在经历了几年的犹豫之后,美国现在不得不开始认真地考虑一个方案。就是让国际空间站在2030年服役期满之后,脱离地球轨道,坠入大气层中烧毁。
这一方案虽然心疼,但是也有技术难度。目前评估,认为想让国际空间站进入大气层之后完全烧毁,而且对地面不造成任何的负面影响,也并不是那么容易。那我们先来说说国际空间站的未来前途,这也是引发很多人关注的一个话题。
国际空运站目前在轨运行已经超过了20年,虽然屡次进行了一些重要部件的维护和改造,但是毕竟它的寿命临近了。国际空间站在人类的空间科技领域,应该说做出了突出的贡献,但是它的建造也是历时颇长,而且花费了巨大的代价,是在多国的合作努力之下,才走到今天的。
统计一下,国际空间站从兴建到完成,累计进行了42次发射,最终才建成了这个有一个足球场那么长,400多吨的巨大的人造物体,这是人类有史以来在空间建造的最大的一个物体。很多人一直都对国际空间站抱有感情,所以有人说,为什么国际空间站不能够把它拿回来,变成一个博物馆,让公众们能够在闲暇的时候徜徉其中,来体会一下人类有史以来最大的空间物体是怎样的?
这个想法很美妙,但是实现起来,以现在人类的技术来讲,极为困难。我们知道,现在的载人飞船也好,或者返回式的卫星也好,体量都比较小,而且它们本身具有坚固的结构和强大的耐热的外壳、防热的材料,国际空间站却不具备这样的条件。
第一是它本身的结构不是为了载入设计的,另外它也没有任何的防热屏障。这么大的体量的一个空间站,一旦进入大气层,和大气剧烈地摩擦,那么产生的2000度的高温,会迅速地让它进入一个分解和融化的状态。如果不是这样的减速,那么采用其他的方案。比如说,有人说,是不是可以用很多的火箭把它拖着,让它平稳地着陆?
那么从物理上讲,是可能的。但是如此,需要的火箭动力可能是人类有史以来,从来没有制造过的巨型火箭,连土星5号这样的火箭,恐怕也没有办法让国际空间站能够囫囵个儿(意指完整的、完好无损的)地平稳降到地面上。国际空间站在退役之后,恐怕只能考虑进入大气层焚毁。
那么有人说,美国不是有其他的方案吗?比如说,把它交给一些商业机构来,在它服役期满之后进入商业运行。这是美国NASA认真考虑过的一个问题,国际空间站如果交给商业机构来运行,以这个空间的商业研究和商业旅游来支持它的运营费用,那倒是一个很美妙的想法。但遗憾的是,目前没有商业企业明确地表示,会全面的接盘国际空间站的运行。虽然SpaceX这样的公司对此表示过兴趣,但是目前的意向还没有明确地被达成。
这个问题主要是钱的问题。因为国际空间站是个20多年的老设备,如果接盘它的话,就意味着要不断地为它进行投入,而且投入的资金非常大。除了国际空间站长期驻留的人外,国际空间站还要不定期地去抬升它的轨道,否则它就会越飞越低,越飞越低,很快进入大气层,不经意间可能就毁掉了。
这些投入还是表层的,因为在服役期满之后,国际空间站马上面临的就是一些重要的系统和部件的翻新升级,那这些工作涉及到技术和经济两方面的重大挑战,商业公司是不是能够接接手,能够接的下来?而且即便是商业公司有实力接它下来,那么投入的资金和成本,是否能够在未来的商业航天旅游中收回,这也是个巨大的问号。毕竟商业航天旅行不是一个小问题,而且在如今的全球经济环境下,有多少人有意愿和有能力愿意支付如此的费用,也是要打问号。
这个注定了国际空间站很有可能在2030年服役期满之后,没有办法再维持下去。虽然美国提出了一些方案,想把它维持到更远,但是并不是每一个参与国都愿意达成这样的意向,最后可能只能是果断地退役、果断地脱离轨道。
那么,下面的问题就是一个技术问题。一旦国际空间站脱离轨道,它能不能完整地烧毁?这个问题,美国过去是有过教训的。比较大的人造航天器,在进入地球轨道之后,如果你的控制方式和预先的测算不够周密的话,很有可能达不到预想的效果。1979年美国的“天空实验室”脱离轨道,进入地球大气层烧毁,就成为了一个经典的案例。
天空实验室也是为美国立下过汗马功劳的一个空间实验器材,本来它并不是要在1979年就坠入大气的,原本美国是希望在航天飞机这样的系统完成之后,利用航天飞机的运输能力,通过航天员的空间作业,为天空实验室安装推进系统,抬升它的轨道。或者利用这样的推进系统,降低它的轨道,实现一个可控的载入地球大气焚毁的过程。
但遗憾的是,航天飞机的进展慢了,一直到天空实验室到了70年代末,航天飞机也是还没能完成。这样一来,天空实验室就没有办法及时地抬升轨道,也没有办法进行一个更有效率的可控载入。结果就在犹豫之中,太阳风的突然剧烈活动,引发了地球大气层的局部的升温和膨胀,这就意味着,天空实验室在运行的过程中,遭到了更大的大气分子阻力这样的影响,导致它的轨道迅速降低。
太阳风有这么大的本事,过去人类还没有意识到,但是事实就是如此。天空实验室迅速地进入到了大气层中,这是美国科研人员预料之外的。于是为了实现当初的载入的目标,天空实验室的操作人员关闭了上面的自主的自控陀螺仪,主动地让天空实验室进入一个翻滚的状态,加速它在某一个预想的这个位置,进入大气层的速度。但即便如此,80多吨的天空实验室也没能完全烧毁,有相当一部分残骸落到了澳大利亚的西南部。这部分的人口相对比较稀疏,没有造成大的损失,但这是一个教训。
而国际空间站比天空实验室要大将近5倍,400多吨,这么大的家伙进入大气层之后,姿态是很难控制的。特别考虑到翻板的影响,它可能发生剧烈的翻滚或者偏转,即便是做出了周密的计划,它也很难按照人类的计划来实现一个载入和烧毁,这么大的东西也很难完全烧掉,这是一个头疼的事。
所以说,目前NASA正在考虑是不是需要用更多的飞船,比如说1艘到3艘的飞船,主动地施加这个力量,推力的控制,来让国际空间站实现可控的载入。但这么大体量的空间站进入大气层,究竟会产生怎样的细微的变化,以及它的燃烧的过程是怎样进行的,目前还没有人能够精确地给出预言。
国际空运站建造是花费了很大的精力,维持运行了20多年也花费了巨大的资源,到现在退役也不是一个简单的命题。总之,在2030年国际空间站真的退役之后,那么在近地轨道空间,人类可能就失去了一个重要的合作平台。而在那个时间点上,可能在轨道上空唯一具备一个完整的作业能力的空间研究平台,就将是中国的天宫空间站。这个空间站有可能成为国际合作的新的舞台,我们也希望,中国的空间站能够成为大家在空间技术探索问题上,携起手来的一个全新的契机。
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