中国空间站和国际空间站的区别在哪?

2022年 11月 9日

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说起空间站,你也可以理解为挂在近地轨道上绕着地球转圈的小型实验室,通常由对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、实验舱、后勤服务舱和太阳能电池等几个部分组成。

有点像一个多接口的 USB 转换器,周围插满了各种功能的 U 盘。

由于每个部件都要十几吨甚至几十吨重,里面又涉及到了各个学科的上千种高端技术,这就要求火箭的运载能力和科技技术足够优秀,一般国家还真玩不起来,如今能够独立建造宇宙空间站的国家也只有 3 个,分别是美国、俄罗斯和中国。

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中国宇宙空间站

了解美苏太空争霸这段历史的朋友可能都知道,苏联第一个把卫星送上太空,第一个完成载人航天,第一个往月球上发射探测器…

可以说,在冷战的第一阶段,苏联在黑科技上一路碾压美国,并且打开了人类脑洞的极限。

美国不愿意追在苏联的后面吸火箭的尾气,干脆把载人航天项目全砍了,直接豪掷 59.33 亿美元,把目标锁定在了「阿波罗登月计划」上,也就是把人直接送上月球,这就跟今天马斯克嚷嚷着要移民火星一样,稍微理性点的人都觉得他是在给小母牛打气。

所以苏联听到美国人的「阿波罗计划时」也没当回事,惯性思维觉得美国在航天领域玩不过苏联,就想用傻大空的计划引诱自己跟注,于是苏联依旧埋头苦干在近地轨道上玩得不亦乐乎,短短十年间就向太空发射了三十多艘载人飞船,完成六十多人次的太空飞行计划。

直到后来发现美国人玩真的,果然把三个美国人送上月球,甚至还在月球上挖土、插旗子,苏联人就坐不住了。

为了不被美国甩开,苏联紧急出台了自己的登月计划,可惜命运没有眷顾苏联人,苏联航天工业的灵魂人物,科罗廖夫因病过早地向列宁同志报道去了。

苏联在没有充分准备的情况下,仍要赶鸭子上架,为了增加火箭的推力,苏联人竟然丧心病狂地在 N-1 火箭上安装了 30 个 NK-15 发动机,这就大大增加了故障概率,结果连续摔了 4 把火箭都没跟上美国登月的脚步。

当阿姆斯特朗在月球上插旗子的时候,苏联的月球探测器以每小时 480 公里的速度直扑月球静海,最后摔得稀碎,这让社会主义老大哥颜面扫地。

眼看登月无望,苏联决定换个赛道,誓要在空间站上扳回一城。

1971 年,苏联成功发射了人类第一个空间站——礼炮一号,接着在 10 年间连续发射了 6 个太空站,名字图省事就这么 1234567 排了下来。

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礼炮一号

除了礼炮二号发射升空后不久就放了「礼花」、礼炮 3 号只运行了 11 天便坠入大气层气化了,其他 5 个空间站基本完成了自己的使命。

礼炮系列的前 5 个空间站都只有一个对接口,也就是只能与一艘飞船对接,相当于一室一厅,所以站上的食物、氧气和燃料储备非常有限,用不了几年就弹尽粮绝、寿终正寝了,非常不符合苏联产品傻大笨粗但经久耐用的性格。

于是苏联升级了 6 号和 7 号,在原有基础上又增加了一个对接口,除了可以对接联盟载人飞船外,还可以同步对接货运飞船。

大家要知道,当年在宇宙里对接航天器就已经很牛逼了,苏联人还要一次对接两个,把苏式重金属风格展现得淋漓尽致,直接让对面的美国人看懵圈,美国虽然在 1973 年也发射了天空实验室空间站,但看到苏联在空间站领域一通操作猛如虎,干脆放弃抵抗,专心搞登月项目了。

02

礼包七号算是苏联二代空间站中的最后一个产品,它先后共接待了 11 批共 28 名宇航员,空间站内还升级了航天服和专用修理工具,一旦出现问题,航天员就可以漂到任何部位进行维修、更换零部件。

礼包七号在运行的 8 年间里完成了人类航天的多个第一:第一位太空行走的女宇航员(萨维茨卡娅);3 名宇航员在太空连续飞行 237 天地最高纪录;第一次与货运飞船、载人飞船进行航天器太空「三位一体」的对接航行;

