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2023-01-31
中國空間站夢想成真，未來有四大期待
更新時間：2022-11-02 08:09:14作者：智慧百科
【文/ 觀察者網(wǎng)專欄作者 陳藍(lán)】
2022年10月31日下午3點(diǎn)37分，海南文昌衛(wèi)星發(fā)射場，期待已久的長征五號B遙四火箭在萬眾矚目下點(diǎn)火升空。約8分鐘后，它攜帶的夢天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。
長征五號B成功發(fā)射夢天實(shí)驗(yàn)艙（圖源：新華社）
夢天實(shí)驗(yàn)艙是中國空間站第三個艙段，起飛重量約23噸。它和7月發(fā)射的問天實(shí)驗(yàn)艙類似，主要用于空間科學(xué)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。不同的是，問天艙有一個人員進(jìn)出的氣閘艙，而夢天則配備了一個貨物專用氣閘艙，用于貨物自動進(jìn)出艙，為艙內(nèi)外科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供支持。
夢天實(shí)驗(yàn)艙目前已與空間站組合體交會對接。完成相關(guān)功能測試后，夢天實(shí)驗(yàn)艙將按計劃實(shí)施轉(zhuǎn)位，形成一個T字母形狀的組合式空間站。
國外天文愛好者拍攝的中國空間站演變及和國際空間站對照照片（圖源：Philip Smith）
夢天實(shí)驗(yàn)艙的發(fā)射，是延續(xù)長達(dá)30年的中國載人航天工程三步走計劃的收官之作。1992年，中國啟動載人航天921計劃時，就制定了這個三步走的宏偉規(guī)劃。我們來簡單回顧一下。
第一步，突破載人航天，初步掌握載人航天技術(shù)。2003年10月15日，楊利偉乘坐神舟5號飛船進(jìn)行了21小時23分鐘的軌道飛行。接著，神舟6號7號逐步延長飛行時間，完成了兩人和三人機(jī)組飛行，實(shí)現(xiàn)了出艙活動。完成這些任務(wù)，我們用了15年時間。
第二步，發(fā)射小型空間實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)短期駐留飛行能力。2011年，中國成功發(fā)射天宮一號目標(biāo)飛行器，緊接著神舟8、9、10三艘飛船兩個機(jī)組到訪天宮一號。2017年，天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室、天舟一號貨運(yùn)飛船和神舟11號載人飛船相繼發(fā)射，中國航天員單次留空時間記錄增長到30天。在這個階段，我們掌握了單艙段小型空間站的建造發(fā)射和運(yùn)行、交會對接、太空貨船等技術(shù)。
第三步，發(fā)射大型模塊化空間站，實(shí)現(xiàn)長期駐留飛行能力。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，中國研制了新一代航天運(yùn)載工具（長征五號、七號）。2021年4月29日，中國空間站天和號核心艙發(fā)射上天。一年多后，2022年7月24日，問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射成功。三個多月后的今天，夢天實(shí)驗(yàn)艙再傳捷報。中國只花了一年半的時間，就完成了和平號級別的多艙段（模塊化）大型空間站的建造和組裝，創(chuàng)下了世界空間站史上的建造速度新紀(jì)錄。
30年前的夢想，今天終于成真！
然而，中國空間站的建成不是故事的結(jié)束，而是新篇章的開始。中國空間站的設(shè)計壽命是10-15年。但按照和平號空間站和國際空間站的經(jīng)驗(yàn)，我們空間站的最終壽命也一定會大大超期。在漫長的運(yùn)行過程中，無疑會遇到很多困難和挑戰(zhàn)，但有更多東西值得期待。
那么，我們能期待什么呢？
首先，期待中國空間站成為太空探索和科研創(chuàng)新的前哨基地，能引領(lǐng)國際、獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。
中國空間站的設(shè)計目標(biāo)是一個科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，一個太空中的國家實(shí)驗(yàn)室。但歷史也告訴我們，無論和平號還是國際空間站，其科學(xué)成果都大大低于預(yù)期。我們對空間站的科學(xué)產(chǎn)出也應(yīng)該有一個合理的預(yù)期?？茖W(xué)有其自身規(guī)律，科學(xué)突破需要天時地利人和。當(dāng)然，期待肯定還是要有的，萬一實(shí)現(xiàn)了呢？
