中国人自己的空间站要来了！2022前后建成开展科研任务，和ISS相比如何？

 

今年，我国空间站在轨建造任务拉开序幕，近期更传出了空间站即将建成的消息。不过，此前主导ISS国际空间站的美国却因项目未达标被拒之门外，一下子引起网友热议。

那么，中国即将落成的空间站和已投用22年的国际空间站（ISS）区别在哪？中国要建设自己的空间站，可是晚了这么多年，能比得上国际空间站吗？ISS空间站2024年“退役”后，真正“国际化”的中国空间站，会发挥哪些作用？

目前信息来看，中国要建设的是一个相当于第三代空间站水平的天宫空间站（CSS），总大小在60-100吨级，有潜力扩展实验舱成100+吨级。其最大宽度约37米，一般情况下驻留3人，在航天员轮换时最多可达6人，建成后将成为我国长期在轨稳定运行的国家太空实验室。它的预计完成时间在2022年前后，预期寿命10年，亦可通过维护延期。

据悉，CSS已经收到了来自27个国家和地区的40个组织的申请。截至去年6月，就已经有来自17个国家、23个实体的9个项目已成功入选中国空间站。

（图：中国空间站结构图）

注：中国空间站包括“天和”核心舱、实验舱“梦天”、实验舱“问天”、载人飞船（即已经命名的“神舟”号飞船）和货运飞船（天舟一号飞船）五个模块组成。

“天和”核心舱——未来空间站的指挥控制中心，航天员生活的主要场所。

“梦天”、“问天”实验舱——分别用于生物、材料、微重力流体、基础物理等方面的科学实验。

“巡天”光学舱——支持多功能光学设施开展巡天和对地观测

完整的可再生生命保障系统——电解制氧、电力保障等。

今年以来，不少外媒专门提到了建设天宫空间站的新计划，并纷纷发问：“中国空间站是否会成为下一个ISS？”有外媒预计，这个中国即将建成的新空间站（CSS）将在未来与16国共建的国际空间站（ISS）相“媲美”。

那么，由美国、俄罗斯、欧洲太空署、日本和加拿大合作主导的国际太空站（ISS）配置情况又是如何呢？

自1998年运行到今天的国际空间站，已经是个标准的第四代空间站。相比较第三代空间站，桁架结构的使用则使得整个空间站结构更大、功能更加复杂。

国际空间站从1998年开始建设，宽109米、长73米、高20米、重达419吨、内部容积916立方米，活动空间达到1200立方米，包括6个睡觉的地方、两个厕所和一个健身房。最受欢迎的地方是由欧洲空间局建造的穹顶舱（Cupola），直径约2米，高1.5米，设有6个周边窗和1个天窗。

（图：国际空间站结构）

（图：CSS与ISS配置参数等对比）

这里科普一下第三代空间站和第四代空间站的主要区别：

第一代第二代空间站都是单体结构，本质上是实验飞行器，仅设置有一个对接口，每次仅能对接一艘飞船。而从第三代开始，空间站开始衍生出积木式和桁（heng）架式，外表上开始接近如今国际空间站的雏形。

我国天宫空间站的设计方案就属于第三代，这一代空间站已经可以模块化组装，实现了非常大的跨越。天宫空间站是由一个核心舱、两个实验舱和一个光学舱组成，而且留有神舟载人飞船和天舟货运飞船的对接口，核心舱设置有备用接口，根据需求随时可以进一步升级，运行也很灵活。较小尺寸还可能有助于提高操作效率。

相比而言，它比起目前420吨级的第四代空间站国际空间站的确要小一圈，但天宫对于我国而言已经是最佳方案，已基本上可以满足我们所需的功能，性价比要高很多。

如果顺利，2020年开建，2022年就可建成并投入不亚于10年的运营。而且相比国际空间站是16国共建，中国空间站组建基本上是单独完成，并向全球开放。

第四代空间站（以ISS国际空间站为例）则可以依赖桁架式结构做到更大更强，但除了可以容纳更多的成员、进行特殊的实验外，相比于天宫空间站优势并不太大。

因为庞大的结构和设备，国际空间站的组建离不开美国的航天飞机，极其昂贵的运输成本，也是如今美国所有航天飞机退役的重要原因。而天宫空间站的组建，则是由中国目前推力最强的火箭——长征五号进行，建造成本要远低于国际空间站。

