白玉京：国际空间站丧钟已响，天宫空间站路在何方

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【文/观察者网专栏作者 白玉京】

根据CNN11月16日的报道，国际空间站的泄露问题日渐加剧。尽管宇航员们一直在修补问题区域，但情况已经到了白热化的地步。另外据美国“太空”网站消息，空间站的泄露问题已经持续了五年，目前美俄双方在泄露是否严重上存在分歧；俄方“不认为存在灾难性解体的风险”，美国则要求停靠在国际空间站的载人“龙”飞船增加临时座椅以备紧急撤离之需。

国际空间站的年久失修并非捕风捉影的传闻，而是板上钉钉的事实。始建于1998年的国际空间站，是16个国家联合参与的合作项目，最初设计的使用年限是15年，也就是到2013年。目前国际空间站正处于超期服役的状态中，且超期服役的零部件有588个之多。

凡事必有终结，俄罗斯计划最早于2028年离开国际空间站，而其他合作伙伴则表示于2030年离开。不论如何，国际空间站将于2030年陨落的事实已经不可避免。美国迫不及待决定了它的死亡方式，还决出了掘墓人——NASA宣布SpaceX战胜美国“次子”诺格（长子波音，三子洛马），赢得了主持这一太空葬礼的“荣耀”，合同价值高达8.43亿美元。

SpaceX将建造发射离轨飞行器（Deorbit Vehicle，DV），将国际空间站送入大气层烧毁。至少在吃瓜这件事上，SpaceX从不让人失望。NASA和SpaceX急不可耐地公布了离轨飞行器的一些细节和渲染图。

SpaceX公布的离轨飞行器推动国际空间站的渲染图，注意尾部蜂窝煤一样密集的推进器。SpaceX

我们除了全程关注国际空间站的“葬礼”细节之外，也有更迫切的事情需要思考——远比吃瓜更重要。据CCTV报道，中国天宫空间站设计寿命10年，如果从2021年算起，将于2031年退役。换而言之，有没有可能是前后脚的事情？从中美如何应对空间站退役，到中美怎么搞下一代空间站，是无缝衔接，且非常有趣的话题。

强大的离轨飞行器

SpaceX的离轨飞行器，将是人类历史上推力空前强大的外太空飞行器，毕竟要推动的是400多吨的庞然大物。从本质上来说，它是货运“龙”的魔改版，整合了多项成熟的技术，同时进行了显著的增强和改进，以适应国际空间站安全离轨和退役的复杂任务。

为了便于理解，我们不妨把离轨飞行器称为“离轨龙”或“出轨龙”。“出轨龙”将配备46个“天龙座”（Draco）推进器，其中16个用于姿态控制，30个用于降低空间站轨道所需的推进操作。与标准型货运“龙”飞船相比，“出轨龙”的推进剂是货运型的6倍、发电能力是其3到4倍、主干段长一倍，主要用于容纳发动机、推进剂箱、发电系统和其他系统。

“天龙座”推进器名气远没有“默林”和“猛禽”发动机那么响亮，但它其实也是SpaceX帝国的基石，广泛地应用于“龙”飞船。“天龙座”使用具有自燃特性的单组元推进剂，具体为四氧化二氮（N2O4）和单甲基肼（MMH），在混合时无需点火装置即可产生高能量燃烧。

Maxar商业成像卫星最近拍摄的国际空间站照片，绝佳的展示了太空巨物之雄壮，和离轨飞行器的对接位。波音可怜的星际飞船位于中间右下方，从空间站的前对接端口伸出。SpaceX 的离轨飞行器将停靠在同一前对接端口，以便在该计划于 2030 年左右结束时安全地将实验室推出轨道。Maxar

“出轨龙”总重约30吨，容纳了16吨推进剂。但是，推进剂越少越好，而不是越多越好，16吨显然经过SpaceX的精心计算。根据齐奥尔科夫斯基火箭方程粗略估算，推动国际空间站完成离轨约需要22吨推进剂。然而，理论计算跟实际工程存在缺口，通过流程上的优化，16吨足以满足要求——“出轨龙”不会只点火一次就完成国际空间站的离轨操作。大致流程如下：

