最近,航天界的大事件接二连三涌现,星舰第九次试射失败,天问二号踏上探索小行星之旅。然而回过头来看,相比登陆月球火星,小行星采矿这些虚无缥缈的未来幻想,对太空事业发展助力最大,也最现实的太空前沿技术,还是空间站。在轨的大型空间站,目前只有两个,分别是多国开发的ISS国际空间站,其次是中国最近几年建成的CSS天宫空间站。但是,天宫空间站,犹如东方刚刚升起的太阳,而反观国际空间站,则仿佛一个老态龙钟的病人。滞留空间站近一年的美国女宇航员苏尼塔·威廉姆斯亲自现身说法,表示国际空间站虽然仍能运行,但总体结构已经趋向于散架。尽管NASA计划在2030年左右退役国际空间站,但鉴于ISS国际空间站,正在加速走向生命末期。美国也开始准备在国际空间站可控坠落前,对标天宫,造一个新空间站。
目前,美国主要有四个空间站计划,蓝色起源的轨道礁太空商业综合体,无疑是最受关注的项目之一。轨道礁空间站项目,目标直指2030年国际空间站退役后的市场真空,它不是简单的替代品,而是准备以颠覆者姿态,重新定义挑战传统的新时代空间站。根据项目规划,轨道礁空间站将于2028至2030年间全面发射舱段,进行太空组装。轨道礁空间站初期规划容积为830立方米,内部空间大概为国际空间站的十分之九,计划常住10人,少于国际空间站的最大上限13人。但是,在探索太空的早期阶段,这种差距,其实并不会显著影响能源系统、核心舱段、居住场所以及科研模块的部署和性能。
对于新一代空间站来说,最重要的还是成本和可拓展性。国际空间站造价高达上千亿美元,足够买25艘尼米兹级航母。但轨道礁空间站项目,预计最终只会花费几十亿美元,即便项目超支,也就是百亿美元出头。对于一直搭伙过日子的NASA来说,十分之一的成本,90%的性能的轨道礁空间站,还要啥自行车?而轨道礁空间站之所以这么便宜,主要还是托了LIFE充气舱的福。与传统的硬壳空间站舱段不同,轨道礁项目,为了将舱段直径做得尽可能大,大胆采用了由高强度聚芳酯纤维材料制造的充气舱段,作为轨道礁空间站的舱段核心。已经完成测试的LIFE充气舱,内部体积300立方米。作为对比,天宫空间站的核心天和舱段,内部容积只有50立方米。换言之,一个容积900立方米的大型空间站,只需要发射3个LIFE充气舱,组装后就能满足基本需求。那么,LIFE充气舱安不安全呢?
根据2024年6月的压力测试,实验结果表明,LIFE充气舱可承受的压力,能够达到NASA安全标准的422%。负责制造LIFE充气舱的塞拉太空公司,最近两年,还准备计划开始测试500立方米的新充气舱段,并最终实现1400立方米的超大充气舱段升空。而且,相比硬壳结构,基于高强度聚芳酯纤维材料制造的充气舱段,抗拉伸和弯曲性能优秀,能以柔克刚,减少太空垃圾对舱段的损坏。并且,即便舱段被划破,其软质外壳结构,也更容易修复如初。
可以说,正是因为太空充气舱段技术的出现,才让美国建造大型空间站的成本,能够快速拉进到中国的水平。其成本优势不仅体现在制造上,为了建造国际空间站,多国先后进行了50多次火箭发射。俄罗斯质子号造价1亿美元,美国奋进号、亚特兰蒂斯号、发现号三艘航天飞船,每次发射成本3000万美元。国际空间站项目,单是舱段发射升空,美俄就花了几十亿美元。而轨道礁空间站项目,使用近地轨道运力45吨的新格伦重型运载火箭,预计只需3到5次发射,就能完成舱段和太阳能板的发射。其舱段发射和后续扩展成本,也远远小于前辈ISS。
此外,轨道礁空间站除了科研,还有一项十分重要的任务,就是开拓太空商业,比如追加更多的充气舱段,改造为太空旅店。千万别小看太空旅店的回血能力,2021年蓝色起源出售太空亚轨道机票,仅是3分钟的失重体验,就有富豪愿意豪掷2970万美元。马斯克的龙飞船船票,座位费更是高达5500万美元。现在火箭回收重复使用技术,已经相当发达,SpaceX的猎鹰9号,单次发射成本已经降低到2000万美元,却能带着22.8吨的货物抵达LEO轨道。如果能专门设计几款载人飞船,单次带着几十人进入太空,并非难以实现。所以,蓝色起源轨道礁,很有可能会成为人类首个靠旅游业回本的空间站。