空間站建設(shè)，中國(guó)對(duì)俄彎道超車

陶短房

2022年7月24日，搭載問天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭，在文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射

2022年8月對(duì)中國(guó)航天而言是繁忙的一個(gè)月：4—6日，長(zhǎng)征4B、長(zhǎng)征2F、長(zhǎng)征四號(hào)乙火箭分別發(fā)射“陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星”“可重復(fù)使用航天器”“海洋二號(hào)衛(wèi)星”升空;10日，長(zhǎng)征六號(hào)遙十火箭發(fā)射一箭十六星，使得“吉林一號(hào)”衛(wèi)星星座在軌衛(wèi)星數(shù)量增至70顆;20日和24日，長(zhǎng)征二號(hào)丁火箭先后發(fā)射兩顆遙感衛(wèi)星升空。至此，中國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭已連續(xù)成功發(fā)射104次。

包括7月在海南發(fā)射“問天”實(shí)驗(yàn)艙在內(nèi)，中國(guó)2022年航天發(fā)射次數(shù)預(yù)計(jì)會(huì)保持50次以上。而美國(guó)、俄羅斯去年的發(fā)射次數(shù)分別只有51次和25次。

“可重復(fù)使用航天器”

8月5日我國(guó)“可重復(fù)使用航天器”兩年來(lái)的第二次發(fā)射任務(wù)，是繼美國(guó)航天飛機(jī)退役、X37B空天飛機(jī)驗(yàn)證項(xiàng)目長(zhǎng)期拖延后，疑似航天飛機(jī)/空天飛機(jī)領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多處于“實(shí)際進(jìn)展”狀態(tài)下的項(xiàng)目。

中國(guó)航天科技集團(tuán)8月26日宣布“自主研制的升力式亞軌道運(yùn)載器”平穩(wěn)水平著陸于阿拉善右旗機(jī)場(chǎng)，“成功實(shí)現(xiàn)我國(guó)亞軌道運(yùn)載器的首次重復(fù)使用飛行”，應(yīng)該就與上述發(fā)射任務(wù)有關(guān)。雖然只是“亞軌道運(yùn)載器”，也并非在普通機(jī)場(chǎng)水平起飛升空，但該款航天器能像普通飛機(jī)一樣水平降落，就是巨大的進(jìn)展。

“祝融”號(hào)火星車

近日，中國(guó)也披露了類似美國(guó)SpaceX“可回收火箭”的技術(shù)路徑。“可回收火箭”目前只有SpaceX投入商用，技術(shù)界對(duì)此褒貶不一。2011年，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研發(fā)中心率先披露了自己的可回收火箭項(xiàng)目。此后，深藍(lán)航天、翎客航天等多家民用航天企業(yè)相繼跟進(jìn)，并宣稱試驗(yàn)發(fā)射取得階段性成功。

常規(guī)運(yùn)載火箭方面，中國(guó)2016年首飛載荷32噸的“兩級(jí)半”重型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征五號(hào)，2020年又通過載荷25噸的長(zhǎng)征五號(hào)B實(shí)現(xiàn)“一級(jí)半”入軌，使中國(guó)具備了可靠的近地軌道重型航天器發(fā)射能力。

中國(guó)未來(lái)一個(gè)階段的航天發(fā)展重點(diǎn)，是“多點(diǎn)開花”，并努力補(bǔ)齊尚存的某些短板。

2015年底，使用低溫?zé)o毒無(wú)污染燃料、可機(jī)動(dòng)發(fā)射的小型運(yùn)載火箭長(zhǎng)征六號(hào)，發(fā)射成功;今年3月，其固液混合改進(jìn)型長(zhǎng)征六號(hào)甲也成功發(fā)射，令中國(guó)具備了小型應(yīng)用衛(wèi)星快速發(fā)射“補(bǔ)網(wǎng)”的可靠能力。

2016年6月，運(yùn)載能力介于長(zhǎng)征五號(hào)系列和長(zhǎng)征六號(hào)系列之間、目前專用于“天宮”太空站所配套“天舟”貨運(yùn)飛船發(fā)射的長(zhǎng)征七號(hào)火箭，首飛成功。