国际空间站运行高度当前约400千米，最后一批宇航员进入国际空间站后，“出轨龙”对接国际空间站，国际空间站轨道高度自然衰减到330千米，宇航员离开，自然衰减到220千米时，“出轨龙”开始推进，通过多次点火，将国际空间站轨道降低到160千米，进而完成离轨燃烧。国际空间站的最终坠落地点还未确定，可能位于南太平洋，坠落区域呈椭圆形，长轴约为2000千米。按NASA的说法，国际空间站的碎片，大的像轿车，小的像微波炉；砸到小朋友跟花花草草都不太好。

30吨的“出轨龙”是一个庞然大物，发射是一个大难题。可复用的“猎鹰”9显然是不行的，只能把15吨的载荷送入LEO轨道，就算不回收第一级，也只能把22.8吨的载荷打上天。“猎鹰重型”火箭LEO轨道运载能力为63.8吨，理论上问题不大，但实际发射这么大的玩意，还不清楚“猎鹰重型”火箭是否需要进行结构补强和相关的优化设计。

不难看出，不论是建造一款离轨飞行器还是发射一款离轨飞行器，都不是一件容易的事情，世界上有把握做成的没几个。SpaceX的“龙”飞船相当成熟，发射运营得心应手，魔改版的研发，进度可控风险可控，这就是SpaceX能击败诺格的关键原因。NASA抛弃诺格，就是担心诺格的方案得从头开始，一不小心，极易成为新一代“鸽神”。

中国天宫空间站只能用10年？

国际空间站从1998年发射首个模块算起，预计到2030年退役，共计服役42年之久。国际空间站面临退役，中国天宫空间站也一样面临着退役的问题。

中国天宫空间站全貌。中国载人航天办公室

中国天宫空间站的设计寿命是10年，但这是非常保守的一个数字。当然，我们没必要钻牛角尖，死抠“42年”和“10年”这两个数字，得出国际空间站一定优于中国空间站的结论。其实国际空间站原始寿命也就15年左右，历经数次延寿。中国载人航天工程空间站系统总指挥王翔曾在央视采访中回应称，空间站的实际使用寿命远比10年的设计寿命要长。

天宫空间站跟国际空间站都采取了模块化设计，通过维修和更换模块化舱段，实际使用寿命将达到15年甚至更长。而国际空间站的设计和建造，美国拉了俄罗斯、日本、加拿大等国参与，有好有坏。好处是分担资金成本和技术成本，坏处是众口难调，节奏不好把握，比如加拿大设计必不可少的机械臂，拖过后腿。天宫空间站则由中国独立建造，各个舱段不求人，更换和维修不需要征求别的国家同意，自然有利于在实操中延长天宫空间站的寿命。

10年也好，15年也罢，天宫空间站退役时，也一样面临如同国际空间站退役时的两个核心问题，其一是中国或许也需开发离轨飞行器，但这个问题还算好回答，毕竟可以摸着SpaceX的石头过河。其二是下一代空间站由谁来造，怎么造？

“半个”空间站

国际空间站基本可以视为国家队联盟的产物，美加等国政府和国立航天机构牵头投入资金，研发建造。国际空间站退役后，美西方国家队将建造“半个”空间站；美国民商队将接过国家队的大旗，挑起下一代空间站开发建造的大梁。

猎户座飞船（左）正在接近月球门户，注意图中细节，月球门户是一个运行在月球轨道的空间站。NASA

美国正在推动“阿耳忒弥斯”（希腊神话月之女神，太阳神阿波罗的姐姐）重返月球计划，将建造一个月球门户（Lunar Gateway）。这是一个小型空间站，旨在作为宇航员的通信枢纽、科学实验室和居住舱，不仅用来登月，还用来探火。这是一个跨国合作项目，参与者包括美国国家航空航天局 ( NASA ) 、欧洲航天局(ESA)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、加拿大航天局(CSA)。

“月球门户”主要由以下几个模块化单元组成：推进模块（PPE）、居住和后勤前哨（HALO）、月球国际居住舱（I-HAB）、欧洲燃料补给/基础设施和电信系统( ESPRIT) 服务舱。月球门户将运行在月球轨道，而不是近地轨道，规模远远不及庞大的国际空间站。这就是上文为什么说“半个”的原因。

