空间站往事，从美苏争霸，到中国迎头追赶

最早空间站只是一个简单的设想，

1896

EverettHale

设想建造一个“用砖搭建的月球”，

1929

HermanPoto?nik

的《太空旅行的问题》仔细探讨了空间站建造的意义。随后人们以此为基础，不断延伸逐渐得到了现代空间站的雏形。

1951

年，沃纳·冯·布劳恩发表了带有环状结构的空间站设计，这代表人类真正意义上走出空间站建造理论基础的第一步。

1957

8

21

日，苏联发射了历史上的第一枚洲际导弹。

10

4

日又成功发射了人类的第一颗人造卫星（

Sputnik1

）。

1961

4

12

日，尤里加加林代表人类进入太空，苏联在航天领域取得一个个骄人的成绩。

为了在太空竞赛中快速追平与苏联之间的差距，

1962

9

12

日美国时任总统的约翰·肯尼迪在赖斯大学发表演讲《

WeChoosetoGototheMoon

》揭开了登月竞赛的帷幕。美国逐渐加大了对美国航天局（

NASA

）的财政投入，在

1966

年甚至达到了惊人的联邦预算

4.4%

之多，这使得美国在航天技术领域逐渐超越苏联。通过水星计划、双子座计划、阿波罗计划等一系列载人任务，美国人把脚印从地球踏上月球。

随着苏联在载人登月火箭

N1

研发方面的四次连续测试失败，基本宣告了苏联登月计划破产，美国正式实现了对苏联载人航天技术的反超。但苏联随后掀起新一波的竞争：空间站建设。在设想中，它不仅具有科研价值，也是有军事目的。建立长期驻人的空间站，实现长期覆盖全球中低纬度区域的军事侦察，甚至拥有直接作战的能力。当美国

1971

年还在进行阿波罗登月，苏联便把军用性质的礼炮一号（

Salyut

）送入太空，并在后续项目中尝试装载武器。

1971

年期间，苏联共计发射了

9

个重达

18

-20

吨的空间站，其中

7

个取得成功，技术上分为两代，第一代为实验飞行器性质，第二代为长期驻留空间站，这就是著名的礼炮号系列。其中，三个军用的礼炮空间站还进行了秘密的武器试验，例如在礼炮三号上安装了图

-22

轰炸机的自卫航炮作为攻击武器，无奈由于无法解决武器发射时导致的旋转问题被迫放弃。短短数年后，苏联推出了下一代空间站。

1977

年、

1982

年，苏联入轨的“礼炮”六号、七号为第二代空间站，也叫实用性空间站。其主要特点是均有两个对接口，可同时接纳两艘飞船，从而能把载人与运货分开，延长了空间站寿命和航天员在轨时间。”礼炮“一号至五号主要用于技术试验，”礼炮“六号、七号则进行了大量对地观测、空间材料加工、生命科学、天文和地球物理学等研究。礼炮七号总共在轨时间

3214

天，接待

10

26

人次的航天员，并创下了单个宇航员最长

236

天的太空生活记录。

美国曾打算建立一个绕地球轨道运行的空间站，也提出过建立更大规模的太空基地项目。不过，这一雄心勃勃的计划因为美国经济的不景气而被否决。

1972

年，美国前总统尼克松批准了航天飞机项目。

1973

年至

1974

年间，实验空间站“天空实验室”（

SkyLab

）利用剩余的阿波罗硬件进行了实验性飞行。由于土星五号火箭的成本太高，即便是财大气粗的美国也无力维持。天空实验室前后接待了三批航天员，载人任务于

1974

2

8

日就早早结束，随后天空实验室被封闭，于

1979

7

11

日返回地球大气层烧毁。

不过此时双方对抗性质的太空竞赛，随着尼克松访问苏联等历史事件逐渐偃旗息鼓。双方签订的一系列文件，不仅标志着军事性质的太空竞赛基本结束，也标志着双方在法理上可以实现正式合作。

1975

7

17

日，在美方三位航天员、苏方两位航天员的操作下，阿波罗

18

号飞船和联盟

19

号飞船在地表

200

千米的高度上成功对接成功，在

1

23

小时的飞行后，二者随后各自返回地球。在打开舱门的那一刻，苏联航天员阿列克谢·列昂诺夫与美国航天员托马斯·斯坦福德紧握双手，这标志着太空竞赛的结束，两个超级大国开始了和平利用太空进程的可能性。

