远超“天和”号，美国巨资建造76吨空间站，为何171天就废弃？

青岛奥湾影像

小巫见大巫

2021年4月底，中国发射“天和”号核心舱，正式开启天宫空间站的建造进程。“天和”号核心舱是迄今为止在轨运行的最大也是最重的单体空间站组件，它长达16.6米，直径4.2米，重约22吨，内部加压空间50立方米。两年后中国空间站“三房一厅”建成时，天和核心舱就是那个“厅”。

中国空间站三房一厅

但是你知道吗，“天和”号核心舱并非人类发射的最大空间站组件，与美国曾经的“天空实验室（Skylab）”相比，它完全就是小巫见大巫。Skylab的长度达到25.1米、直径6.61米、重达76.5吨！不仅如此，它的内部空间高达351.6立方米，是“天和”号的7倍。如果说中国的核心舱是“厅”，那么美国的Skylab就是妥妥的“大别墅”了。

Skylab比天和号大许多

太空竞赛产物

美国为什么要打造这么大的空间站？这其实跟美苏太空竞赛有关。
上世纪五十年代，美苏争霸，两国在各方面展开了全方位竞赛，特别是军事与科学领域。一开始苏联保持领先，他们发射了人类第一颗人造地球卫星、将尤里·加加林送上太空。美国不甘示弱，1969年将宇航员送上月球。1971年苏联向环地球轨道发射了“礼炮1号”空间站，宇航员不仅可以居高临下长时间监视地面情况，还把机枪架在了太空上。美国人坐不住了，1973年，他们将巨大的Skylab射上了天。
实际上，美国“火箭之父”冯·布劳恩早在1959年就提出了“天空实验室”这个概念，NASA和五角大楼密切合作，希望建立一个小的空间站，让两名航天员用大型望远镜从太空侦察地面情况。后来因为“阿波罗计划”不打算继续搞下去了，冯·布劳恩建议将土星五号第三级火箭外壳改造成空间站，这就是Skylab为什么如此巨大的原因。

Skylab由土星5号第三级改造而来

一波三折

美国人对土星5号充满信心，同样也对Skylab满怀期望，它是如此巨大，并且携带了足够多的氧气、水和食物，至少可以在440公里高的轨道上驻留十年。天空实验室上架设了一台X射线天文望远镜；可以满足长时间对地观测需求；它两片巨大的太阳能电池能提供12.4千瓦电力；空间站外层安装的一块巨大防护盾可以抵挡微流星撞击。

Skylab与阿波罗飞船组合体

但在发射升空的的第63秒，流星防护盾意外松动脱落，不仅扯掉了舱体一侧的太阳能帆板，还卡住另一边的2号电池。这样一来，Skylab一升空就面临残废：它失去大部分电力供应，舱内还被太阳辐射烤到52℃，人在里边完全没法呆。
Skylab入轨11天后，三名宇航员乘坐飞船升空，在费了九牛二虎之力（8次对接失败）与空间站对接后，他们第一个任务就是通过出舱维修拿一块布遮挡阳光，两个星期后再次出舱修复被卡住的太阳能电池。即便如此，Skylab的电力供应只有设计值的一半。

Skylab维修前后

执行第一次飞行任务的三名宇航员在空间站呆了28天，除了维修任务外，他们还进行了一系列生命科学实验和对地、对日观测。
第二批宇航员在Skylab里呆了60天，第三批宇航员在空间站创纪录地工作了84天。由于NASA不断额外添加任务推迟返回时间，宇航员一度因不堪重负而闹情绪，出现消极怠工的情况。
NASA拖时间是有原因的，因为他们发现空间站出了许多新故障，三个陀螺仪坏了两个，第四次任务有可能被取消。
被迫放弃

对于烧钱不眨眼的NASA来说，Skylab实在是便宜，制造它总共只花了22亿美元，大约相当于今天120亿美元（780亿人民币）。这不仅因为它是利用土星5号第三级改装，火箭和飞船也都是阿波罗登月计划留下的。
Skylab也使用了一些新技术，包括后来坏掉的陀螺仪。准确地说那是三个用于控制飞行器姿态的反作用轮，Skylab上总共装了3个，今天我们的“天和”号上装了6个。

空间站上的力矩控制陀螺

力矩控制陀螺仪是一种利用陀螺仪旋转时产生的惯性力矩来稳定或者调整航天器角度的装置，美国的Skylab上是首次安装，目前全球也只有美、俄、中三家有这种技术。它的好处是不需要发动机推力就能精确调整航天器姿态，节省燃料，缺点是这东西一直要保持高速稳定旋转，容易坏。Skylab上边装了三个陀螺，其中一个是冗余，但坏了两个就容易失控，你很难控制空间站让它跟飞船对接。
1973年底，空间站三名宇航员罢工，他们关闭了与地面的通信，抗议高强度工作。1974年2月8日，最后一批机组成员返回地面。至此为止，Skylab总共使用了171天，也就是半年不到的时间。按成本分摊，Skylab的成本并不低，平均每名宇航员每天花掉2340万美元，是今天国际空间站花费（750万/天/人）的3.1倍。

坠入大气层

NASA原计划利用航天飞机去维修Skylab的陀螺仪，并且将它推到更高的轨道维持寿命，但由于经费不足以及航天飞机跳票等原因一直未能实施。1973年后，由于太阳活动增加，地球大气受热变得更厚，Skylab受到空气阻力影响减速并快速下降高度，1979年7月11日坠入大气层。
美国为什么放弃Skylab

当第三批宇航员离开空间实验室返回时，他们留下了许多食物，并且空间站里储存的氧气和水也足够使用一段时间。之所以Skylab被放弃最主要的原因有两方面：
NASA手里没有足够经费维持它继续运营，航天飞机计划花了许多钱但一直跳票，陀螺仪坏了没法修，阿波罗飞船用完了没钱造新的火箭和飞船，国会又不愿意追加拨款，地主家也没有余粮，这是主要原因。

对于今天的空间站来说这个别墅太奢侈

Skylab本来就是一次性的，虽然它做得很大，但并没有考虑重复和长期使用。它自身没有动力，无法维持轨道高度；无法加氧加水，宇航员的排泄物也没法抛弃。Skylab自身在设计上没有长期打算也是其短命的重要因素。
#中国空间站#