不过这还不是世界记住礼炮七号的原因,就在它失联即将撞向地球的时刻,苏联人再次让世界见识了什么叫「硬核」。

礼炮七号原本是六号的备份,长约 16 米重约 19 吨,拥有前后两个对接口,设计寿命在 4 年以上,不过以苏联产品傻大笨粗、但结实耐用的特点,过了质保期再延长使用个几年大概率是没问题的。

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礼炮七号

可礼炮七号在运行了短短 2 年时间就出现了大问题。

1985 年 2 月 11 日,礼炮七号的主无线电发射机突然关闭,苏联的地面控制中心经过对之前的遥测信号分析,觉得可能是发射机跳闸了,稍微有点生活常识的都知道,咱们在家里经常遇到跳闸,解决办法就是给电闸一个向上的推力,重启一下也就解决了。

苏联的科学家也是这么想的,但问题是礼炮七号不是空调、电冰箱,苏联地面中心发出重启指令后,发射器一点反应也没有,甚至连无线电接收机也罢工了,这下好了,礼炮七号一下成了漂在地球上面的失控大铁盒子,和地面指挥中心完全失去了联系。

苏联人心想这下完了,礼炮七号的麻烦绝不是仅仅一个发射机,电源问题可能非常严重,摆在苏联人面前就只有两个选择:击毁礼炮七号或者拯救礼炮七号。

而就在苏联人火烧眉毛的时候,美国那边也发现了这个秘密。

轨道上失控的苏联空间站对于美国而言就是中彩票,美国可以毫不费力地把它装进航天飞机的货舱中,从而免费拿到苏联的航天技术。

如果美国成功,那对苏联人就意味着全面核战。

面对随时会被美国人打劫的情况,苏联紧急挑选了两名宇航员,决定让他们飞向太空,拯救礼炮七号。

最终,宇航员贾尼别科夫以及随航工程师邮维克多.萨维尼赫被选中,这是一次非常危险的任务,甚至等于拿到了一张单程机票。

大家要知道,太空中本来就有太多的不确定性,而礼炮七号已经失去联系,常规空间对接也就是两个航天器通过发信号连接根本没办法实现,要拯救礼炮七号就要手动强行对接。还有就是,礼炮七号的发射器和接收机电路全都烧了,多半还烧了更多的设备,里面啥情况完全没概念。如果环控和温控也废掉了,那空间站里就成了没有空气的冰窟窿。这对宇航员进行维修都是地狱级别的难度。

1985 年 6 月 6 日,联盟 T-13 号宇宙飞船发射升空,载着两名苏联航天员飞向礼炮七号。两天后,贾尼别科夫手动控制飞船以 1.5 米/秒的速度靠近空间站,并对齐拒不合作的礼炮七号,完成了手动对接。

这是人类首次对接非合作航天器,可以说简直就是奇迹,在没有任何信号辅助的情况下,宇航员单靠手眼同步,在太空中对接一个失去控制的大铁盒,并纠正它的姿态。也只有看过《星际穿越》的人才能想象出那个画面,里面就有一段男主强行对接失控空间站的剧情,真是看看就四肢发麻,这也是导演在致敬苏联宇航员。

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拯救礼炮七号也让苏联航天人的信心大增,于是在 1986 年直接搞出了多接口的和平号空间站,前后一共给到了 7 个对接模块,相当于一台笔记本直接整出 7 个设备接口,这下什么实验舱、睡觉舱、食物储备舱、燃料储备舱不仅够用,还多出了富裕。和平号空间站也就成了后来空间站搭建的模版。

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和平号

和平号空间站是苏联的第三代空间站,也是世界上第一个多舱空间站,可惜它生不逢时,刚满 5 岁就遇上了苏联解体。

经过叶利钦的一通骚操作,俄罗斯经济掉进了坑儿里,不得不大幅削减太空探索这么科幻,但短时间内又看不到什么成果的事业,和平号空间站为了多活几年也不得不开门接客。

在和平号空间站长达 15 年的时间里,一共接待了 12 个国家和 135 名宇航员,其中外国人就有 62 个,并完成了 24 个国际性科研计划,进行了 1700 多项科学实验,帮助 15 个国家完成了空间研究,研制生产了 600 多项可供工业应用的新技术。

但从这些数据上来看,和平号空间的意义和价值是远超建造和维护费用的,它不仅是俄罗斯航天技术中最闪亮的一颗星,也是名符其实的人类第一个国际空间站,正是有了和平号空间站才有了今天众多领域的技术突破。

