文/湯川學(xué)

▲ROSS第二階段概念圖

▲和平號(hào)空間站

目前地球軌道上有兩個(gè)空間站正在運(yùn)行，一個(gè)是正在建設(shè)中的中國(guó)空間站，另一個(gè)是已經(jīng)建設(shè)完成并正式運(yùn)行了十多年的國(guó)際空間站。

國(guó)際空間站是一個(gè)多國(guó)合作共同建成的空間站。從主體結(jié)構(gòu)上講，整個(gè)國(guó)際空間站可以被分為俄羅斯段和歐美段。但近年來(lái)，由于歐美與俄羅斯在各方面的矛盾與沖突越來(lái)越激烈，時(shí)不時(shí)就會(huì)出現(xiàn)合作不愉快的新聞，甚至還有俄羅斯聯(lián)盟飛船在軌疑似被鉆孔的事件。尤其是在今年的俄烏沖突爆發(fā)后，歐美與俄羅斯之間的關(guān)系日趨緊張，而雙方在地面上的直接和間接的沖突也不可避免地影響到在太空運(yùn)行的國(guó)際空間站。

就是在這個(gè)時(shí)候，有關(guān)俄羅斯規(guī)劃建設(shè)新空間站的消息開(kāi)始頻繁出現(xiàn)，也引發(fā)了一些討論。在此說(shuō)一句題外話，有些媒體為了吸引眼球而故意扭曲俄羅斯方面的言論，說(shuō)俄羅斯將在2024年退出國(guó)際空間站，而故意省略了原話中跟在2024年后面的“后”字，一字之差，謬以千里。而且俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)現(xiàn)在仍然在想辦法延長(zhǎng)俄羅斯艙段的使用壽命。

各個(gè)艙段都已經(jīng)深度整合了的國(guó)際空間站，想要分家是一件極為困難，并且對(duì)各方都完全沒(méi)有好處的事情。因此有理由推測(cè)，哪怕歐美與俄羅斯的沖突再激烈，國(guó)際空間站也不會(huì)分家，國(guó)際空間站將會(huì)保持如今的樣子，持續(xù)運(yùn)行到退役，這是雙方想要利益最大化的唯一選擇。

俄羅斯新空間站的演變

在蘇聯(lián)時(shí)期，蘇聯(lián)曾經(jīng)在軌道上建造過(guò)空間站歷史上最大最重的空間站之一——和平號(hào)空間站，但到1991年12月25日蘇聯(lián)解體時(shí)，許多艙段都還未發(fā)射，“和平號(hào)”仍然沒(méi)有建造完成，而大量在蘇聯(lián)時(shí)期提出的計(jì)劃，乃至已經(jīng)在進(jìn)行中的任務(wù)都因資金和能力不足等問(wèn)題被取消，其中就包括了和平號(hào)的下一代空間站——和平2號(hào)空間站。

“和平2號(hào)”有著許多不同版本、不同傾角、不同用處的草圖，但無(wú)一例外都沒(méi)能走下圖紙，成為現(xiàn)實(shí)。隨著俄美關(guān)系在蘇聯(lián)解體后迅速升溫，俄羅斯在1993年與美國(guó)達(dá)成合作，蘇聯(lián)的和平2號(hào)空間站和美國(guó)的自由號(hào)空間站，這兩個(gè)原本屬于兩個(gè)陣營(yíng)的空間站項(xiàng)目，以時(shí)代的巨變?yōu)槠鯔C(jī)，經(jīng)過(guò)一些妥協(xié)與協(xié)調(diào)，融合成了一個(gè)空間站，即我們所熟知的國(guó)際空間站。原本用于“和平2號(hào)”的核心艙DOS-8被用在了如今的國(guó)際空間站上，成為了俄羅斯艙段乃至整個(gè)國(guó)際空間站最為重要的艙段之一。

▲建設(shè)中的東方航天發(fā)射場(chǎng)

▲地面上的“碼頭號(hào)”