圖3：夢天實(shí)驗(yàn)艙地面照片（圖源：中國載人航天工程辦公室）
不過，相比純科學(xué)實(shí)驗(yàn)，空間站更適合進(jìn)行航天工程技術(shù)試驗(yàn)。它可以成為各種新概念、新技術(shù)、新材料的孵化器和驗(yàn)證平臺。中國空間站本身就已經(jīng)采用了很多首創(chuàng)的新技術(shù)，比如大型砷化鎵柔性電池板、一體化的對接和氣閘艙、展開式暴露平臺、電推進(jìn)軌道維持等。很快它們就會得到驗(yàn)證。這些成果應(yīng)用到其他航天器中，能加速整個行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。期待未來能有大量創(chuàng)新技術(shù)上空間站進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證。
空間站是地球之外人類目前僅有的基地，也是未來太空城市的雛形。從長期看，它將成為支持人類在近地軌道、地月空間乃至太陽系內(nèi)活動的重要基礎(chǔ)設(shè)施。中國即將發(fā)射的共軌巡天艙（太空望遠(yuǎn)鏡）就是利用空間站來支持其運(yùn)行的首次嘗試。我們期望中國空間站支持的共軌航天器越來越多，讓我們的空間站成為國際上獨(dú)一無二的“航天母艦”。我們也期望它能成為試驗(yàn)新型天地運(yùn)輸系統(tǒng)的目的地、探索月球和火星的試驗(yàn)場和出發(fā)地。
第二，期待中國空間站成為提升中國形象、激勵青少年、提高全民科學(xué)素質(zhì)的“營銷達(dá)人”。
中國空間站已經(jīng)是中國最具價值的品牌之一。借空間站這個頂級流量網(wǎng)紅來營銷國家、營銷科學(xué)，應(yīng)該是空間站最有意義也可能也是最有效的一項工作之一。
最簡單的做法，就是在空間站上安排更多面向大眾的活動、發(fā)布更多空間站有關(guān)的信息。太空課堂、太空采訪、視頻直播、高清照片……這些優(yōu)質(zhì)資源應(yīng)該免費(fèi)開放。讓它們最大程度地流傳，才能起到最有效的作用。期待有一天，全世界的青少年談起太空，就會打開中國空間站直播，而不是馬斯克的星艦直播。全世界的平面設(shè)計師，想用太空和空間站的照片，就會去CNSA官網(wǎng)，而不是從NASA下載。
中國空間站上拍攝的高清太空及地球景色（圖源：聶海勝）
空間站也天生具備事件營銷能力。吸引眼球的事情太多了。我們期待未來十多年中，不斷出現(xiàn)的新事物能使空間站話題一直保持熱度。比如，僅僅航天員人選這個事情就會帶起熱度。第一位科學(xué)家/工程師航天員、第一位港澳臺航天員、第一位少數(shù)民族航天員、第一位殘疾人航天員、第一位中國太空游客，我們期待每一次都會掀起一股航天和科學(xué)熱。
讓過去30年投在載人航天工程上的巨額資金充分發(fā)揮它的二次價值，是真正的事半功倍。
第三，期待中國空間站成為國際合作大平臺。
從建設(shè)伊始，我國就對外宣布，中國空間站開放國際合作。2016年，中國便和聯(lián)合國外層空間事務(wù)辦公室合作，在世界范圍內(nèi)征集和遴選上中國空間站進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。2019年，中國和聯(lián)合國在維也納共同宣布，來自日本、印度、巴基斯坦、德國、法國等17個國家的9個項目入選。我們期待這些實(shí)驗(yàn)裝置如期送上中國空間站，實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。
大家都很關(guān)心誰會是第一位登上中國空間站的外國航天員。2017年，歐洲航天局的德國航天員馬天和意大利女航天員薩曼莎（就是近日在國際空間站推特發(fā)《蘭亭集序》名句的那位）來中國訓(xùn)練，成為熱議對象。但此后中歐載人航天合作因政治原因終止，他們上中國空間站的可能性微乎其微。
近來網(wǎng)傳挪威的Tricia Larose博士將上中國空間站完成她的腫瘤實(shí)驗(yàn)，但這多半也是誤傳。她的實(shí)驗(yàn)入選了上述聯(lián)合國組織的遴選。但實(shí)驗(yàn)入選并不需要科學(xué)家本人登上空間站。從目前比較可靠的信息來源看，這個第一很可能歸巴基斯坦。但也不排除中俄合作突然加速。不管怎樣，期望這一天早日到來。
德國航天員馬天和意大利女航天員薩曼莎在中國訓(xùn)練（圖源：國防時空）
