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航天器 陳藍(lán)：中國空間站，走自己的路

【文/ 觀察者網(wǎng)專欄作者 陳藍(lán)】
中國特色空間站
繼4月底天和號(hào)核心艙成功發(fā)射后，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船又順利升空，并與天和核心艙精準(zhǔn)對(duì)接。下月，神舟12號(hào)還將為天和艙送去三名航天員，開始三個(gè)月的駐留。中國空間站建設(shè)已進(jìn)入密集發(fā)射期。在兩年11次高密度發(fā)射后，一個(gè)60噸級(jí)的模塊化空間站將橫空出世。
中國空間站將是歷史上建設(shè)速度最快的模塊化空間站。相比之下，前蘇聯(lián)/俄羅斯和平號(hào)從1986年核心艙發(fā)射，到1996年最后一個(gè)艙段自然號(hào)完成對(duì)接，總共花了10年時(shí)間。國際空間站從1998年曙光號(hào)發(fā)射，到2011年萊昂納多號(hào)最后加入，歷時(shí)13年之久。
作為最新建設(shè)的空間站，中國空間站的規(guī)劃和設(shè)計(jì)吸取了以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，也充分考慮了中國的能力和需求。它的特點(diǎn)體現(xiàn)在合理的規(guī)模、優(yōu)化的設(shè)計(jì)和最新的技術(shù)上。
航天器 陳藍(lán)：中國空間站，走自己的路
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中國空間站模擬圖，圖片來源：中國空間技術(shù)研究院
·合理的規(guī)模：中國空間站設(shè)計(jì)為三人常駐、短期最多六人（一般為機(jī)組輪換時(shí)）。和平號(hào)空間站的經(jīng)驗(yàn)表明，為維持空間站的長期運(yùn)行，三人機(jī)組是必要的。而借助于現(xiàn)代通信和自動(dòng)化技術(shù)，即使三人機(jī)組也能完成相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)。
我們的空間站設(shè)計(jì)有23個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜位，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰h(yuǎn)超規(guī)模更大（7個(gè)艙段）的和平號(hào)。可以說，我們的空間站是歷史上效費(fèi)比最高的空間站。
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和平號(hào)空間站，圖片來源：NASA
·優(yōu)化的設(shè)計(jì)：中國空間站摒棄了國際空間站的桁架結(jié)構(gòu)，采用了模塊化（積木式）結(jié)構(gòu)。這是在和平號(hào)和國際空間站（加壓艙段）上被證明的成熟技術(shù)，擴(kuò)展性非常強(qiáng)。
通過可移位的大型柔性太陽電池板，我們解決了各艙段電池板互相遮掩的問題，同樣實(shí)現(xiàn)了桁架式空間站的效果。
我們的艙段也有很多獨(dú)特的優(yōu)化設(shè)計(jì)，比如一體化的對(duì)接和氣閘艙、展開式暴露平臺(tái)等。
此外，共軌巡天艙既有自由飛行航天器的優(yōu)點(diǎn)，停靠空間站時(shí)又能像固定艙段一樣得到維修和保養(yǎng)。這是一種取長補(bǔ)短的巧妙設(shè)計(jì)。未來，我們的空間站甚至可能發(fā)展為“航天母艦”。
·最新的技術(shù)：中國空間站在空間站歷史上首次采用電推進(jìn)系統(tǒng)維持軌道，首次在空間站采用柔性的高效砷化鎵電池板。
同時(shí)，它也采用了不少在國際空間站上得到驗(yàn)證的較新技術(shù)，如自爬行機(jī)械臂、國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜、高壓供電體制等。這些新技術(shù)的采用使得我們的空間站具備了技術(shù)上的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。
由于采用了正確的策略和設(shè)計(jì)思路，我們的空間站實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較低的成本、較快的建造速度，以及強(qiáng)擴(kuò)展性與高效費(fèi)比，是一個(gè)具有中國特色的空間站。我們有理由為此而驕傲。
我們即將擁有一個(gè)很不錯(cuò)的空間站。那么，我們應(yīng)該如何利用好它，讓它發(fā)揮最大作用呢？
國際空間站的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)
我們不妨看看國際空間站的經(jīng)驗(yàn)。國際空間站之所以費(fèi)用高昂（建造成本1500億美元，運(yùn)營成本每年40-50億美元），主要就是因?yàn)檩d人的需要。即使不談那些可靠性要求極高的加壓艙和生命維持系統(tǒng)的一次性研制和發(fā)射成本，每年的機(jī)組輪換，大量的氧氣、氮?dú)狻⑺⑹称贰⒁挛铩⑴浼妊a(bǔ)給，就需要超過十次發(fā)射。僅這些發(fā)射的費(fèi)用就已經(jīng)很驚人了。
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2018年的國際空間站，圖片來源：NASA
此外，宇航員在空間站上的工作，有相當(dāng)一部分是花在空間站設(shè)施的檢測(cè)和維護(hù)上。事實(shí)上，投入到國際空間站的大部分錢，都用在支持人類在太空的生存和空間站本身的維護(hù)，而非科學(xué)實(shí)驗(yàn)上。
國際科學(xué)界對(duì)此一直有抱怨，認(rèn)為國際空間站耗資巨大，但科學(xué)產(chǎn)出卻非常有限，和投入完全不成比例。當(dāng)初寄希望通過空間站實(shí)現(xiàn)的科學(xué)突破一個(gè)也沒有出現(xiàn)，利用空間站推動(dòng)的太空工業(yè)化也依然是個(gè)夢(mèng)。
當(dāng)初的人們顯然高估了空間站的作用，低估了科學(xué)突破的難度。或者，這只是立項(xiàng)前忽悠政府投資的話術(shù)。目前科學(xué)家們普遍認(rèn)為，空間站上絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)可以用無人的微重力衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)，而且更簡單、更有效、更便宜。

也有人認(rèn)為空間站具有軍事價(jià)值。實(shí)際上美蘇最早的空間站計(jì)劃（美國空軍的MOL載人軌道實(shí)驗(yàn)室、蘇聯(lián)鉆石軍事空間站）都是軍事需求推動(dòng)的。但冷戰(zhàn)還沒結(jié)束，他們就都放棄了這個(gè)想法。因?yàn)槭聦?shí)證明，空間站能做的事情無人衛(wèi)星都能做，而且更好、更便宜。這和前面說的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的情況是一樣的。最終，國際空間站的定位很明確，就是科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)。

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