国际空间站(ISS)已连续运行26年,即将退役。到2030年,可能国际空间站将被操控至大气层内烧毁。其后续空间站(目前已规划建设多个)将面临巨大的挑战。尽管如此,众多航天项目和商业机构仍致力于将新的空间站送入轨道。
一些航天机构,例如美国国家航空航天局(NASA)和印度空间研究组织(ISRO),希望部署新的空间站。
与此同时,中国计划将其现有的天宫空间站扩建至现有规模的两倍,而俄罗斯航天局(Roscosmos)最近宣布,将回收利用现有的国际空间站模块,建造一个由俄罗斯宇航员和国际合作伙伴共同运营的空间站。
至于商业领域,希望参与其中的公司以及他们提出的方案可谓数不胜数!
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内容
第一站
空间站是人类在太空建立持久存在的重要手段。它们最早于阿波罗时代末期部署,代表着人类太空探索的下一个阶段。在此之前,美国国家航空航天局(NASA)和苏联的太空计划陷入了激烈的竞争—太空竞赛—双方都致力于“抢占先机”。
这包括率先将人造卫星(斯普特尼克一号)、率先将宇航员送入太空(尤里·加加林)以及率先将宇航员送上月球(尼尔·阿姆斯特朗和埃德温·“巴兹”·奥尔德林)。
但随着阿波罗计划的成功—该计划共将六个登月舱和十二名宇航员送上月球表面—太空竞赛正式结束。正是在20世纪70年代初中期,美国国家航空航天局(NASA)和苏联开始思考下一步的行动。由于已经多次进入太空,他们决定专注于能够实现长期太空停留的技术。
本质上,他们的目标从进入太空转向了在太空长期停留。
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*苏联礼炮七号(左)和美国宇航局天空实验室(右)
在“登月竞赛”中败北后,苏联凭借“礼炮”计划取得了早期领先优势。该计划从1971年持续到1986年,发射了四个载人科学研究站和两个以该计划名义运行的载人军事空间站(金刚石空间站)。“礼炮”空间站开展了关于长期太空飞行挑战的研究,以及各种科学实验。
这些空间站还创造了多项太空飞行纪录,包括任务持续时间、舱外活动(EVA)次数以及首次在太空完成乘组交接。礼炮号为模块化空间站奠定了基础,标志着空间站从单模块和对接端口式空间站向更复杂的空间站迈出了关键一步。苏联和俄罗斯合建的和平号空间站(俄语意为“和平”)实现了这一目标,该空间站从1986年开始运行,直至2001年脱离轨道。
该空间站由七个模块组成,包括源自礼炮号空间站的和平号核心模块*、量子-1和-2模块(用于开展科学研究)、水晶模块(用于微重力制造)、光谱模块(用于地球相关研究)、普里罗达模块(用于地球探测)以及对接模块。和平号空间站还通过国际空间站计划、欧洲和平号空间站计划和航天飞机-和平号空间站计划*,为国际空间合作树立了先例。
与此同时,美国也建造了自己的单舱空间站—天空实验室(Skylab)。该空间站于1973年至1974年间有人驻守,但一直运行到1979年才离开轨道。天空实验室由一枚改装过的土星五号火箭的第三级制成,并由同一枚火箭作为有效载荷送入太空。天空实验室是美国首个长期驻留空间站,内设轨道工作间、太阳实验室和地球观测站,并开展了数百项实验。
尽管美国宇航局(NASA)曾希望建造自己的空间站“自由号”来接替“天空实验室”,而俄罗斯航天局(Roscosmos)也希望建造“和平号”空间站“和平号2号”来接替“和平号”,但这些计划在1993年被取消,转而参与国际空间站(ISS)项目。
到1998年,NASA和俄罗斯航天局已将国际空间站的基础组件送入轨道,并于2000年开始执行各项任务。此后,NASA、俄罗斯航天局、加拿大航天局(CSA)、欧洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)不断添加模块和组件,增强了空间站的功能。
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1995年7月4日,美国宇航局“亚特兰蒂斯”号航天飞机与俄罗斯“和平”号空间站对接,由“和平”号19号任务的宇航员完成对接。
国际空间站退役