不过，受规模和主要用途的限制，月球门户只能充当下一代空间站的一个补充和备份。

太空三加一

NASA已经授出三份金额差不太多的合同，支持三家公司分别建造下一代空间站。而选择三家，也是出于鸡蛋不能放一个篮子的考虑，鼓励市场化竞争。

星空实验室空间站，由纳米支架公司主导，合作伙伴洛马的标志非常醒目网络图片

美国之子波音、诺格和洛马堂而皇之地混进了民商队的革命队伍，当然如果硬要把它们当民商也不是不行。诺格作为美国次子，实力十分雄厚，先前在国际空间站刷了不少经验值，收购轨道科学后，还搞过“天鹅”号货运飞船往返国际空前站。诺格的飞船不求人，火箭也不用求人，“天鹅”号货运飞船可用“宇宙神”V重型火箭发射。从目前的经验值和垄断的资源来说，诺格实力显然超出另外两家。

除“三强”之外，美国还有一个空间站计划，就是公理公司(Axiom)的公理空间站。它跟“三强”的不同点在于，公理空间站相当于一个寄生体，在国际空间站寿终正寝之前，需要先对接国际空间站，后续再分离独立运行。

空间站商业化并不容易

这里比较奇怪的地方有两点，一是波音和洛马只是打辅助，目前没有独立建站的欲望，诺格独占C位。二是，美国当今的航天一哥SpaceX竟然没有出现在建设下一代空间站的名单里。

其实这两点可以用一个原因来归结，就是美西方搞的下一代空间站是商业空间站，不是国际空间站这种不计真金白银的政治符号。

2023年12月22日，诺格“天鹅座”货运飞船从国际空间站的加拿大臂2号发射升空后的瞬间。NASA

建造空间站，有点像攀登珠峰。过去，攀登珠峰需要举国之力来搞，通过国家运动员集训实现，成为国家比拼实力和荣耀的象征；而如今攀登珠峰，商业化模式非常成熟，成为企业家和大人物刷存在感刷的打卡胜地，以后万一有“珠峰媛”什么的，也不用稀奇。

随着技术的进步，建造飞船、火箭的技术白菜化扩散，所需的资源、资金和技术不一定需要国家队之力。像建造空间站舱段和在轨对接这些关键技术，在NASA的支持下，美国民商队是有可能掌握并完成闭环的。

这一代的国际空间站和，包括天宫空间站，都是不赚钱的。美国希望下一代空间站能商业化，未必大赚特赚，至少得有个商业化的开端，不能跟国际空间站一样赔本赚吆喝。星链的商业化日趋成熟，带动并反哺了猎鹰火箭、龙飞船等全产业链的商业化，猎鹰火箭和星链业务都是赚钱买卖，过了被人们嘲笑的“烧钱”期。

跟星链完全不同的是，下一代空间站的商业化模式和路径，非常不清晰。蓝色起源也好，纳米支架也吧，现在也说不清怎么通过空间站赚钱——为了找钱在PPT上画饼是另外一回事。

波音、洛马、SpaceX不扛独立建设空间站，就是跟商业化不好实现有关。头铁的诺格，能走多远还真不好说，NASA给的1.2亿美元，当作启动资金都差得很远。SpaceX是非常精明的，不当下一代空间站的扛把子，不等于不参与下一代空间站，飞船和火箭各家多少都得考虑求SpaceX合作。比如，月球门户的建造，SpaceX就接了一份活，这份钱挣得实打实。

美国考虑下一代空间站商业化，中国也一样得考虑这个的问题。民商队全部或部分参与一下代空间站的建造，有百益而无一害。这是新时代之下，全新意义的举国之力办大事，有益于资金和技术的加速发展和流动，更有益于减轻国家的负担。

美国下一代空间站的商业化之路会很难，中国下一代空间站商业化之路会更难。单从技术上来说，中国民商队跟美国民商队有很大差距。中国民商队还没有跑通复用火箭、重型火箭、货运飞船、载人飞船、太空对接、在轨组装这些关键环节。好在中国民商队正在飞速发展，好在时间站在我们这一边，天宫空间站还能为我们争取很多时间。假以时日，中国民商队有可能成为真正意义上，推动经济的新质生产力。

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