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中国空间站只花了80亿美元!纽约时报:国际空间站却要1000亿美元

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中国天宫空间站建设阶段的最后一次任务神舟十五号发射成功,标志着未来天宫将转入应用与发展阶段,在这个时刻,外媒纷纷报道了神舟十五号的发射盛况以及航天员在轨胜利会师的精彩场景。

纽约时报也不例外,只是一如既往的各种捕风捉影、造谣生事的将中国航天建设往军事应用上扯,不过在文中却也不得不面对一个事实,纽约时报称中国的天宫空间站造价只要80亿美元,而国际空间站却花了1000亿美元,这事儿挺有趣,因为国际空间站花掉的可远不止1000亿!

纽约时报:国际空间站只花了1000亿美元?

纽约时报引用了中国工程院院士、中国载人航天工程总设计师周建平的说法,他表示中国在航天计划上的投资效率很高,其空间站的成本不超过80亿美元,而纽时则表示,相比之下,美国宇航局只是今年(2022年)就在国际空间站上花了30亿美元,并且在整个生命周期内、建造和维护费用已经超过1000亿美元。

  • 国际空间站只花了1000亿美元?

国际空间站是16国联合建设的、在近地轨道上运行的科研设施,也是人类历史上第九个载人空间站,参与建设的国家包括美国、俄罗斯、日本、加拿大和欧洲空间局(包括法国、德国、意大利、英国、比利时、丹麦、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士)以及巴西等16国。

国际空间站主要分为俄罗斯舱段(ROS)和美国舱段(USOS,由美国和其他14国运营),主要研究对象为微重力下的生物学、物理学以及天文学、地理学、气象学等。

国际空间站规模

国际空间站从1998年第一个曙光舱段发射上天到2011年最后一个多用途增压舱被发现号航天飞机运送到国际空间站并部署成功,总共历时13年。不过有的朋友还是喜欢鸽王算在内,2021年7月27日的科学号多功能实验舱对接到国际空间站才算真正完工。

右下角是科学舱

整个建造历程经过50次太空飞行和组装,其中的39次飞行需要由航天飞机完成,每次约15吨左右,有大约30次飞行和装配任务需要进步号飞船上的货物提供支持。其桁架长度108.4米,舱体长度74米,总重量为420吨,太阳能电池功率110千瓦,额定成员为6人,不过宇航员最多时曾一度达到13人(短期)。

目前的国际空间站共由16个舱段和模块组成,分别是曙光号功能货舱、团结号节点舱、星辰号服务舱、命运号实验舱、寻求号气闸舱、码头号对接舱、和谐号节点舱、哥伦布号实验舱、货运模块、希望号实验舱、搜寻号小型研究模块、宁静号节点舱、穹顶号观测舱、黎明号小型研究模块、莱奥纳尔多号多功能后勤舱与2017年的科学号多功能实验舱。

国际空间站预算与超支

国际空间站原计划规划的预算为500亿美元,其中美国的研制费用276亿美元,欧洲航天局36亿美元,日本35亿美元,俄罗斯30亿美元,加拿大10亿,另外还有轨道组装费用110亿美元。

但事实上这个费用因大大超支,截止到2010年,国际空间站的各成员国累计投入了1551亿美元,其中美国1311亿美元(直接投入724亿美元,航天飞机费用587亿美元),俄罗斯120亿美元,欧空局50亿美元,日本50亿美元,加拿大20亿美元。

除了直接投入的费用外,还有2011年建成后维持空间站运行的费用,据NASA OIG(监察长办公室)在2021年11月30日给出的审计报告,每年的费用从二十几亿美元到三十几亿美元不等,平均下来费用在30亿美元/年左右。

但随着空间站的老化,维护与升级费用的增加,NASA在2020年后的费用预算已经增加到32亿美元/年,并且将持续其寿命终结,另外在寿命终结期还需要2年左右可控降低轨道脱轨,预计还需要10亿美元的费用。

美俄闹掰:空间站差点分家

2022年2月底,俄乌冲突发生后俄罗斯航天局威胁要退出国际空间站,让大家为NASA捏了把汗,上文已经说明国际空间站分为俄罗斯舱段和美国舱段,其中俄罗斯舱段本身就是一个小型空间站,有独立的太阳能电池与动力以及燃料储存,而美国瓶段则只有实验舱与太阳能电池,如果分家,国际空间站的USOS(美国段)必死无疑,幸亏后来俄罗斯还是放弃了这个想法,要不然2024年就能看到美国段坠入地球大气层。

纽约时报对国际空间站的费用评估来看以超出1000亿美元计算也没错,不过误差实在大了点,假如2010年1550亿美元算,那么10年运营费用合计达300亿美元,目前已经达到了1850亿美元,还真不是个小数,跟马斯克的身价差了不大。

天宫空间站,运行维护费用到底是多少?

