國際空間站退役後 會迎來國際月球空間站嗎?

2021-02-09 騰訊太空

月球空間站軌道ATK公司方案


圖註：洛克希德馬丁公司的月球空間站概念圖。

騰訊太空訊（桂林）12月初，在瑞典琉森舉行的歐空局（ESA）部長級會議上，歐空局各成員國投票同意繼續參與國際空間站（ISS）一直到2024年，而之前美俄日三國也均同意國際空間站服役至2024年。

隨著如SpaceX等新興航天私企的崛起，國際空間站各主要參與國，特別是美國開始將近地軌道發射任務交給私企，NASA載人太空任務的工作重心將在2020年代開始轉向地球之外的深空。

由NASA主導開發的、將在2018年進行首次發射的重型火箭--太空發射系統（SLS），以及獵戶座飛船均為未來的載人深空任務服務。未來太空人的太空飛行將不再局限在地球軌道，而是月球與小行星、甚至火星。

目前，國際空間站的主要合作夥伴正在緩慢推進一項協議，旨在月球附近建立一座小型空間站，為未來的載人深空飛行任務提供幫助。一旦該協議能夠達成並付諸實施，將是迄今各國參與的最大規模太空合作項目，並對人類未來幾十年的太空飛行任務有深遠影響。

在今年10月底休斯敦舉行的一次閉門會議上，美國宇航局官員會見了來自歐洲、俄羅斯、日本、加拿大的同僚，對共建月球空間站計劃的最新進展進行了討論。

而國際太空飛行器工作小組（ISCWG），正在對國際空間站退役後啟動的深空探索項目進行頭腦風暴，思考所有必要的技術細節。ISCWG給予的建議並沒有約束力，但可能會對未來的深空項目架構提供參考。

目前該項目的願景是一個多艙段組成的前哨站，本質上是一座小型國際空間站，但是它不在地球軌道上，而是運行在月球附近。

該空間站將使用比目前國際空間站更為先進的技術，比如閉環生命支持系統，並將使用電推。這些新技術將使月球空間站成為人類首個星際中轉站，用於太空人前往小行星甚至在2030年代前往火星。NASA也將該空間站視作載人火星任務的「試驗場」。

它會是什麼樣的空間站？

這座國際月球空間站將由模塊化組件搭建，由運力堪比土星五號的美國宇航局SLS火箭運抵月球附近，而太空人則乘坐獵戶座飛船在地球與該空間站之間穿梭，獵戶座飛船也將使用SLS火箭發射。

在進入月球轉移軌道後，獵戶座飛船乘員艙將先與SLS火箭末極分離並轉向，與還在SLS火箭上的附加艙段對接，這與1960年代阿波羅飛船指令艙對接登月艙的方式非常類似。

但是，與阿波羅登月艙登陸月球表面不同，每次獵戶座發射任務都會攜帶一個附加艙段抵達月球附近。這些艙段最終會在月球軌道上對接，組合成一座太空人的長期住所。其他國家也可以發射自己的組件參與組合，如同今天地球軌道上的國際空間站。

裝配順序

根據目前NASA與合作夥伴制定的最新架構體系，月球空間站的建設將從一個8.5噸重的推進艙升空開始，它將與獵戶座飛船一起由SLS火箭發射升空。這也將是SLS火箭的第三次發射任務，縮寫為EM-3。

最近，歐空局同意提供一個額外的先進電推單元，這有助於推進月球空間站首個艙段的建設，歐洲與美國的電推系統均使用氙氣。該推進艙也將負責為整個前哨站提供動力與通信。另外，加拿大將負責建造一個機械臂，它將安裝在推進艙上，為月球空間站的後續組建工作服務。目前國際空間站抓取與對接貨運飛船所使用的機械臂即為加拿大研製。

一旦電力與推進艙部署到位，兩個居住艙也將隨SLS的第四次（EM-4）與第五次（EM-5）任務發射升空，並與推進艙完成對接。按照此前設想，這些組件將由俄羅斯或歐空局提供，但新近日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）已提出將提供一個居住艙。日本居住艙擁有閉環生命支持系統，這將大幅減輕月球空間站水與氧氣的供給壓力，否則這些物資需源源不斷地從地球補給。

就在今年，俄羅斯國家航天集團公司（Roscosmos）同意為月球空間站提供一個氣閘艙，該艙段將用於太空人太空行走。它可能與獵戶座飛船一起發射升空，發射時氣閘艙內將裝滿用於月球軌道站的各種物資，這也使得該艙段的總質量達到9噸。該氣閘艙也可能使用俄羅斯自己的火箭發射，比如俄羅斯新一代的安加拉5型火箭。

理論上來說，俄羅斯下一代載人飛船「聯邦」號可以為月球空間站的建設提供幫助。聯邦號也將是獵戶座飛船外，另一種能將太空人運抵月球軌道的深空飛船。目前俄羅斯期望聯邦號飛船能在2024年執行近地軌道的首次飛行任務，而首次月球軌道飛行任務會在2027年進行。

雖然SpaceX和其他一些私人太空公司對月球空間站項目很感興趣，希望能夠提供客運貨運服務，但目前在官方日程表裡只有NASA的獵戶座與俄羅斯的聯邦號兩種飛船。

國際月球空間站也可能會配備一臺10噸重的機器人運輸車，該車將由歐空局、日本與加拿大共同開發，它由一輛漫遊車以及一個上升段火箭組成，上升段用於運送月面採集的樣品。該運輸車最早會在2026年發射，發射將由參與月球空間站建設的某一方執行。一旦該運輸車降落在月球上，太空人可以在月球空間站內進行遠程操作，指揮月球車採集樣品，收集的樣品將由上升段送回地球。

在組建過程中，月球空間站也會不斷得到來自地球各種貨運飛船的補給。到了月球空間站組建的第二階段，也就是2020年末，月球空間站將迎來NASA的新型居住艙與推進艙，這些艙段將由專屬的SLS火箭發射。這些新艙段的加入，使人類步入深空的首個前哨站成為可能。

後續進展

據知情人士透露，為將來達成協議，各合作方進行了多年談判並取得了充足進展。要實現該目標，國際空間站的各成員將提供所需的各種組建以及相關技術。國際月球空間站的先期「A階段」，將在2017年或2018年繼續進行。

而在休斯敦舉行的這次會議上，月球空間站的居住艙建設確定被推遲一年，推遲到2023年進行。在這種情況下，月球空間站的首期建設將在2028年完成。當然，如果未來國際空間站任務有任何變化，月球空間站的建設也很可能會受到影響而被推遲。此外，月球空間站項目也會受到新當選的美國總統川普的影響。明年1月上任後，川普總統的太空政策將頗受關注。

參與月球空間站項目的各方會在2017年初舉行下一次會議。雖然距離2017年還有不到半個月，月球空間站很可能將開啟人類太空探索的新時代。

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