上世纪

80

年代后，开发“永久载人空间站”的构想再次被提出，也就是国际空间站的前身。

1985

年，欧洲

11

国加入，随后，加拿大、日本和巴西也加入，准备与

NASA

一道共同开发这一宏伟的计划。

1984

年，美国总统里根批准空间站计划投资

80

亿美元，

1991

年美国总审计署发布报告，认为“自由”号空间站研制和

30

年运行的总费用可能达到

1180

亿美元。由于欧洲当时出现财政危机、

1986

年“挑战者”号航天飞机爆炸事故，以及空间站在政治上意义逐渐消失，“自由”号空间站不得不再次缩小规模，甚至建造国际空间站的计划也被暂时搁置。

和平号空间站

美国停止空间站发展规划后，苏联开始建设人类唯一的空间站

——和平号（

Mir

）。

1986

2

19

日，质子火箭从拜科努尔航天基地升空，将和平号的核心舱送入太空。相比此前单舱的礼炮和天空实验室，它最大特点是模块化组装，这意味着空间站建设需要通过近地轨道集合的方式完成，降低了每次航天发射的载重需求，每一个模块也可以在保证接口一致的情况下具有完全不同的独立功能。

在无法以充足财政来维持费用高昂的航天事业的局面下，美国开始拉拢俄罗斯。一直到苏联解体，美国才有机会和俄罗斯展开实质合作。美国希望将国际空间站计划与俄罗斯

“和平

2

号”空间站进行整合，而俄罗斯希望借助美国的支持来完成新型“曙光”号空间站的发射。

1993

年，俄罗斯决定加入美国提出的合作计划。当年年底，美国航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站成功对接，两国开始展开紧密合作。

和平号总重

吨、

350

立方米，运转在距离地球上空

400

千米高处。由于对接舱的存在，和平号能够直接与美国的各个航天飞机对接（亚特兰蒂斯号

7

次，发现号

1

次，奋进号

1

次）。期间，先后有

31

艘联盟载人飞船（其中

1

次为新型联盟

TM

飞船无人测试）和

62

艘进步号货运飞船对接和平号，取得了巨大的成就。

和平号成果丰硕，原计划

5

年的和平号任务不断延期到

15

年，却不得不面对自发射以来便埋下的隐患，设备老化导致的故障，小型火灾、对接时发生碰撞、有毒烟雾、气体泄漏、停电、温控故障等层出不穷，险些酿成重大灾难。在多重考虑下，俄罗斯联邦航天局意识到没价值进一步运营昂贵的和平号，

2000

年宣布放弃。

2001

1

27

日，最后一艘驳接的进步号

M1-5

飞船抵达并对接和平号，没有任何补给功能，而是携带满了推进剂。

3

23

日和平号返回地球，成功坠毁在南太平洋无人区域。

国际空间站

和平号退役前，苏联在规划新一代和平号，美国也开始计划发展自家的自由号空间站（

Freedom

）。俄罗斯独立后财力资源有限，经过一系列商讨后，二者决定把各自方案融合成一个空间站。

1998

1

29

日，来自美国、俄罗斯、欧洲各国、日本、加拿大和巴西等

16

个合作伙伴国家的代表举行会议并签署了有关空间站合作的最新协议，标志着国际空间站的建设正式“启动”。

随着和平号的陨落，国际空间站成为整个人类载人航天的宠儿。它的建设比起和平号复杂许多，需要的组合部分更多，功能要求更强。

1998

11

月，国际空间站第一个组件“曙光”号功能货舱在质子火箭的搭载下，从哈萨克斯坦的拜科努尔航天基地发射升空，

2011

年空间站正式完工。

空间站重达

420

吨，以

迈（相当于时速

千米）的速度每天绕行地球

16

周，

109

米长的空间站包括六个睡眠区域、两个厕所、一间健身房，而最受欢迎的地方是欧洲建造的一组凸窗，称作穹顶舱（

Cupola

），里面提供了

360

度视角，宇航员们能俯瞰地球上的风暴如何聚集，太阳如何升起。建造国际空间站的最终费用超过了

1000

亿美元（约合人民币

6700

亿元）。每年用于空间站维护和服务性飞行的成本更是飙升至

40

亿美元（约合人民币

268

亿元）。

国际空间站的主体部分，可划分为两大块，即美国轨道段和俄罗斯轨道段，两个轨道段虽然结合在一起，但是由于接口不统一、动作模式也不相同，因此并不兼容，美国和俄罗斯在国际空站上的运营，其实是各自为政。美国方面有两个巨大的太阳能板，为整个空间站供电，而俄罗斯舱段，控制轨道位置以及飞行的平衡。早期国际空间站高度偏低，仍然存在稀薄大气分子的阻力，其每月轨道掉落高度大约为