中国载人航天办公室官方没有公布过具体耗资是多少,不过网上一直流传着一个中国天宫空间站研发建造费用总共为530亿人民币,约合74.942亿美元,而据中国工程院院士、中国载人航天工程总设计师周建平的说法,天宫空间站建设费用不超过80亿美元,这个数字还是有些可信度的。

天宫空间站是中国从2021年开始建设的模块化空间站,基本构型为由天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱三个舱段组成,同时一般情况下会有艘载人飞船以及一艘货运飞船靠泊,目前最新轮换期间是2艘载人飞船,天宫建设历程:

目前基本构型为一个T字形,目前的重量应该已接近100吨,其主要舱段质量如下:

天和核心舱:22.6吨;

问天实验舱:23.2吨;

梦天实验舱:23吨;

天舟五号飞船:13.5吨

神舟十四十五飞船:7.8吨 x 2 =15.6吨

总计吨位为:97.9吨。

与国际空间站420吨相比,差得确实比较大,1/4质量都不到,不过天宫空间站还有光学巡天舱段,未来还有扩展的核心舱与2个实验舱,最大规模可以超过180吨,构型也从T字形变成一个干字形。

吨位只有1/4,功能却没少太多

天宫空间站虽然吨位只有国际空间站的1/4,但真正能干的活却不少!比如在天宫上的太阳能电池就比国际空间站效率要高得多,即使没有采用ISS(国际空间站)的独立桁架结构仍然达到了100KW的功率,与国际空间站的110KW相差无几。

我们知道现代实验设备,电一定少不了的能源,足够高的功率才能支撑更多的实验设备,而在天宫空间站上,110m³的密封舱内规划设计了16个专用科学实验柜和7个具有空置空间的实验柜,另外还有3个舱外暴露实验装置,覆盖了包括微重力流体物理与燃烧科学、空间生命科学与生物技术等在内的11个空间科学与应用研究方向!

未来还能扩展,而国际空间站不仅是电源功率已经达到极限,而且目前也已经处在延寿期,处在发挥余热的阶段了。

另外天宫空间站还有相当独特的伴飞巡天望远镜,类似于哈勃太空望远镜的一种光学观测设备,但视野是哈勃的300倍,未来观测效率会相当高。

轨道维持:离子推进

国际空间站维持轨道的方式是化学火箭发动机,使用的燃料是偏二甲肼与四氧化二氮,也就是俗称的毒发燃料,每年消耗量为7.5吨,据WIKI资料表示,燃料与运输成本为2.1亿美元。

天宫空间站用的则是4台HET-80霍尔电推,功率1350瓦,单台推力83毫牛,主要用于轨道维持,原因是在大气分子阻力下逐渐降低高度,而霍尔电推发动机则可以维持高度,避免大量消耗化学燃料,这种发动机的喷气速度很高,非常节省燃料。

不过临时的变轨比如调相机动或者躲避太空垃圾等还是需要化学火箭发动机出马,但日常轨道维持的消耗大户没有了之后,天宫燃料消耗要比国际空间站少得多,当然在燃料成本上的支出也会更少。

天宫日常维护:每年约4.41亿美元

2021年在《中国科学 技术科学》刊发了一篇《空间站长期运行在轨活动与运输访问一体化规划》的论文中评估了维护费用。作者对2023年1月1日起到2025年12月31日总共3年的时间里,天宫空间站的维护进行了建模,统计了航天员上下、货物补给、燃料补给等所有囊括累计需要上行5000件物资。

需要7艘载人飞船、10艘货运飞船执行任务,其中载人飞船每次发射成本8.5亿,货运飞船每次发射成本3.5亿,合计94.5亿,约为13.23亿美元,按3年计,每年约4.41亿美元左右,按国际空间站过去10年平均每年30亿美元算,大约是14.7%,如果按未来32亿美元计则是13.8%。

假如再折合吨位系数,那么总的运行成本大约是国际空间站的一半!看来我国的天宫无论是造价还是维护都要比国际空间站低得多,要不和NASA商量一下,以后的由中国载人航天来外包国际空间站服务吧,未来10年外包价30亿美元/年,省下2亿美元给NASA员工发红包吧。

参考资料:

https://www.nytimes.com/2022/11/29/world/asia/china-space-launch-astronauts.html

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