不过和平号空间站的命运坎坷,1993 年的时候美国组局,联合 16 个国家打造新一代的国际空间站,美国为了偷师俄罗斯的航天资源和成熟技术,强拉俄罗斯技术入股。结果俄罗斯的航天资源被分流,和平号更加吃不饱。

这就造成和平号在后来的日子里状况频发,据说有记录的事故就超过了 1500 次。1997 年更是和平号的「水逆」年,它先是发生了火灾,后来又撞上了进步号,最终导致中央计算机失控。而俄罗斯没钱彻底维修,就只能在和平号上小修小补。

就这样和平号又勉强硬撑了 3 年,直到 2000 年底,和平号连续与地面控制中心失去联系,几乎已经失去控制,为了避免失控坠落而造成的危险,俄罗斯政府不得不痛下决心,在 2001 年 3 月让和平号赶紧下岗。

和平号的销毁等于推到了俄罗斯与美国抗衡的一大支柱,俄罗斯人内心的傲娇也随着和平号坠入到太平洋的海底,从那以后的十年间,太空中也就只剩下一座美国人主导的国际空间站。

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国际空间站其实就是个翻版的和平二号,它于 1998 年上天,也是采用模块化组装,用了 3 年时间将所有模块组装完毕。

前后一共有 16 个国家参与建造,其中俄罗斯主要干活,美国和其他国家负责出钱,其中美国主要占了大头,负担了 70% 的建造费用,中国也曾一度希望为这个国际项目添砖加瓦,但美国人找了各种借口始终把中国排除在外。

道理懂得都懂。

国际空间站是人类历史上第 9 个空间站,它分为两部分:俄罗斯轨道段,由俄罗斯运营;美国轨道段,由美国和其他国家共同运营。

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国际空间站

整个空间约有 1200 立方米的空间,属于豪宅版的太空实验室,总重量达到了 420 吨,每年的运营成本约为 100 亿美元,20 多年算下来至少花费超过了 2000 亿美金,这可能是人类有史以来建造的最贵科技产品。

当然这么巨大的投入自然也会换取不菲的回报,在国际空间站运行的 20 多年的时间里,各国的宇航员共进行了 3000 多次的实验,其中尤其以生物实验为主,占到了实验总量的 12% 以上,其次是科技开发接近 6%。

大家要知道失重环境对生物的影响非常大,咱们熟知的太空育种就在其中。

除此之外,把宇航员送上空间站也成了一门赚钱的生意。

2011 年之前,美国一直都是使用自家的航天飞机把宇航员送上空间站,后来由于挑战者号总是发生意外,美国只能停飞挑战者号,改为搭乘俄罗斯的宇宙飞船。

作为世界知名黑店,俄罗斯可不会放过美国这个冤大头,不过俄国人在第一次叫价时还挺良心的,只收了美国人 2000 万美元,但从那以后,票价就水涨船高,最高光时,美国送一位宇航员上天,就需要像俄罗斯支付 8600 万美元,根本就是在抢。

据 NASA 报告的数据显示,美国在 2011 年之后,为了搭乘俄罗斯的宇宙飞船,已经花费了将近 39 亿美元,平均下来一个座位就需要 5500 万美元。

这里面虽然有通胀因素,但更多的是美俄两国在地缘冲突中的博弈。

由于在载人航天方面是绝对的卖方市场,最近这几年美俄又闹得越来越僵,即使美国人拿着钱也未必能够买到俄罗斯手里的船票。

这就非常尴尬了,国家空间站里的 4 名美国宇航员就只能被迫加班,只有等到马斯克的龙飞船把这条航线趟熟,美国才有可能再次进行载人航天活动。

2016 年国际空间站的设计寿命到期,不过本着物尽其用的原则,又把使用年限延长到了 2024 年,不过这也没什么太大问题,毕竟在建造空间站的时候大家都是用的顶配,而且又花费巨大,一到设计寿命就报废显然不划算。

刚过保质期的时候,国际空间站还都只是些小故障,随便打个补丁也不耽误使用,可随着时间一长,老年版空间站的各种问题就都冒出来了。

首先就是材料老化,漏气成为常态,俄国人的处理方式就是拿个胶条简单包扎一下,讲究点的也只是在缝隙处覆盖个塑料薄膜,然后再用胶带贴上完事。

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航天专用胶带

虽然漏气看起来只是个小故障,但这玩意儿就跟肿瘤一样,随着时间开始扩散,虽然维修成本不大,但是寻找漏洞的工作特别耽误功夫,最严重的时候甚至把服务舱关闭了 2 个月。

