近日,俄罗斯国家航天集团与美国宇航局就国际空间站的未来达成共识,决定将这一太空巨擘的工作寿命延长至2028年,并计划在2030年以受控方式脱离轨道,最终在南太平洋的预定海域安全着陆。这一决策背后,涉及诸多复杂的技术挑战与国际合作议题。
国际空间站,这个由多国合作建造的太空堡垒,结构复杂,由多个舱段紧密相连。面对退役问题,曾有观点提出“分体离轨”方案,即逐一分离各舱段,分别进行离轨作业。然而,考虑到各舱段间深度互联的电力系统、生命保障及热控系统,以及长期运行后难以彻底排查的潜在缺陷,强行分离可能导致灾难性后果。因此,目前更倾向于整体一次性离轨的方案。
国际空间站总质量超过400吨,整体安全退役将是航天史上规模最大、技术难度最高的可控离轨行动。为了确保这一庞然大物精准坠入南太平洋的“航天器坟场”,科研人员需面对诸多挑战。传统方案依赖于俄罗斯舱段及进步系列货运飞船,未来这些飞船将被改造为太空拖船,逐步降低空间站轨道高度。然而,设备老化、气液泄漏等风险不容忽视,美国宇航局因此正在积极筹备备份方案。
备份方案包括利用现有美国商业货运飞船加装大推力推进模块,或研发专用型国际空间站离轨航天器。SpaceX公司已获得美国宇航局的资助,支持开发相关技术。这些方案旨在确保在国际空间站俄罗斯舱段出现意外时,仍能实现可控离轨。
国际空间站可控离轨的最大风险在于确保其在穿越大气层时彻底解体,且碎片落点严格控制在预定海域。这需要极高的精度控制,任何微小的偏差都可能导致残骸落点偏移数百甚至上千公里。地球高层大气密度受太阳活动影响,增加了轨道预测和控制的难度。整个离轨过程预计将持续数月,科研人员需依靠先进模型和实时监测数据进行无数次迭代计算。
在国际空间站离轨过程中,还需时刻提防太空坠物风险。为确保再入解体更彻底,科研人员正在论证离轨前的特别处理方案,如移除大面积太阳能电池板或预装非爆炸性低当量分离装置。同时,全球性实时监测和预警网络的作用至关重要,各国需密切协作,及时发出预警,确保人员和船只、飞机远离危险区域。
此次美俄达成的国际空间站退役处理计划草案,更多是基于现实考量的妥协,旨在确保未来数年空间站的安全运行,维持技术协调,保障多国航天员在轨安全。这标志着美俄载人航天合作的“落幕”,双方正加速飞向截然不同的未来。
美国宇航局将战略重心转向“阿尔忒弥斯计划”,旨在支持航天员登月并持续驻留月球表面。同时,还在资助多个团队建设近地轨道商业空间站,以接替国际空间站,形成经济可持续发展的近地轨道新生态。然而,项目进度普遍不及预期,且面临预算削减的挑战。
俄罗斯则决定分阶段建设本国轨道服务站,计划于2035年完全建成。该空间站设计轨道倾角较大,有利于对北极地区和俄罗斯全境进行持续遥感观测和通信保障,具有重要的战略价值。然而,受西方制裁和军费增加的压力,俄罗斯航天工业面临投入受限、人才断层等挑战,空间站建设进度存在不确定性。
尽管短期内美俄在载人航天领域不太可能恢复深度系统性合作,但太空探索的本质属性决定了长期完全“脱钩”并不符合双方的根本利益。双方仍可能在远离直接军事应用的科学领域寻求有限的技术对话或数据共享,共同推动人类太空探索事业的发展。