2020年12月，使用長(zhǎng)征七號(hào)一子級(jí)和長(zhǎng)征三號(hào)甲三子級(jí)組合概念、中國(guó)官方項(xiàng)目中首個(gè)以火箭“完全可回收”為目標(biāo)（其預(yù)計(jì)在2030年代逐步實(shí)現(xiàn)“完全可回收”）的長(zhǎng)征八號(hào)中型運(yùn)載火箭首飛成功，成為中國(guó)發(fā)射太陽(yáng)同步軌道載荷的新軍。

在小型固體運(yùn)載火箭技術(shù)路線上，長(zhǎng)征十一號(hào)2015年9月首飛成功，2019年6月完成中國(guó)首次海上衛(wèi)星發(fā)射（黃海海域，“泰瑞”號(hào)海上發(fā)射平臺(tái)）。

可以預(yù)見，當(dāng)近地最大載荷能力200噸、奔月轉(zhuǎn)移軌道最大運(yùn)載能力44噸，計(jì)劃2028—2030年間首飛的長(zhǎng)征九號(hào)重型運(yùn)載火箭成形，中國(guó)將初步具備不同航程、載荷、軌道、任務(wù)的“全譜系”運(yùn)載火箭的研發(fā)和發(fā)射能力，并具備更強(qiáng)的太陽(yáng)系內(nèi)外的航天探測(cè)能力。

中國(guó)的空間站、探月和探火計(jì)劃

空間站方面，中國(guó)2021年4月成功發(fā)射“天宮”空間站的“天和”核心艙，6月聶海勝、劉伯明、湯洪波等三名航天員進(jìn)駐（至今累計(jì)已有9名航天員登上“天宮”）;今年7月24日，“問天”實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射成功，翌日實(shí)現(xiàn)與核心艙對(duì)接;計(jì)劃中的最后一個(gè)基本實(shí)驗(yàn)艙“夢(mèng)天”，預(yù)計(jì)將在2022年10月發(fā)射升天，屆時(shí)“天宮”空間站基本構(gòu)架將完成。

“天宮”空間站將在隨后，陸續(xù)配置核心艙機(jī)械臂、實(shí)驗(yàn)艙小型機(jī)械臂，以及配備太空望遠(yuǎn)鏡的“巡天”光學(xué)艙（預(yù)計(jì)2023年發(fā)射）等;未來(lái)還具備在核心艙前段增建1至3個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的擴(kuò)展能力?！疤鞂m”空間站可在軌駐留最多6人，預(yù)計(jì)到2031年國(guó)際空間站退役時(shí)，“天宮”將在一段時(shí)間內(nèi)成為唯一現(xiàn)役的空間站。

探月工程方面，中國(guó)于2004年正式立項(xiàng)，分為四期工程展開，其中第三期“降—采—返三步走”2019年啟動(dòng)，已于次年由“嫦娥五號(hào)”完成。“嫦娥五號(hào)”也成為繼蘇聯(lián)“月球24號(hào)”后，時(shí)隔44年第一次完成月面采樣返回任務(wù)的航天器。

俄羅斯軌道服務(wù)站（ROSS）模型

預(yù)計(jì)中國(guó)將在2023—2024年發(fā)射三期項(xiàng)目中的“嫦娥六號(hào)”，完成對(duì)月球南極的采樣返回任務(wù)。2021年立項(xiàng)的第四期工程首次發(fā)射任務(wù)—“嫦娥七號(hào)”月球南極綜合探測(cè)任務(wù)，也將在屆時(shí)或稍后展開?？赡茉?027年，屬于第四期工程的“嫦娥八號(hào)”將驗(yàn)證月球科研基地構(gòu)建。

行星探測(cè)工程方面，2011年中俄“螢火一號(hào)”火星環(huán)繞探測(cè)器由俄羅斯發(fā)射失敗后，中國(guó)行星探測(cè)工程項(xiàng)目于2016年立項(xiàng)，轉(zhuǎn)向自主研發(fā)。首個(gè)火星探測(cè)器“天問一號(hào)”2020年7月發(fā)射升空，2021年2月成功進(jìn)入環(huán)火星軌道，5月其著陸器攜“祝融一號(hào)”火星車在火星表面軟著陸。中國(guó)由此成為世界第一個(gè)首次探測(cè)火星便同時(shí)實(shí)現(xiàn)繞—落的國(guó)家，以及世界第二個(gè)實(shí)現(xiàn)火星完全成功軟著陸和火星車釋放的國(guó)家。