2

千米，因此空间站每隔一段时间都会主动上升轨道高度，避免最后坠入地球提前报废。这个任务最开始是交给俄罗斯曙光舱段的，星辰号舱段接替后，曙光舱上的燃料箱专门供给星辰号上使用，总共载重量可达

6

吨左右，国际空间站一年需要消耗约

7.5

吨燃料，耗资达

2.1

亿美元。也就是说每年至少要花

2.1

亿美元才能保持国际空间站在轨。

国际空间站最初的设计寿命是十五年，也就是

2015

年就该退役了，但由于它始终没出现什么大的问题，而且各国当时也没有计划再建造替代用的空间站，所以国际空间站的退役就一拖再拖，现在已经拖到

2030

年左右了。这个造价已超过

2000

亿美元的国际空间站花费不菲，美国每年支付的费用就不低于

30

亿美元，运营成本过高。

NASA

就希望让国际空间站退役，以便把更多的资源用于美国宇航员重返月球乃至登陆火星；另一方面，随着国际空间站运营时间的持续拉长，各种硬件和软件出现问题的几率越来越大，在

2021

年出现了漏气、姿态偏转、误报警、避让空间碎片进入紧急状态等数次风险，让人不禁为之担心。

随着近期地球区域冲突，俄罗斯联邦航天局局长罗戈津称，如果俄罗斯因与西方关系恶化而退出国际空间站，航天局还发布了一段自制的视频，视频中俄罗斯的宇航员打包好东西，就带着俄罗斯舱段和国际空间站分离了。不过就算真的需要分离，也需要多次精密计算，调试多次才能慢慢拆分。就俄罗斯而言，他们之前就有退出空间站的想法，不排除提前散伙。

中国空间站

上世纪

90

年代美国俄国主导的国际空间站开始第一阶段时，美国邀请了英、法、印、日、俄等国，但却拒绝了中国的加入，我国甚至愿意出钱都不行。美国还联合多国封锁中国的航天技术。

2011

4

月，美国政府相关机构正式在法案中添加了两项条款。法案规定称，美国宇航局

NASA

和白宫科技办公室，乃至任何美国航天方面组织“不得使用联邦资金同中国或中国所属公司就太空项目进行任何方式的合作或协调”，与此同时“禁止美国宇航局接待任何来自中国官方的访问人员”。甚至就连中国的媒体记者，也完全禁止参与任何有关于美国航天的相关发布会，一切航天论坛与科技交流会议，全程拒绝中国学者参加，这就是著名的“沃尔夫条款”。

这种全向的封锁反而让中国坚定了，在航空航天领域，一定要走出一条独立自主的道路。中国的载人航天计划是分三步走：首先，能上天；其次，能出舱；最后，建立小型空间站。中国建设空间站的计划也分三步走：首先，实现宇航员太空行走；其次，实现无人对接；最后建成规模较大、长期有人参与的国家级实验室。

1999

11

20

日，中国神舟一号飞船发射升空，标志着中国航天进入新阶段。载人航天经过几年的艰苦奋斗，终于在

2003

10

15

日，中国第一个宇航员杨利伟乘坐神舟五号载人飞船进入太空，第二天成功，中国成为继俄罗斯之后第三个掌握载人航天技术的国家。

2011

年中国又发射了第一个实验空间站天宫一号，

2016

年发射了更大的天宫二号标志着中国空间站技术的成熟。

中国空间站是自己建立的，但向全世界开放，并且通过《科学实验资源手册》公开了可以提供实验的设备信息，以及相关标准。未来，中国空间站上将会安装十三个科学实验柜，进行数千项实验项目，目前收到

27

个国家的项目合作请求，其中

18

个国家得到批准，被拒绝的

9

个国家就包括美国。

很多人认为是中国是在

“打击报复”，其实，我们已表示是美国的项目不符合项目标准，所以被拒绝了。如果美国的项目符合要求，中国将会批准其加入空间站的科学试验。看来，美国的科学家还要多多提高项目质量呦！