合作實(shí)驗(yàn)和合作飛行是進(jìn)一步合作的基礎(chǔ)。早年有消息說意大利考慮發(fā)射一個艙段到中國空間站。但中國和西方政治關(guān)系近年不斷惡化，此事恐怕暫時已不可能實(shí)現(xiàn)。
不過，歐洲科學(xué)家和工程師中不乏依然對中歐航天合作寄予希望的人。去年6月歐洲航天局發(fā)表的歐洲載人飛船方案中，就考慮了對接中國空間站。
美國希望和中國空間站合作的人也大有人在，比如發(fā)射主教（Bishop）氣閘艙到國際空間站的Nanoracks公司創(chuàng)始人Jeffery Member。他在2017年來武漢參加商業(yè)航天大會時就表達(dá)了合作的意愿。但很遺憾，這些意愿在目前的政治環(huán)境下都已經(jīng)變得不可能。我們只能期待下一次國際關(guān)系根本性的改變。
俄羅斯退出國際空間站后，中俄空間站合作空間很大。但這主要取決于俄羅斯的空間站決策和它的經(jīng)濟(jì)狀況。俄羅斯一直有自建空間站的計劃，從未放棄過。然而，它可能已經(jīng)沒有（甚至長期沒有）這個經(jīng)濟(jì)實(shí)力了。也許哪一天它不得不和中國合作，依托中國空間站延續(xù)自己的載人航天活動。從技術(shù)上說，聯(lián)盟飛船訪問中國空間站沒有多少難度。這倒是也可以小小地期待一下。
中國空間站和發(fā)展中國家的合作也有良好的前景。中國通過聯(lián)合國向全球開放空間站的做法和美國挑選盟國加入合作的做法形成了鮮明的對比，受到了發(fā)展中國家普遍的歡迎。除了巴基斯坦，幾個中東產(chǎn)油國對和中國進(jìn)行航天合作也有很高的熱情。沙特已經(jīng)參與過中國探月任務(wù)，阿聯(lián)酋則將在嫦娥七號上搭載自己的月球車。期待中國空間站第二批實(shí)驗(yàn)征集，也期待在空間站這個合作大平臺上有來自發(fā)展中國家的驚喜。
最后，期待空間站成為推動商業(yè)航天的助推器。
在這方面，NASA也已經(jīng)給我們做了示范。從買斷硬件轉(zhuǎn)為購買服務(wù)，從貨運(yùn)補(bǔ)給到載人運(yùn)輸，從開放太空旅游到接納商業(yè)艙段（比格羅充氣艙、主教氣閘艙），應(yīng)該說國際空間站的商業(yè)化嘗試大多是成功的。我們沒有必要重復(fù)發(fā)明輪子。網(wǎng)上有句話叫做“摸著鷹醬過河”（鷹醬指美國），在這里也是適用的。
去年1月，中國載人航天工程辦公室公開征集空間站運(yùn)營低成本貨物運(yùn)輸方案。這可以看作是一個類似NASA COTS（商業(yè)軌道運(yùn)輸服務(wù)計劃，催生了貨運(yùn)龍飛船和天鵝座飛船）的嘗試，也是一個很好的開端。如果國內(nèi)商業(yè)航天公司能提供低成本的天地運(yùn)輸，那么空間站運(yùn)行成本就會降低，從而反過來帶動需求的增長。而規(guī)模的擴(kuò)大，又進(jìn)一步降低了成本。這樣的良性循環(huán)無疑會促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的成熟。期待早日看到中國的商業(yè)貨運(yùn)飛船。
除了“摸著鷹醬過河”，未來中國空間站的商業(yè)模式也完全可以自主創(chuàng)新。商業(yè)公司可以發(fā)射擴(kuò)展艙段對接空間站，空間站提供供電、熱控、供氧、通信等基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。商業(yè)公司也可以發(fā)射低軌共軌航天器，利用空間站作為維護(hù)基地?？臻g站作為太空基礎(chǔ)設(shè)施提供公益性服務(wù)，只收取最低成本費(fèi)用甚至免費(fèi)，則可進(jìn)一步鼓勵商業(yè)航天活動。空間站服務(wù)的艙段和共軌航天器越多，空間站的作用和價值就越大。總之，想象空間很大，值得期待。
我們也可以期待中國空間站成為“太空酒店”的雛形。如果發(fā)射成本大大減低，太空旅游的市場規(guī)模就會指數(shù)增長。人類走出地球可能就從太空旅游開始，其意義和潛力無可估量。我們期待中國空間站有一天能對接一個試驗(yàn)性旅游居住艙，然后慢慢擴(kuò)大規(guī)模，成為未來太空城市的起點(diǎn)。這個期待很科幻，很天馬行空。但想象力是一切的開始，我們不能停止想象。
未來太空酒店想象圖
夢天實(shí)驗(yàn)艙的發(fā)射和中國空間站的建成標(biāo)志著中國載人航天進(jìn)入了一個全新的歷史階段。從現(xiàn)在開始，我們已經(jīng)和航天列強(qiáng)們并駕齊驅(qū)。我們已經(jīng)駛?cè)肓宋粗暮Ｑ蟆Ｎ覀儾恢狼懊鎸⒂龅绞裁?，但未來一定是激動人心的?/p>
因?yàn)槲粗云诖?/p>
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