中國(guó)預(yù)計(jì)將在2030年左右發(fā)射“天問二號(hào)”火星探測(cè)器，屆時(shí)將挑戰(zhàn)火星表面樣本采樣返回任務(wù)。遠(yuǎn)期規(guī)劃則是實(shí)現(xiàn)“航班化探測(cè)”，并建立地球—火星經(jīng)濟(jì)圈。

中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院院長(zhǎng)王小軍2021年6月在參加視頻國(guó)際會(huì)議時(shí)曾表示，中國(guó)計(jì)劃在2033年、2035年、2037年、2041年及以后進(jìn)行載人火星探測(cè)，在開始載人探測(cè)前將進(jìn)行機(jī)器人火星探測(cè)，進(jìn)行火星基地選址考察、原位資源利用系統(tǒng)建設(shè)等，但上述披露并無(wú)后續(xù)細(xì)節(jié)公布。

綜合中國(guó)國(guó)務(wù)院新聞辦公室2022年公布的“中國(guó)太空探索計(jì)劃”、新華社的公開報(bào)道和美國(guó)航天局的推測(cè)，中國(guó)近期太空計(jì)劃包括2022年完成“天宮”空間站建設(shè)，2025年收集近地小行星樣本，2030年進(jìn)行火星樣本取回任務(wù)，同年向木星發(fā)射無(wú)人探測(cè)器，2030年代實(shí)現(xiàn)載人登月，2035年開發(fā)成功可重復(fù)使用運(yùn)載火箭，2040年“可能建造核動(dòng)力航天飛機(jī)”，等等。這一系列“真真假假”的構(gòu)想僅具有參考價(jià)值，但從中似乎可以看出一個(gè)脈絡(luò)，即中國(guó)未來(lái)一個(gè)階段的航天發(fā)展重點(diǎn)，是“多點(diǎn)開花”，并努力補(bǔ)齊尚存的某些短板。

俄航天工業(yè)面臨困境

7月15日，俄羅斯航天局更換領(lǐng)導(dǎo)人：爭(zhēng)議很大的羅戈津，被曾負(fù)責(zé)軍工生產(chǎn)的副總理鮑里索夫取代。鮑里索夫7月26日在與普京會(huì)面時(shí)表示，俄將在2024年后退出國(guó)際空間站，此前將履行對(duì)其他合作伙伴的義務(wù)。兩天后，俄航天局澄清稱，俄在2026年之前不會(huì)停止對(duì)國(guó)際空間站履行義務(wù)。

與此同時(shí)，俄羅斯公布了定名為“俄羅斯軌道服務(wù)站（ROSS）”的自主空間站藍(lán)圖，并暗示“載人空間站不實(shí)用”。俄羅斯曾多次揚(yáng)言“退出國(guó)際空間站”自己另搞，甚至公布過好幾個(gè)版本的“俄羅斯空間站”藍(lán)圖。此次最新公布的ROSS藍(lán)圖，是此前各版本的“縮水版”。沒過多久，俄航天局在社交媒體渠道發(fā)布了“軌道前哨基地藍(lán)圖”，顯示新的俄羅斯空間站最初容納兩名宇航員，最終擴(kuò)大到4名。

2021年12月，哈薩克斯坦拜科努爾，俄羅斯航天局時(shí)任局長(zhǎng)羅戈津站在聯(lián)盟MS-20航天器前

冷戰(zhàn)期間，蘇聯(lián)曾在航天領(lǐng)域長(zhǎng)期領(lǐng)先，第一枚人造地球衛(wèi)星、第一名宇航員、第一個(gè)載人空間站、第一次繞月飛行，都是蘇聯(lián)首先完成的，直到美國(guó)搶先完成載人登月，太空競(jìng)賽的優(yōu)勢(shì)才開始逆轉(zhuǎn)，但蘇聯(lián)仍以航天技術(shù)的實(shí)用性、可靠性獨(dú)樹一幟。

蘇聯(lián)解體后，俄羅斯對(duì)航天領(lǐng)域的投資越來(lái)越少，技術(shù)上也沉湎于“吃老本”，利用成熟的“聯(lián)盟”“進(jìn)步”系列飛船，承擔(dān)國(guó)際空間站的人、貨運(yùn)輸任務(wù);國(guó)際空間站俄羅斯艙段不僅故障繁多，且許多關(guān)鍵設(shè)備仰賴西方伙伴的技術(shù)、零部件才能運(yùn)作。

