据网络消息,“北京时间3月19日清晨5点57分,由SpaceX“龙”飞船负责运送的返回舱准时降落在佛罗里达州塔拉哈西附近海域,两名滞留国际空间站超过9个月的美国宇航员:59岁的威廉姆斯和62岁的威尔莫尔终于安全回到地球。”
国际空间站于1993年由美国、俄罗斯、11个欧洲航天局成员国(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)、日本、加拿大和巴西共16个国家联合建造,是迄今世界上最大的航天工程。
美国曾独立建造并运行过名为“天空实验室”(Skylab)的空间站。
1. 建造背景与技术基础
- 起源:天空实验室诞生于美苏太空竞赛背景下,利用阿波罗登月计划剩余的土星5号火箭部件改造而成。
- 结构:由工作舱和“阿波罗”指令服务舱组成,总长36米,直径约6米,总重量约82-90吨,工作容积达316-361立方米,是当时世界上最大、最重的空间站。
2. 发射与运行历程
- 发射时间:1973年5月14日发射升空,进入435千米的近地轨道。
- 突发故障:发射时因隔热层脱落导致电力系统故障和舱内温度骤升,后通过航天员紧急维修恢复功能。
- 载人任务:共进行了3次载人任务(1973年5月-1974年2月),累计9名航天员驻留,开展了太阳观测、生物医学实验等科研活动。
- 运行终止:1974年最后一次载人任务结束后,因轨道衰减问题于1979年7月坠入大气层烧毁,残骸落入印度洋。
3. 技术局限与后续发展
- 性能评价:天空实验室功能相对简单,技术水平仅相当于苏联早期的礼炮系列空间站,且因设计缺陷和资金限制未能实现长期稳定运行。
- 后续计划:20世纪80年代,美国提出建设“永久性轨道太空站”的设想,但最终转向国际合作,主导了国际空间站(ISS)项目。
4. 历史意义
- 天空实验室验证了长期载人航天和空间实验的可行性,为后续航天飞机及国际空间站项目积累了经验。
- 其短暂运行也暴露了美国在空间站技术积累上的不足,促使后续通过国际合作弥补技术短板。
美国不再独立建造新空间站的核心原因涉及技术断层、成本压力及战略重心转移等多重因素。
<hr>一、技术能力断层:关键环节长期依赖外部支持
- 核心舱段技术缺失
美国在空间站建设中从未掌握核心舱段(如动力系统、对接技术)的完整技术链。国际空间站的关键舱段“星辰号”和“曙光号”由俄罗斯建造,控制姿态调整的发动机也位于俄方舱段内。
- 历史项目教训深刻
1973年的“天空实验室”项目因防护盾脱落导致电力系统瘫痪,后续修复耗费宇航员大量时间,暴露结构设计缺陷。1986年挑战者号爆炸后,相关技术团队解散,导致经验传承中断。
<hr>二、经济成本制约:国会与民间的双重阻力
- 建设费用远超预期
国际空间站实际耗资4800亿美元(远超初期1600亿美元预算),若新建空间站需重新投入同等量级资金,而当前美国国债规模已达35万亿美元,国会拨款意愿低迷。
- 维护成本难以持续
国际空间站年度维护费用约40亿美元,且随着设备老化,2020年后每年维护成本递增15%。新建空间站将面临更严峻的持续性资金压力。
<hr>三、战略重心转移:从近地轨道到深空探索
- 月球轨道站优先
NASA正推进“月球门户”深空空间站建设,计划2028年前完成,该项目已获得300亿美元预算,挤占近地轨道空间站资源。
- 商业航天替代方案
SpaceX等公司开发的“星舰”可搭载100吨载荷,理论上能短期替代空间站功能。NASA转而通过120亿美元商业轨道服务合同支持私营项目,降低政府直接投入。
<hr>四、地缘政治困局:合作伙伴关系瓦解
- 俄罗斯退出威胁
俄罗斯宣布2024年后退出国际空间站,导致美国失去核心技术支持。若强行独立续建,需额外投入200亿美元重建动力系统。
- 对华技术封锁反噬
《沃尔夫条款》限制中美航天合作,使美国无法借助中国新建空间站(天宫号运营成本仅国际空间站的1/20),丧失潜在成本分摊机会。
<hr>五、短期替代方案:技术代差下的权宜之计
- 延长现有空间站寿命
通过3D打印舱壁修补技术,国际空间站寿命已延至2030年,为技术过渡争取时间。
- 模块化商业舱段试验
Axiom Space公司正在开发可对接国际空间站的商业舱段,单个实验舱造价4亿美元,尝试以分布式建设降低风险。
<hr>结语:综合成本与收益的理性抉择
美国放弃新建空间站的根本原因在于:近地轨道空间站的科研回报率(年均产出约20亿美元)已无法匹配其投入成本,而月球/火星探索的边际效益更高(预估2040年太空经济规模达1万亿美元)78。这种战略转向既是现实压力下的妥协,也是抢占深空领域主导权的必然选择。 |