国际空间站最初计划运行15年,NASA原计划在2016年使其脱离轨道。但由于其开展的重要研究以及所获得的国际支持,国际空间站的任务期限已被多次延长。最终,2018年7月通过了《太空前沿法案》,几个月后又通过了《引领载人航天法案》 ,这两项法案均将国际空间站的运行期限延长至2030年。
2022年8月,美国国会通过了《促进半导体(CHIPS)和科学生产激励法案》,其中包含类似条款,并由拜登总统签署成为法律。尽管俄罗斯官员宣布将在2024年后(后推迟至2025年)退出国际空间站,但俄罗斯宇航员仍在继续与美国国家航空航天局(NASA)和其他航天机构执行联合任务。截至本文发布时,最终的撤离日期尚未正式确定。
不幸的是,持续的人员驻守意味着国际空间站上最老的舱段已经服役超过20年。多年来,这导致了各种各样的维护问题,更不用说与健康相关的隐患了。就维护而言,这些舱段出现了结构疲劳、持续漏气和硬件老化等问题,每年的维护成本高达约10亿美元。2019年9月,“星辰”号服务舱开始出现非常严重的漏气现象,尽管经过多次维修,问题依然存在。
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随着国际空间站逐渐走向退役,各航天机构也对进一步延长其服役期限表示怀疑,人们的注意力正在转移到什么将取代这个久经沙场的科研和工作主力平台。
天宫空间站
中国天宫模块化空间站的建设始于2021年4月天和号核心舱的部署,并于次年随着问天号和梦天号实验舱的部署而完成。该空间站借鉴了天宫一号(2011-2016)和天宫二号(2016-2019)的经验,自2022年6月5日起一直有航天员驻留。
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截至2026年3月17日,共有26名航天员入住过中国天宫空间站。升空,每次任务由三名航天员组成乘组,驻留时间约为六个月—尽管在任务交接期间,空间站最多可容纳六名航天员。
据中国载人航天工程办公室(CMSA)介绍,天宫空间站已开展了航天器交会、载人长期在轨运行、长期自主航天飞行、生物再生生命保障系统(BRLSS)以及自主货物和燃料补给等方面的研究。
2023年10月4日,中国空间技术研究院(CAST)宣布将为天宫空间站增设三个模块,使其规模和载人容量翻倍。中国官方媒体还指出,天宫空间站将通过容纳来自“多个国家”(可能包括欧洲航天局成员国)的宇航员来促进国际合作。这符合天宫空间站作为国际空间站继任者的规划。
此次扩建计划还将把任务期限延长至2037年,比之前宣布的延长10年。计划中的研究活动将包括对长期太空停留、空间医学、农业、技术创新等方面的进一步研究,以及涉及蒙州飞船(神舟飞船的替代者,设计用于将六至七名航天员送入轨道或月球)的测试。
在这方面,天宫航天器也将在中国与俄罗斯航天局合作建设国际月球研究站(ILRS)的计划中发挥作用。
月球门户
在不久的将来,美国国家航空航天局(NASA)希望将月球门户空间站部署到绕月轨道上。该空间站是NASA、欧洲航天局(ESA)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和加拿大航天局(CSA)的合作项目。
该空间站的构想源于2012年至2018年间开展的概念研究,最初被命名为深空栖息地(DSH)。到2015年,它被批准纳入NASA的“下一代探索伙伴关系”(NextSTEP)研究计划,并开始获得研发资金。
2018年,国际空间探索协调小组(ISECG)认定“门户”空间站对于月球探测、火星探测以及更远的太空任务至关重要。该空间站采用模块化设计,核心部分由动力推进模块(PPE)和居住与后勤前哨站(HALO)组成。
这些模块最早将于2027年发射,随后将发射欧洲燃料补给、基础设施和通信系统(ESPRIT)、月球国际居住舱(月球I-HAB模块)、加拿大臂3号机械臂以及乘员和科学气闸舱。
该空间站还将配备可重复使用的地面设施,统称为“阿尔忒弥斯基地营”。这些设施于2020年作为NASA月球表面可持续发展概念的一部分公布。基地将包括一辆月球地形车(LTV),用于在着陆区内运送宇航员;一个加压式可居住移动平台(HMP),用于在月球表面进行更长时间的移动;以及一个月球基础表面栖息地(FSH),可在宇航员短期停留期间容纳最多4名宇航员。
