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命运达成共识,决定将这座人类太空探索的象征性建筑的工作寿命至少延长至2028年,并计划在2030年以一种可控的方式脱离轨道,最终在南太平洋的预定海域安全着陆。这一决定引发了外界对国际空间站退役过程的广泛关注,以及对美俄未来载人航天事业走向的诸多猜测。
面对国际空间站这一庞大而复杂的航天器,如何确保其安全退役成为首要难题。由于国际空间站由多个舱段紧密连接而成,电力、生命保障和热控系统深度交织,因此“分体离轨”方案因其潜在的高风险和复杂性而被航天界主流意见所摒弃。相反,整体一次性离轨被视为更为稳妥的选择,尽管这将是有史以来规模最大、技术难度最高的可控离轨行动。
为确保国际空间站能够精准坠入南太平洋的“航天器坟场”,俄罗斯计划利用进步系列货运飞船改造的太空拖船,配合俄罗斯舱段的推进系统,逐步降低轨道高度。然而,考虑到俄罗斯舱段存在的设备老化和气液泄漏风险,美国宇航局也在积极筹备备份方案,包括利用现有的商业货运飞船加装大推力推进模块,甚至研发专用的国际空间站离轨航天器。
在国际空间站离轨过程中,最大的挑战在于确保其在穿越大气层时能够彻底解体,且碎片落点严格控制在预定海域内。这要求制动点火的时机、推力方向和大小都必须精确无误,任何微小的偏差都可能导致残骸再入点和落点区域发生大幅偏移。地球高层大气密度的变化也增加了轨道预测和控制的难度,使得整个离轨过程至少需要数月时间,并需要依靠最先进的轨道动力学模型和全球实时监测数据进行无数次迭代计算和修正。
为确保国际空间站再入解体更彻底,科研人员正在研究离轨前的特别处理方案,如由航天员配合机器人预先移除大面积太阳能电池板,或在关键结构上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也将在国际空间站离轨过程中发挥至关重要的作用,以确保人员和船只、飞机远离危险区域。
随着国际空间站退役的临近,美俄两国也在加速规划各自的未来载人航天事业。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,以接替国际空间站提供微重力研究、空间制造和太空旅游等服务。然而,这些项目进度普遍不及预期,且在美国宇航局预算削减的背景下,其前途命运存在一定的不确定性。
相比之下,俄罗斯决定分阶段建设本国轨道服务站,最初可能利用国际空间站俄罗斯舱段发挥“余热”,随后逐步发射各种用途舱段进行对接和扩展,计划在2035年完全建成。俄罗斯空间站的设计轨道倾角较大,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影响,俄罗斯航天工业投入受限,人才断层和工程管理经验流失等问题日益凸显,使得俄罗斯空间站的建设面临诸多挑战。
尽管在短期内,美俄在载人航天领域恢复深度系统性合作的可能性不大,但太空探索的本质属性决定了双方仍具备一定的合作潜力。特别是在无人深空探测、基础空间科学研究、空间环境监测等领域,美俄双方有望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。