俄羅斯與歐美在國(guó)際空間站上的合作總體來(lái)說(shuō)還是順利的，但是縱觀整個(gè)國(guó)際空間站的運(yùn)行歷史，哪怕是在合作初期，美國(guó)和俄羅斯之間的合作也并非完全融洽，在艙段的發(fā)射細(xì)節(jié)上、航天員的調(diào)度上，在是否允許自費(fèi)太空游客上國(guó)際空間站上等問(wèn)題上都有過(guò)或大或小的分歧。對(duì)俄羅斯 方 面 來(lái) 說(shuō)，2001年3月23日，和平號(hào)空間站這個(gè)曾經(jīng)屬于蘇聯(lián)、后來(lái)屬于俄羅斯的龐然大物從軌道上墜落時(shí)，讓相當(dāng)多曾是蘇聯(lián)人的俄羅斯人十分遺憾。俄羅斯對(duì)想要再建造一個(gè)完全屬于自己的新空間站的想法在“和平號(hào)”墜落后就從未消失過(guò)。2001年4月，時(shí)任俄羅斯航空航天局局長(zhǎng)尤里·科普特夫首次公開(kāi)表態(tài)稱，俄羅斯在未來(lái)會(huì)有一個(gè)屬于自己的空間站。當(dāng)然，他也說(shuō)必須在俄羅斯的經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)，能夠支撐計(jì)劃實(shí)現(xiàn)時(shí)，這個(gè)計(jì)劃才能成為可能。

經(jīng)過(guò)幾年醞釀后，2008年，OPSEK空間站方案被提出。這個(gè)空間站在計(jì)劃中將會(huì)使用國(guó)際空間站俄羅斯段的部分艙段來(lái)建造，如在去年已經(jīng)發(fā)射到國(guó)際空間站上的科學(xué)號(hào)艙段。OPSEK的搭建流程很長(zhǎng)，搭建時(shí)會(huì)先從國(guó)際空間站俄羅斯艙段開(kāi)始，該空間站在分離時(shí)會(huì)帶走幾乎整個(gè)俄羅斯部分，并且在一開(kāi)始將由星辰號(hào)核心艙來(lái)負(fù)責(zé)空間站的移動(dòng)與升軌機(jī)動(dòng)，直到一個(gè)新的核心艙的到來(lái)。如今我們知道，以上這些情況都沒(méi)有發(fā)生，OPSEK在2017年左右便流產(chǎn)。OPSEK的論證過(guò)程歷經(jīng)波折，經(jīng)過(guò)了多次方案改動(dòng)，在論證過(guò)程中也不乏來(lái)自俄羅斯能源局里專業(yè)人士的質(zhì)疑。在資金、技術(shù)、方案可行性的多重困難面前，OPSEK最后毫不意外地并未付諸行動(dòng)，最終只停留在了論證階段。但是，這個(gè)空間站的論證過(guò)程明顯影響到了最新的俄羅斯自主空間站方案，也就是接下來(lái)我們將會(huì)討論的新空間站方案——俄羅斯軌道服務(wù)空間站（ROSS）。

俄羅斯軌道服務(wù)空間站

俄羅斯軌道服務(wù)空間站（ROSS），也有叫法叫俄羅斯軌道空間站（ROS），這個(gè)空間站的名字未來(lái)還有可能會(huì)變更，但這些名字所指代的空間站都是同一個(gè)，以下為了方便，就直接簡(jiǎn)稱ROSS了。