除了漏气外,国际空间站的机械臂抓手、外部被用电脑、日本舱段的摄像头、俄罗斯舱段的舷窗、漏氨散热器、对接转换器不是换了新的就是经过了大修,后来制氧系统也发生了故障,厕所也开始罢工,原本要更换两个太阳能板,又因为宇航服故障被耽误。

总之,国际空间站就跟个癌症后期患者一样,各种问题此起彼伏,买了高价票的宇航员主要工作就是维修空间站,做实验倒成了额外工作。

再加上最近几年美国联合西方国家集体制裁俄罗斯,俄罗斯小帐一算决定将俄空间站模块与国际空间站分离,而且俄罗斯也不准备将它回收而是彻底焚毁。

当然俄罗斯也不是要放弃空间站事业,而是要给新的俄罗斯空间站模块腾位置,这也是俄罗斯打造的最大的一个太空实验室,至于未来是否与国际空间站对接还不好说,这个咱们拭目以待吧。

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最后再来说说咱们的天宫,中国的宇宙空间站。

2021 年 6 月,神十二把三名宇航员送到天和舱,标志着中国空间站正式营业。随后神十三又将三名宇航员送上去换岗,待了半年之久。2022 年 6 月,神十四又再次起航,中国的宇宙空间站也进入常态化运转。

2022 年是中国航天工业非常重要的一年, 天舟四号货运飞船、神舟十四号载人飞船、空间站问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船和神舟十五号载人飞船都将完成发射任务,中国的空间站也将在天和核心舱的基础上,形成「T」字基本构型,完成在轨建造。

整个空间站由天和核心舱以及问天、梦天实验舱组成,另外还可以同步对接神州载人飞船和天舟货运飞船的,相当于三室两厅的布局,可以接待 6 名宇航员同时入住。

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中国空间站

由于这是咱们自主研制的,所以也没有必要学习俄国人那种简单粗暴的搞法,一次性搞出 N 个对接接口,只要能满足中国自己的需要就够了。

中国空间站的整体造价超过了 400 亿人民币,其中天和核心舱全长 16.6 米,最大直径 4.2 米,总重量超过了 22.5 吨,和国际空间站最大的舱段相差无几。

在技术细节上,中国的空间站的设备体积更小,能源利用率更高,机械化程度也要比国际空间站更全面。这倒不是咱们的技术赶超欧美了,毕竟国际空间站是 20 多年前的科技产物,中国在这一领域享受到了技术后发优势,这就好比 30 年前的手机除了打电话玩贪吃蛇就只能当个板砖,但在当时也是绝对的高科技,而今天的智能手机完全可以模块化组装,放在华强北分分钟就能给你攒一台。

中国空间站与国际空间站最大的区别在于运营模式。

前面也说了,自从俄罗斯开始卖票,不到十年的时间里就狠宰了美国 39 亿美金,这让商业大佬们敏锐地嗅到了太空里弥漫着的金钱味道。

于是在 2021 年,马斯克的龙飞船也加入了卖票行列,直接将 8100 万美元的票价打到了 5800 万美元。

后来 NASA 也不甘寂寞,表示将向私人企业开放国际空间站,每年不超过 2 次,可以包月,除了住宿费外还要另附餐费、物品保管费和通讯费,算下来每人每晚至少需要 3.5 万美金,可以说是民宿届的天花板了。

而中国的空间站一切费用全免,但是研究成果必须共享。

大家要知道,航天产业的直接投入产出比约为 1:2,而相关产业的带动辐射则可达到 1:8 至 1:14。这么巨大的潜在利益,你说哪个更划算呢?

很多人预测到了 2024 年中国空间站将成为人类的唯一,虽然可能性比较小,美国的深空之门、俄罗斯的新一代空间站都有可能再次升空,甚至一些商业机构的小型空间站也会加入这条新赛道。但不管怎样,中国有了自己的空间站,这就意味着在下一轮的太空竞赛中,中国人不会缺席。

此文完。

参考资料:
《美苏太空争霸真相》,宋燕
《不可不知的俄罗斯史》,徐萍,李清敏
《如何离开地球表面:人类航空航天史》,天小史
《中国航天技术的突破性发展》,李成智
《中国航天事业的 60 年》,刘纪原
《中国航天事业为什么能成功》,刘纪原
《下一站:商业航天》,周春林,崔小花,马冬,赵春雨
《认识航天:航天飞机,空间站只是与鉴赏》,王永军,孙勇,徐俊

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