近年來,在國際空間站老化的背景下,許多老牌或者新興(xing) 的航天公司看準時機,主動向早有為(wei) 國際空間站退役後做打算的美國宇航局給出了自己的方案,希望獲得青睞。美國宇航局也順水推舟推出了近地軌道商業(ye) 開發計劃,推動的方式有兩(liang) 種,一種是推進目前國際空間站的商業(ye) 化利用,讓更多的民營企業(ye) 可以參與(yu) 到國際空間站的運營中;而另一種則是與(yu) 這些願意合作的航天公司一起共同搭建商業(ye) 空間站。美國宇航局稱這些空間站為(wei) “商業(ye) 近地軌道目的地”。
2021年12月3日,美國宇航局在其官網上發布公告,對外公布了3個(ge) 受到美國宇航局資金資助的商業(ye) 空間站方案。
這3個(ge) 方案由3個(ge) 不同的團隊進行設計:由藍色起源公司和山脈空間公司團隊設計的軌道礁空間站獲得1.3億(yi) 美元資助;由納米支架公司團隊設計的星空實驗室空間站獲得1.6億(yi) 美元資助;由諾格創新公司設計的一個(ge) 尚未命名的大型空間站獲得1.25億(yi) 美元資助。除了這3個(ge) 空間站,在2020年就與(yu) 美國宇航局達成合作的公理航天公司和新興(xing) 的浩瀚公司也正在緊鑼密鼓地籌劃著自己的空間站,這兩(liang) 家公司正在試圖爭(zheng) 奪“世界上第一個(ge) 商業(ye) 空間站”的名號。
軌道礁空間站
軌道礁空間站僅(jin) 從(cong) 渲染圖中就可以看出,這是一個(ge) 巨大的空間站。從(cong) 目前官方給出的最新渲染圖上,能看見超過10個(ge) 大型艙段,其中還有3個(ge) 巨大的充氣式艙段。

軌道礁空間站渲染圖
根據山脈空間公司合作方的數據,僅(jin) 一個(ge) 充氣式艙段內(nei) 部將能夠有300立方米的空間,在充氣後其外殼直徑將達到8米左右。在其渲染視頻中,某一個(ge) 充氣式艙段會(hui) 成為(wei) 一個(ge) 培育植物的大型溫室。
在空間站外部,有4對巨大的太陽電池帆板來支持空間站的用電需求。根據演示視頻,空間站的艙段上還特地開了許多窗戶,窗戶麵積之大和之多在空間站設計中前所未見。很明顯,設計團隊想要將其打造成一個(ge) 近地軌道旅遊目的地。他們(men) 認為(wei) 其最終將會(hui) 成為(wei) 一個(ge) 類似村莊的地方,每一個(ge) 人都可以在空間站中遵循他們(men) 喜歡的生活方式生活,無論是科研工作者還是普通遊客,都可以在這個(ge) “不受束縛”的近地軌道棲息地裏居住。