近年來(lái)，俄羅斯航天部門效率每況愈下，并不斷曝出貪腐丑聞，失敗率也開始抬頭。鮑里索夫在上任后也對(duì)普京坦承，俄航天工業(yè)“正處于困境中”。

鮑里索夫稱，建造俄羅斯軌道站是俄太空計(jì)劃的優(yōu)先事項(xiàng)。獨(dú)立太空分析師維塔利·葉戈羅夫則認(rèn)為，在幾年內(nèi)從頭建造一個(gè)新的軌道站幾乎不可能（在資金充裕情況下需要至少10年）。一旦俄退出國(guó)際空間站，新軌道站又未及時(shí)建成，俄載人航天計(jì)劃將受到重大打擊，也可能促使俄下決心“放棄租借”哈薩克斯坦拜科努爾航天發(fā)射基地。

國(guó)際空間站俄羅斯艙段

2012年9月17日，哈薩克斯坦北部阿爾卡利克鎮(zhèn)附近，美國(guó)宇航員約瑟夫·阿卡巴（左）、俄羅斯宇航員根納迪·帕達(dá)爾卡（中）和謝爾蓋·雷文從國(guó)際空間站返回地面

不久前，美、俄航天局宣布了一項(xiàng)交換協(xié)議：美國(guó)宇航員弗蘭克·盧比奧將于9月乘坐俄飛船，而俄宇航員安娜·基基娜將乘坐SpaceX的龍飛船，兩人陸續(xù)登上國(guó)際空間站。未來(lái)直至俄退出，這類與國(guó)際空間站的人、貨運(yùn)輸有關(guān)的項(xiàng)目，仍將為俄航天部門帶來(lái)最主要的收益?？梢坏┒硗顺鰢?guó)際空間站，這項(xiàng)收入來(lái)源也將中斷，勢(shì)必嚴(yán)重影響俄本就捉襟見肘的航天投入。

鮑里索夫強(qiáng)調(diào)，俄航天部門未來(lái)將尋求“提高標(biāo)準(zhǔn)，首先為俄經(jīng)濟(jì)提供必要的太空服務(wù)”，包括導(dǎo)航、通訊和數(shù)據(jù)傳輸。但許多分析家表示，俄國(guó)內(nèi)相關(guān)市場(chǎng)需求有限，且“軍轉(zhuǎn)民”本就是俄高科技領(lǐng)域短板中的短板，西方制裁還會(huì)進(jìn)一步削弱俄在這方面的能力。

一旦俄退出國(guó)際空間站，這項(xiàng)收入來(lái)源也將中斷。

目前，歐洲航天局已取消了與俄航天局合作的ExoMars任務(wù)（旨在探明火星上是否存在生命）相關(guān)協(xié)議。一些分析家認(rèn)為，俄可能將國(guó)際合作的重點(diǎn)對(duì)象轉(zhuǎn)向中國(guó)，涉及中俄于2021年3月簽署諒解備忘錄的“合作建設(shè)國(guó)際月球科研站（ILRS）”項(xiàng)目，和俄單方面提及過的“中俄合作建造空間站”意向。

但另一些專家指出，ILRS帶有為俄羅斯載人航天60周年、第一個(gè)空間站發(fā)射50周年獻(xiàn)禮的色彩，以及與2020年美國(guó)所主導(dǎo)的八國(guó)旨在聯(lián)合開發(fā)月球的《阿爾忒彌斯協(xié)議》相抗衡的色彩，迄今尚未看到具體合作的方案和時(shí)間表;而中俄空間站發(fā)射基地分別位于低緯度和高緯度，導(dǎo)致空間站核心艙最適合的在軌傾角差異很大，在中國(guó)“天和”核心艙業(yè)已在軌的情況下，俄方恐怕很難說服中方作出相應(yīng)的傾角和接口、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整。

如果俄方拿不出有足夠吸引力的交換條件，未來(lái)一段時(shí)間在諸如空間站等核心基段的建設(shè)中，俄恐怕只能“自力更生”“艱苦奮斗”了。而中國(guó)的航天事業(yè)全面超越俄羅斯，恐怕也只是時(shí)間問題。

責(zé)任編輯謝奕秋 xyq@nfcmag.com