▲ 雄鷹號(hào)飛船

▲ 雄鷹號(hào)的框架

▲ 安加拉A5發(fā)射圖

ROSS概念首次提出并引發(fā)討論是在2021年4月左右，并很快就有了大概的構(gòu)型圖。我們先了解一下目前已知的一些基本情況：ROSS將會(huì)是一個(gè)全新的空間站，這個(gè)空間站將不會(huì)采用任何遺留自蘇聯(lián)時(shí)期的空間站模組和構(gòu)型，這意味著ROSS是一個(gè)全新設(shè)計(jì)的空間站；ROSS不會(huì)采用任何來(lái)自國(guó)際空間站上的俄羅斯模塊，說(shuō)明ROSS是一個(gè)全新制造的空間站；ROSS將采用的軌道十分特殊，目前官方公布的ROSS軌道傾角約為97度，軌道高度約為370千米，是一個(gè)傾角極高的太陽(yáng)同步軌道，這種軌道常常被氣象衛(wèi)星、太陽(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星所采用，但從未被之前其它任何空間站所采用，這意味著ROSS將會(huì)成為世界上第一個(gè)在太陽(yáng)同步軌道運(yùn)行的空間站。在目前的官方資料中，ROSS的載人策略與國(guó)際空間站和中國(guó)空間站的長(zhǎng)期有人在軌駐留的載人策略不同，ROSS在軌的大部分時(shí)間里將不會(huì)有航天員在軌駐留，而是處于自動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)，由地面遙控進(jìn)行指定任務(wù)，當(dāng)然，航天員將會(huì)按照需求進(jìn)入空間站，進(jìn)行在軌試驗(yàn)、在軌維修和太空行走等任務(wù)。

在目前的官方資料中，ROSS將會(huì)分為兩個(gè)階段來(lái)建成。第一階段建設(shè)將開(kāi)始于2028年，并在2030年結(jié)束，結(jié)束時(shí)空間站重量約為55噸，加壓空間約為217立方米。第二階段將在2030年后開(kāi)始，目前規(guī)劃的第二階段結(jié)束時(shí)，空間站重量約為122噸，加壓空間約為505立方米，大約是目前國(guó)際空間站俄羅斯艙段258立方米左右容積近兩倍。用于建造ROSS的火箭將不會(huì)是發(fā)射過(guò)所有蘇聯(lián)和俄羅斯空間站模塊的質(zhì)子系列火箭，而將由安加拉A5的改進(jìn)型安加拉A5M發(fā)射。發(fā)射ROSS模塊的發(fā)射場(chǎng)也將不會(huì)是大家熟知的位于哈薩克斯坦共和國(guó)境內(nèi)的拜科努爾發(fā)射場(chǎng)，而是位于俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)阿穆?tīng)栔莸男掳l(fā)射場(chǎng)——東方航天發(fā)射場(chǎng)。

至于將要使用的載人飛船和貨運(yùn)飛船，在建設(shè)早期，俄羅斯還會(huì)繼續(xù)使用聯(lián)盟MS和進(jìn)步MS飛船，但是使用的火箭將從聯(lián)盟2.1a轉(zhuǎn)換為聯(lián)盟2.1b火箭，因?yàn)椤奥?lián)盟2.1b”相比于“聯(lián)盟2.1a”可以多提供約一噸的運(yùn)力。“聯(lián)盟2.1b”按理說(shuō)應(yīng)該會(huì)進(jìn)行載人飛行認(rèn)證，但是在俄羅斯軍隊(duì)2022論壇中，進(jìn)步火箭航天中心表示沒(méi)有對(duì)“聯(lián)盟2.1b”進(jìn)行載人航天認(rèn)證的計(jì)劃，所以在此需要打個(gè)問(wèn)號(hào)。在未來(lái)，將會(huì)使用可重復(fù)使用的雄鷹號(hào)飛船來(lái)執(zhí)行載人任務(wù)，以及載貨和貨物返回任務(wù)。它們也同樣都將從東方航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。

目前ROSS的整體設(shè)計(jì)仍然處于一個(gè)相對(duì)模糊的狀態(tài)，很多細(xì)節(jié)還沒(méi)有確定下來(lái)，即便如此，很多相關(guān)信息被透露出來(lái)。