軌道礁空間站窗戶
在其第一階段建造中,空間站將能維持6人規模的乘員組,在第二階段完成後將能滿足10人的居住需求。首個(ge) 艙段的發射時間預計為(wei) 2027年,但是之後十餘(yu) 個(ge) 艙段的預計發射時間仍然未知。這也是目前所有商業(ye) 空間站中唯一內(nei) 部空間將有可能大於(yu) 國際空間站的空間站。
軌道礁空間站的設計團隊由藍色起源公司和山脈空間公司兩(liang) 家主要公司和若幹其他業(ye) 務合作夥(huo) 伴組成。其中藍色起源公司將提供發射空間站艙段的火箭——新格倫(lun) 火箭。這是一型由藍色起源自研的重型火箭,該火箭目前仍未首飛,首飛時間未知,進展也不明。而另一家名為(wei) 山脈空間公司,主要從(cong) 事航天器的生產(chan) 製造。該公司於(yu) 2021年4月成立,是由內(nei) 華達山脈公司——一家長期參與(yu) 美國航空航天業(ye) 的公司,為(wei) 了未來商業(ye) 航天市場而單獨成立的一家公司。如今其仍在為(wei) 內(nei) 華達山脈公司從(cong) 事各種硬件製造業(ye) 務,正在進行美國宇航局商業(ye) 補給服務的追夢者號航天飛機的製造,還有軌道礁空間站的艙段設計與(yu) 製造。
在合作夥(huo) 伴中,“亞(ya) 馬遜”“波音”“三菱重工”紅線公司等4家公司較為(wei) 值得一提。貝索斯創立的亞(ya) 馬遜公司作為(wei) 世界知名的電子商務公司,其在供應鏈管理上有著十分豐(feng) 富的經驗,這也是其在項目中的主要作用;波音公司將為(wei) 空間站提供天地往返工具——星際線飛船,同時為(wei) 空間站提供科學模塊和維護運營等服務;日本三菱重工公司在2022年3月宣布參與(yu) 到軌道礁空間站項目中,並與(yu) 山脈航天公司簽署技術合作協議,但是各方都沒有透露具體(ti) 的合作內(nei) 容,據推測三菱重工公司將會(hui) 為(wei) 項目提供一些技術服務。
“三菱重工“是國際空間站上日本希望號實驗艙的製造商之一,其空間站艙段的製造經驗應該會(hui) 讓參與(yu) 各方獲益匪淺;紅線公司也是一家長期參與(yu) 美國航空航天業(ye) 的公司,雖然相對來說並不知名,但是其在美國航空航天業(ye) 紮根頗深,最近在國際空間站上部署完成的6個(ge) iROSA柔性太陽能電池板,就是由紅線公司旗下的子公司之一製造的。在空間站項目中,紅線公司將進行有效載荷和空間站可部署結構的製造,並為(wei) 微重力研究、開發和製造提供支持。
星空實驗室空間站
相較於(yu) 較為(wei) 複雜的組裝式空間站,納米支架公司單體(ti) 式的星空實驗室空間站看起來就要簡單得多,不需要在軌組裝的步驟。