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2025年5月2日,特朗普第二届政府发布了2026财年预算申请,其中提议取消月球门户计划。然而,该预算于7月4日签署生效,为月球门户计划拨款26亿美元,其中7.5亿美元需要在2026年至2028年间支出。与此同时,关于将月球门户计划用于其他任务的讨论也已展开。
这其中包括现任局长贾里德·艾萨克曼的政策蓝图“雅典娜计划”,该计划探讨了将模块或推进相关硬件重新用于核动力拖船的可能性。然而,艾萨克曼和NASA均未公布任何此类计划。
俄罗斯轨道站
近年来,俄罗斯宣布了类似的计划,要建造国际空间站的后续空间站。然而,2025年12月,俄罗斯科学院生物医学问题研究所所长格列格·奥尔洛夫宣布,俄罗斯将在2030年后继续使用构成国际空间站俄罗斯轨道段的模块,该空间站此后将被称为俄罗斯轨道站(ROS),或*Rossiyskaya orbital'naya stantsiya*。
这与俄罗斯官员近年来所作的表态大相径庭,他们此前一直表示有意建造一座新空间站来取代国际空间站。俄罗斯空间站的计划于2009年正式启动,当时提出了轨道载人组装与试验综合体(OPSEK)方案。该方案设想建造一座包含构成俄罗斯轨道段的六个模块的空间站,但为了继续参与国际空间站项目,该方案于2017年被放弃。
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2021年,俄罗斯航天局宣布将于2024年终止其在国际空间站(ISS)的参与,理由是担心其老化的舱段状况。此后,该计划重新启动。此时,原有的“空间站计划”(OPSEK)更名为“俄罗斯轨道服务站”(ROSS),不再包含俄罗斯的国际空间站舱段。
更新后的计划包括在2027年至2030年间发射四个核心舱段,分别是科学与能源舱、通用节点舱(UNM)、门户舱(SM)和基本舱(BM)。到2035年,还将增加至多三个舱段,并有可能建造一个用于太空旅游的私人居住舱。
然而,由于制裁造成的预算限制以及国际协议的终止(因俄罗斯2022年入侵乌克兰),俄罗斯规划者重新考虑了重复利用国际空间站模块的想法。根据这项新计划,俄罗斯将在2030年项目完成后将其模块从国际空间站分离,这些模块将构成俄罗斯航天局(ROS)的核心,其他模块随后也将陆续分离。
印度安塔里克什
2019年,印度空间研究组织(ISRO)宣布,计划在2035年前将印度空间站(Bharatiya Antriksh Station,简称BAS)送入轨道。根据ISRO多次声明,该空间站将为该机构启动载人航天任务(例如“加甘扬”载人航天计划)奠定基础。正如时任ISRO主席斯里达拉·索马纳特(Sreedhara Somanath)在2023年10月所言:
我们的“加甘扬”计划旨在实现载人航天飞行能力,一旦实现这一目标,我们将能够着手建造空间站的后续模块。
该空间站项目的规划周期为未来20至25年。我们肯定会将载人探索、更长时间的载人航天飞行以及太空演习列入我们的议程。
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与中国类似,印度也视该空间站为其未来十年成为太空探索、科学和研究领域主要强国的计划至关重要。这其中包括在2040年前完成“甘加尼安”载人航天计划并实现载人登月。
巴哈马航天系统(BAS)的研发计划于2028年启动,届时将发射首个模块(BAS-1),该模块将配备太阳能电池板和一个与国际空间站兼容的对接端口。
印度空间站(BAS)将采用五模块结构,包括基本模块(BAS-1)、核心对接模块(BAS-2)、科学研究模块(BAS-3)、实验室模块(BAS-4)和通用工作模块(BAS-5)。空间站尺寸为27米×20米(88.5英尺×65.5英尺),轨道高度为400-450公里(250-280英里),可容纳3至4名宇航员。印度空间研究组织(ISRO)还表示,包括美国国家航空航天局(NASA)、俄罗斯航天局(Roscosmos)、欧洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在内的所有主要航天机构均可访问该空间站。
如有机会我们将探讨商业航天公司正在探索的众多模式。
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