首先是科學(xué)與動(dòng)力模塊（NEM）及基本模塊。NEM模塊最初是為國(guó)際空間站俄羅斯艙段所研制，但后來(lái)這個(gè)模塊的建造時(shí)間不斷拖延。該模塊將成為ROSS第一批進(jìn)入軌道的模塊。基本模塊將成為航天員生活的場(chǎng)所，提供生命保障，其外型與NEM基本一致，兩個(gè)模塊將在節(jié)點(diǎn)艙模塊兩邊對(duì)稱分布，NEM和基本模塊上的大型太陽(yáng)能電池組將產(chǎn)生高達(dá)55千瓦的電力，為ROSS提供主要能源。NEM和基本模塊將各有兩個(gè)睡眠區(qū)和一個(gè)廁所，足以支持4位航天員在軌駐留。

其次是節(jié)點(diǎn)艙模塊。計(jì)劃中ROSS的節(jié)點(diǎn)艙模塊其實(shí)與目前已經(jīng)在國(guó)際空間站上對(duì)接于科學(xué)號(hào)上的碼頭號(hào)節(jié)點(diǎn)艙模塊幾乎如出一轍，如果不出意外，ROSS上的節(jié)點(diǎn)艙模塊應(yīng)該與碼頭號(hào)基本一致。還有一個(gè)氣閘艙，這個(gè)氣閘艙將會(huì)在發(fā)射時(shí)就已經(jīng)與節(jié)點(diǎn)艙連接在一起。

▲“碼頭號(hào)”

▲ROSS第一階段概念圖

此外，還有第二階段將加入ROSS的模塊。目前有關(guān)它們的信息不多，其名字是生產(chǎn)模塊、目的模塊。生產(chǎn)模塊可用于在空間技術(shù)和材料科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)成果可以極大地推動(dòng)俄羅斯納米技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展，這同樣適用于生物技術(shù)領(lǐng)域。目的模塊將用于自動(dòng)設(shè)備的組件存儲(chǔ)、組裝和測(cè)試。一些類似的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在國(guó)際空間站俄羅斯艙段中展開(kāi)。還有一個(gè)半加壓的可對(duì)接衛(wèi)星平臺(tái)，可以與ROSS共同運(yùn)行，并且在必要時(shí)可以與空間站對(duì)接加油，并接受在軌維護(hù)。但是對(duì)于這個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的功能和作用、具體參數(shù)等，目前知之甚少。

ROSS，俄羅斯的空間站

▲弗拉基米爾·索洛維約夫

在俄空局2022年8月的官方雜志中，國(guó)際空間站俄羅斯艙段的主管，蘇聯(lián)航天員弗拉基米爾·索洛維約夫接受了采訪，并為我們簡(jiǎn)要介紹了ROSS的方方面面。我們能從這篇訪談看出一些端倪。

對(duì)于最根本的ROSS的建造意義，弗拉基米爾表示，由于國(guó)際空間站和過(guò)去所有的蘇聯(lián)空間站都位于低傾角軌道，這樣的好處是能讓火箭盡可能地打更重的載荷，但是壞處是低傾角的軌道上的空間站是無(wú)法覆蓋俄羅斯領(lǐng)土的，使得空間站的對(duì)地觀測(cè)效能無(wú)法在俄羅斯的領(lǐng)土上最大化，新的空間站將解決這一問(wèn)題。此外，目前國(guó)際空間站俄羅斯艙段的壽命已經(jīng)逐漸耗盡，俄羅斯段的模塊發(fā)射時(shí)間都較早，俄羅斯段的曙光號(hào)功能艙和星辰號(hào)核心艙已經(jīng)在軌超過(guò)20年，俄羅斯航天員們不得不花費(fèi)越來(lái)越多的時(shí)間來(lái)維護(hù)和維修已超過(guò)設(shè)計(jì)壽命的機(jī)載系統(tǒng)，航天員進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間越來(lái)越少。因此，建造一個(gè)更新的、更適合給俄羅斯服務(wù)的空間站是有必要的。并且，ROSS可以在地球磁場(chǎng)保護(hù)較少的太陽(yáng)同步軌道上進(jìn)行初步的生物醫(yī)學(xué)研究，以研究未來(lái)的星際探險(xiǎn)中航天員將面臨什么風(fēng)險(xiǎn)，探究人體在星際航行中的變化和可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于空間站97度的傾角能帶來(lái)什么好處，弗拉基米爾表示，現(xiàn)如今國(guó)際空間站的51.6的傾角只能讓國(guó)際空間站經(jīng)過(guò)約10%的俄羅斯領(lǐng)土，而采用了約97度傾角的ROSS可以觀察100%的俄羅斯領(lǐng)土。ROSS不僅可以觀測(cè)俄羅斯全境，還可以用光學(xué)、紅外、紫外等探測(cè)器以及雷達(dá)探測(cè)地球兩極，研究極光現(xiàn)象，為全球提供更加精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)；可以每90分鐘就執(zhí)行一次，將使俄羅斯能夠跟蹤地球兩極附近各種物體的活動(dòng)，提供新的科學(xué)研究方向。