星空實驗室空間站渲染圖
從(cong) 目前的渲染圖來看,整個(ge) 空間站由3個(ge) 部分組成。最尾部為(wei) 設備段,除了推進組件和一個(ge) 對接口外,其上安裝還安裝有4個(ge) 大型太陽能電池帆板,可提供最高60千瓦的電力,並整合有空間站的推進裝置。中間為(wei) 節點艙,該艙段上有對接口,還有一個(ge) 小型的貨物氣閘艙,在其外部還有一個(ge) 可用於(yu) 部署微小衛星或將實驗載荷安裝到空間站外部的機械臂。空間站的核心部分是一個(ge) 大型充氣式艙段,最前端還有一個(ge) 對接口。據透露,該艙段的內(nei) 部容積將達到340立方米,內(nei) 部將被劃分為(wei) 多個(ge) 不同的功能區間,在建成後可支持4人乘員組在空間站中生活。
根據計劃,該空間站將在2027年發射,2028年進入運營狀態,目前仍不清楚該空間站將會(hui) 由哪一款火箭來執行發射任務,也未透露用於(yu) 運營的載人飛船等更多相關(guan) 信息。
為(wei) 了完成這個(ge) 空間站,納米支架公司還聘請了一位前美國宇航局官員馬歇爾·史密斯來作為(wei) 監督掌管工作,他在從(cong) 美國宇航局退休前曾參與(yu) 了阿爾忒彌斯計劃的載人任務規劃。
納米支架公司創始人為(wei) 傑弗裏·曼伯,是美國最早期的民營航天企業(ye) 家之一。上世紀80年代末,他行走於(yu) 政商兩(liang) 界之間,受裏根政府的邀請,在美國與(yu) 蘇聯之間搭起了溝通的橋梁,為(wei) 蘇聯航天事務的商業(ye) 化做出了貢獻。蘇聯解體(ti) 後,他參與(yu) 到俄羅斯能源公司對於(yu) 蘇聯太空遺產(chan) 的私有化改造中,成為(wei) 了目前唯一曾在能源公司中成為(wei) 正式員工的美國人,他曾幫助協調俄羅斯的和平2號空間站和美國的自由號空間站的合並,為(wei) 國際空間站的誕生做出了巨大貢獻。從(cong) 俄羅斯離開後,傑弗裏·曼伯在海外行商多年,最終在2009年回到美國創立納米支架公司,重新回歸到太空相關(guan) 的事務中。納米支架公司在2021年5月被旅行者空間公司完全收購,成為(wei) 其子公司之一。
納米支架公司主要提供各種各樣的太空服務,比如幫助客戶在國際空間站中進行微重力實驗,使用該公司對接於(yu) 國際空間站上的主教號氣閘艙進行微小衛星發射服務等等。值得一提的是,該公司還曾與(yu) 我國有過接觸。2015年8月,納米支架公司與(yu) 北理工鄧玉林教授團隊進行了合作,2017年6月4日,團隊所研製的DNA相關(guan) 研究載荷由獵鷹9火箭托舉(ju) 升空,搭乘龍飛船成功到達國際空間站,完成了中美國際空間站合作“零”的突破。2017年8月27日,傑弗裏·曼伯代表公司來到北京理工大學與(yu) 學校領導會(hui) 晤,並表達了進一步深化合作的意圖。
在合作夥(huo) 伴中,除了母公司旅行者空間公司外,還有3個(ge) 重要的合作方。首先是洛·馬公司,該公司將作為(wei) 星空實驗室空間站的技術集成方,領導開發空間站上最重要的大型充氣式艙段。在空間站進入軌道並開始運營後,洛·馬公司將繼續運營其負責的部分並持續提供維護等服務。歐洲空中客車防務與(yu) 航天公司將提供技術設計支持和專(zhuan) 業(ye) 星空体育官网入口网站,幫助擴展空間站的使用場景,幫助歐空局等合作夥(huo) 伴開展微重力實驗。第三個(ge) 合作方在一眾(zhong) 合作方中則顯得格外特別,希爾頓國際酒店集團將會(hui) 為(wei) 星空實驗室空間站進行內(nei) 飾設計,為(wei) 進駐空間站的人們(men) 打造一個(ge) 宛如五星級酒店的居住環境。
諾格創新公司空間站
諾格創新公司目前還未公布合作公司和空間站名稱,也未透露發射空間站用的火箭。不過該公司已經在多個(ge) 渠道上放出了這一型空間站的各種技術參數和發射時間表。該空間站將由兩(liang) 個(ge) 大型艙段組成:“元素一”艙段和“元素二”艙段。