只不过，当时随着苏联“和平号”的陨落，国际空间站得以一下子就成为了整个人类载人航天的宠儿，许多后来的进展也是意料之外。

另一方面，实际上只有那些在空间站建设上投入过金钱或技术的国家，才有资格派宇航员登上国际空间站，前期更是形成了美国、俄罗斯“两家独大”的局面。

而且，各国派驻的宇航员在国际空间站上活动的时间，是根据他们国家投入的金钱或资源来分配的。

截至2018年1月，共有来自18个国家的230名宇航员访问过国际空间站，其中来自美国和俄罗斯的宇航员占了大多数，分别是145人和46人。

可以看到，中国空间站（CSS）与国际空间站（ISS）的设计方案还是有诸多不同之处。

而在运行状况、实验条件、成本效益方面，两者也可以形成一番对比：

根据2014年美国宇航局（NASA）和俄罗斯宇航局（Roscosmos）达成的协议，国际空间站运营时间将会至少“续命”到2024年（原计划2020年）。

然而就目前而言，空间站设备老化和技术落后等问题越来越严重，多次出现气体泄露和装置脱落等问题。ISS使用寿命是否能延长到2028年尚未可知（除了寿命问题，所有合作伙伴都同意支持，也将是持续运行的关键因素）。

而对于中国空间站，按计划2022年建成后，之后的飞行任务就将高密度实施，航天员要长期在轨驻留，还要开展更大规模的空间科学实验和技术试验。据中科院空间应用工程与战略规划研究室副主任张伟，到2024年，中国空间站有望成为“全世界唯一在轨运行的空间站”。

相比国际空间站，中国空间站的实验柜设计和实验参数都有提升，比如扩展空间站材料实验柜的加工温度（从2000多度提升至3000多度）。

能够开展的实验也会更加丰富，可以同时进行几十种实验。中国空间站(CSS)的研究将成为在太空取得进一步成就的“跳板”，支持空间探索的长期目标，包括我国的月球和火星、木星任务。

在服役时间点对比上，国际空间站错漏频出，中国空间站2年后将完成建设。如果CSS成功推出，它将至少服务到2033年，而且很可能还会扩展到更长的时间，形成一个“优势窗口”。

最后，空间站建造难以绕过的一点，还要归因在成本方面的考虑上。

目前，很难估计建造和运行一个永久空间站的全部费用。

中国尚未表示是否会寻求与其他国家达成成本分摊安排。它与俄罗斯、欧洲航天机构和联合国签署了空间站合作协议，但这些国家可能愿意提供多少财政支持尚不清楚。

相比之下，国际空间站每年的运营成本很高(预计到2024年将在30-40亿美元之间)，这大约是NASA总预算的20%。但它是由多个伙伴国家资助的：国际空间站协议框架下，美国承担了76.6%的负担，而日本、欧洲和加拿大的航天机构分别承担12.8%、8.3和2.3%的份额。

这笔成本美国已经不愿意让“国库”来消化。2019年，特朗普政府提议将国际空间站私有化，并从2025年开始停止对该空间站的国家资助。相反，它计划将资金转用于更优先的太空项目：月球轨道站网关和随后的火星探索。

美国国会对国际空间站的最终决定还没有做出。NASA的国际空间站合作伙伴——欧洲航天局和日本JAXA——也不打算独自实施大规模的载人计划。最有可能的是，他们将集中精力与美国一起参与月球和火星任务，或者如果美国国会决定不退出国际空间站，他们将继续为该项目提供资金。而俄罗斯部分也将与国际空间站脱离，并转换成俄罗斯国家轨道站。

对于许多人讨论过的“国际空间站私有化”这个弥补ISS空缺的“未来Plan B”，前景看起来则相当模糊。NASA监察长办公室和美国参议院的一些重要人士反对这一倡议。NASA在其报告中证明，私营部门不太可能承担维护国际空间站的巨大成本。在未来，太空旅游和太空研究的商业项目，如Axiom space和Bigelow Aerospace，倒是很有希望为国际空间站做出贡献。然而，考虑到即将发生的经济危机、财政困难和一些类似商业项目的破产，他们将不早于2024年将第一批私人舱送入轨道。

当然未来必须把中国空间站列为重头戏！中国空间站建造完成后，至少会承担承担国际科学项目的一部分，基于目前的进度和采纳方案，大多数国家将继续在国际空间站进行研究，而一些发展中国家将迎来更多机会。如果国际空间站退役，国际社会将对CSS有更大的需求。

不过长期来看，俄罗斯的空间站仍将在近地轨道上运行。他们已经在建设新一代的俄罗斯空间站，叫做“轨道导航组合暨实验设施”。除了国际空间站俄罗斯部分的既有功能外，一个极其重要的工作内容便是支援可能的载人登陆火星或是重新载人登月。但目前还没有落到实际合同上，尚不知道未来情况如何。

所以到了2020年这个节点，会形成各个国家、各个空间站彼此白热化竞争的局势。未来有意继续在地球轨道上进行科学研究的国家将能够在俄罗斯和中国的空间站中进行选择。美国也不太可能让主要竞争对手独占近地轨道的研究。一些私人航空公司也在预测，未来近地轨道上将布局多个空间站，这些空间站的性能将超越目前的国际空间站。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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