對(duì)于為何航天員不常駐ROSS，弗拉基米爾表示，俄羅斯在幾十年的空間站運(yùn)營(yíng)中發(fā)現(xiàn)，航天員在空間站上的科學(xué)產(chǎn)出和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得并不總是那么高效，并且在空間站上長(zhǎng)期在軌駐留，為航天員提供食物、衣服、氧氣和水是非常昂貴的。此外，由于ROSS的特殊軌道，在ROSS上的航天員受到的宇宙輻射相比于國(guó)際空間站上更大，更容易傷害身體，這對(duì)任務(wù)的持續(xù)時(shí)間造成了一定的限制。根據(jù)初步計(jì)算，單次的航天員乘員組將能夠一次在ROSS上工作一到兩個(gè)月，進(jìn)行調(diào)試維修工作以及太空行走，不會(huì)對(duì)他們的健康造成傷害。因此，俄空局建議長(zhǎng)時(shí)間以自動(dòng)模式運(yùn)行ROSS，希望在無(wú)人運(yùn)行與有人運(yùn)行中找到一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)。

▲ROSS模型

除以上問(wèn)題外，弗拉基米爾還對(duì)ROSS的前景進(jìn)行了展望。ROSS可以被當(dāng)做前往月球或火星的跳板，成為俄羅斯前往更遠(yuǎn)的目的地的太空港。前往月球或火星的俄羅斯乘員組可以現(xiàn)在空間站中駐留，然后等待前往目的地的飛船到來(lái)。這種方案可以減少對(duì)于超重型火箭的需要，使用更實(shí)惠的重型火箭便可以完成任務(wù)。

從以上內(nèi)容看，ROSS將是一個(gè)完全為了俄羅斯利益而生的空間站。在蘇聯(lián)時(shí)期，拜科努爾發(fā)射場(chǎng)是唯一可以用來(lái)發(fā)射空間站艙段和載人飛船的發(fā)射場(chǎng)，但在蘇聯(lián)解體后，俄羅斯只能以租用的方式來(lái)使用拜科努爾發(fā)射場(chǎng)，這對(duì)于俄羅斯來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的掣肘，于是與拜科努爾發(fā)射場(chǎng)緯度差不多的東方航天發(fā)射場(chǎng)便應(yīng)運(yùn)而生。ROSS可以完全只依靠這個(gè)在俄羅斯境內(nèi)的發(fā)射場(chǎng)完成所有任務(wù)，這對(duì)于如今處處被制裁，與哈薩克斯坦的關(guān)系微妙的俄羅斯來(lái)說(shuō)無(wú)疑是個(gè)好消息。

而從目前的ROSS方案和渲染圖來(lái)看，對(duì)地球的遙感觀測(cè)將會(huì)是ROSS的主要任務(wù)之一。ROSS的艙外載荷將相當(dāng)多，主要遙感觀測(cè)范圍除了俄羅斯本土，肯定還將包含北極圈地區(qū)等對(duì)于俄羅斯來(lái)說(shuō)有著重大利益的地區(qū)。由于ROSS將是完全由俄羅斯獨(dú)立建造的空間站，因此不排除在ROSS上執(zhí)行軍事任務(wù)的可能。這些因素也將使得ROSS的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義大大增強(qiáng)。