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出品：科普中国 制作：川陀太空 监制：中国科学院计算机网络信息中心 神舟十一号载人飞船把中国航天推到了一个新的历史最高点，这是中国迈出建设空间实验室的重要一步。如果神舟十号任务中对接的天宫一号仍然是以测试性质为主，那么神舟十一号任务可以说是驾轻就熟了。不论是神舟飞船与长征二号F遥11运载火箭的磨合，还是神舟飞船与天宫目标飞行器的对接，中国航天已经能够熟练掌握这些技术。 从载人航天三步走计划来看，第一步神七已经实现舱外行走，第二步神八无人对接成功，第三步神九手控对接也实现了，这些技术沉淀已经开始转化，为中国建造空间实验室服务。 想当初中国在上世纪90年代希望加入美俄主导的国际空间站计划，却被拒绝。其实想想也很简单，美俄拥有世界上最强的航天技术，那个时期的中国航天与美俄差距太大。而且国际空间站的建设中以美国主导，俄罗斯提供部分技术支持，比如空间站的头几个舱室由俄罗斯火箭发射，之后全部交给美国的航天飞机了，发射一次都是数亿美元投入，比联盟号火箭贵得多。其他配角国家和地区，如日本、加拿大、巴西、欧洲等提供个别舱室、机械臂之类的东西。 既然被拒绝，那么就只能自己玩了，回到1992年的载人航天三步走战略上，二十多年过去了，中国也具备了建设空间站的技术。 比俄罗斯联盟飞船先进 建设空间站要解决的第一个问题就是如何把航天员送到轨道上，这就需要稳定的运载火箭和载人飞船。从神舟1号起，长2F运载火箭一直表现稳定，展现出极强的系统可靠性，为载人航天奠定了基础。 从外观上看，神舟飞船与俄罗斯的联盟号飞船接近，也是由推进舱、返回舱和轨道舱组成，但内部空间比联盟号更大，航天员工作和生活环境更加舒适。不论是总长、直径、太阳能电池板打开翼展以及总质量，它都比俄罗斯联盟飞船要高一些，或者说大了一圈。 从功能上看，神舟飞船的轨道舱也有太阳能电池板和推进系统，具备更强的轨道行动能力，可以在任务结束后继续在轨停留半年以上，扩大子任务范围。 到了神舟十一号飞船时期，有了之前5艘无人飞船和5艘载人飞船的成功经验，中国航天已经转型进入空间站建设阶段，不再是单纯为了测试载人飞船和天宫目标飞行器而执行发射任务。 先定一个小目标：100吨实验室 对于中国航天事业而言，近期的小目标当然是建设一个100吨级的空间实验室，或者说是空间站。神舟十一号任务是个转折点，天宫二号对航天员的支持能力已经提升到双人30天，接近美国宇航局天空实验室2号的状态。 美国宇航局在1973年发射的天空实验室2号实现了三名宇航员在轨支持28天的总时长，天空实验室3号已经能够延长一个月以上。长时间在轨支持能够进行更多的科学实验，其中就包括研究人体长时间暴露在微重力环境中所受到的影响。 当然，中国航天最终的目标是建立一座轨道空间站，由一个核心舱和两个实验舱构成。每个20多吨的重量需要长五运载火箭才能发射，因此空间站要在2020年进入组建状态，还需要长五运载火箭的按时支持，不然20吨的载荷目前没有一款火箭能够胜任。三个核心结构大约60吨，对接两艘载人飞船和一艘货运飞船之后，系统总质量接近100吨。如果要有一个直观的量化参照，美国航天飞机轨道器的质量大约就是100吨左右，和平号空间站质量大约在130吨，国际空间站大约为400吨。 警惕美国私企的崛起 可以说，神舟载人飞船已经把中国与世界拉近了不少距离，想想我们在上世纪90年代的航天是什么水平，被美国拒绝后硬是努力了近二十年才有今天的局面。这不是仅有的自力更生才有果实的案例吗。诸如2005年左右被欧盟爽约排挤出伽利略系统，结果花了近十年时间建成北斗导航也是一个经典事实。 过去二十年我们实现自主研发形成庞大的航天产业，追赶上世界先进航天水平，而且2024年还有望成为世界上唯一一个运营空间站的国家。但是一个新的竞争对手又出现了，这就是不得不说的私人航天企业。 从某种意义上说，上世纪90年代我们受到了排挤迫使我们自力更生，但到2010年代国际化和互联网普及后，已经没有信息上的不对称，以私人航天企业为首的新生代开始用雄厚的技术积累试图再次拉开与中国的差距。比如SpaceX、蓝色起源、内华达山脉这样的公司通过购买NASA的专利技术、转包业务，短时间内积累庞大的航天技术资本。2024年之后国际空间站很可能会退役，但并不代表那些私企不会发射空间站，Biglow公司的充气式空间站已经在国际空间站上进行测试，这家公司还准备开太空旅馆。SpaceX就更不用说了，要和NASA比谁先登陆火星，直接甩开地球。 面对西方私人航天企业的崛起，他们具备的航天技术不亚于一个国家数十年的积累，站在巨人的肩膀上就是好办事。就像SpaceX的猎鹰9号FT运载火箭，近地轨道能力已经达到22吨，与长五相当。重型猎鹰运载能力更是达到54吨，蓝色起源的New Glenn运载火箭直逼土星五号。中国航天在未来10年的劲敌已经出现，只有不断研发新技术，超越自己才能有立足之地。 “科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。 本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。 |
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