空公司对月球空间站项目很感兴趣,希望能够提供客运货运服务,但目前在官方日程表里只有NASA的猎户座与俄罗斯的联邦号两种飞船。

国际月球空间站也可能会配备一台10吨重的机器人运输车,该车将由欧空局、日本与加拿大共同开发,它由一辆漫游车以及一个上升段火箭组成,上升段用于运送月面采集的样品。该运输车最早会在2026年发射,发射将由参与月球空间站建设的某一方执行。一旦该运输车降落在月球上,宇航员可以在月球空间站内进行远程操作,指挥月球车采集样品,收集的样品将由上升段送回地球。

在组建过程中,月球空间站也会不断得到来自地球各种货运飞船的补给。到了月球空间站组建的第二阶段,也就是2020年末,月球空间站将迎来NASA的新型居住舱与推进舱,这些舱段将由专属的SLS火箭发射。这些新舱段的加入,使人类步入深空的首个前哨站成为可能。

后续进展

据知情人士透露,为将来达成协议,各合作方进行了多年谈判并取得了充足进展。要实现该目标,国际空间站的各成员将提供所需的各种组建以及相关技术。国际月球空间站的先期“A阶段”,将在2017年或2018年继续进行。

而在休斯敦举行的这次会议上,月球空间站的居住舱建设确定被推迟一年,推迟到2023年进行。在这种情况下,月球空间站的首期建设将在2028年完成。当然,如果未来国际空间站任务有任何变化,月球空间站的建设也很可能会受到影响而被推迟。此外,月球空间站项目也会受到新当选的美国总统特朗普的影响。明年1月上任后,特朗普总统的太空政策将颇受关注。

参与月球空间站项目的各方会在2017年初举行下一次会议。虽然距离2017年还有不到半个月,月球空间站很可能将开启人类太空探索的新时代。


(作者:桂林)
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