諾格創新航天公司空間站的渲染圖

“諾格”空間站
“元素一”艙段可以被分為(wei) 3個(ge) 部分,從(cong) 頭到尾為(wei) 居住艙A、居住艙B和服務艙。居住艙A將包含有3個(ge) 對接口,在尾部的服務艙安裝有兩(liang) 個(ge) 大型太陽能電池帆板。居住艙B上安裝有兩(liang) 個(ge) 大型散熱板,在艙段的外部將有多個(ge) 載荷安裝點,可用於(yu) 安裝各種實驗載荷。
“元素一”艙段將能支持4名航天員在空間站中生活。艙段的外部尺寸和內(nei) 部空間大小目前都未知,從(cong) 其官網上的內(nei) 部渲染圖看,其內(nei) 部空間可能會(hui) 類似於(yu) 一個(ge) 八麵體(ti) 。根據“諾格”業(ye) 務發展主管,前航天員理查德·馬斯特拉奇奧的描述,“元素一”艙段將會(hui) 在很大程度上借用天鵝座飛船的結構,因此其直徑也應該會(hui) 與(yu) 天鵝座飛船接近,天鵝座飛船也將用於(yu) 空間站的貨運補給任務。根據諾格創新公司放出的消息,該艙段的設計還處於(yu) 初期階段。該艙段計劃將於(yu) 2028年發射並在軌道上單獨運營兩(liang) 年,直到“元素二”艙段的到來。
“元素二”艙段在渲染圖上看要比“元素一”艙段大很多,但二者區別很大。除了同樣擁有兩(liang) 個(ge) 大型太陽能電池帆板和兩(liang) 個(ge) 大型散熱板,可以被分為(wei) 3個(ge) 部分外,在觀景設施上,“元素二”艙段在靠近接口的位置處有6個(ge) 大窗戶。在接口方麵,“元素二”艙段艙體(ti) 上有5個(ge) 對接口,比“元素一”艙段多兩(liang) 個(ge) ,大大增加了擴展性。並且艙體(ti) 上的對接口不僅(jin) 可以對接飛船,還可以用來對接一些擴展艙段。在人員的支持能力上,“元素二”艙段能支持4名航天員的生活,因此在“諾格”空間站建成之後,整個(ge) 空間站將能夠最多支持8名航天員在上麵生活。該艙段計劃於(yu) 2030年發射,在對接上“元素一”艙段後,“諾格”空間站就將進入運營狀態。
公理航天空間站
公理航天空間站是幾個(ge) 空間站中進度最快的一個(ge) 。2020年1月27日,美國宇航局宣布,公理航天公司成功贏得了美國宇航局為(wei) 國際空間站建造第一個(ge) 商業(ye) 艙段的招標,這家成立於(yu) 2016年的年輕公司成為(wei) 第一個(ge) 被允許為(wei) 國際空間站建造商業(ye) 艙段的公司。

公理航天空間站渲染圖
公理航天公司分別在2021年4月和2023年5月,與(yu) 太空探索技術公司合作,使用其龍2載人飛船執行了兩(liang) 次前往國際空間站的商業(ye) 載人任務,一點一點地為(wei) 最終建成屬於(yu) 自己的空間站做鋪墊。在未來的空間站建設中,公理航天公司也將會(hui) 使用太空探索技術公司的獵鷹9火箭和龍2載人飛船來建設和運營空間站,波音公司的星際線飛船也可以與(yu) 公理航天空間站對接。
公理航天空間站與(yu) 其他商業(ye) 空間站不同,由於(yu) 公理公司有將商業(ye) 艙段對接到國際空間站的許可,因此其建造過程也將全程發生在國際空間站上,在建造的條件上比其餘(yu) 的競爭(zheng) 者們(men) 要好了不少。根據公理航天公司目前的計劃,建造將分為(wei) 以下4個(ge) 階段:在2026年左右,首個(ge) 艙段“公理居住地一號”對接到國際空間站和諧號節點艙的前向端口,開始第一階段運作,這一階段該艙段可以進駐乘員。一年後,在2027年左右,第二個(ge) 艙段“公理居住地二號”將會(hui) 對接於(yu) “公理居住地一號”的前向對接口,增加可支持的乘員數量並增加空間站的科研能力,開始第二階段運作。在2028年左右,第三個(ge) 艙段“公理研究與(yu) 生產(chan) 設施”將會(hui) 對接於(yu) “公理居住地二號”的右側(ce) 對接口,大幅增加空間站的研究能力,並進行太空微重力生產(chan) 研究,開始第三階段運作。與(yu) 此同時,在“公理居住地二號”的底部對接口上還會(hui) 安裝上一個(ge) 類似於(yu) 國際空間站穹頂艙的艙段,但是會(hui) 比穹頂艙更大。在2030年之前,一個(ge) 巨大的散熱和能源模塊就會(hui) 對接在“公理居住地二號”的頂部對接口,其中間部位為(wei) 散熱板,頂部有4對巨大的柔性太陽能電池帆板,為(wei) 空間站提供散熱並大幅增加空間站的電力供應。此時空間站就已經擁有了完全獨立運營的能力,隨時可以脫離國際空間站獨立運作。

公理航天空間站內(nei) 飾
公理航天空間站在乘員舒適性上下了不少功夫。空間站乘員臥室的內(nei) 部由法國建築師兼設計師菲利普·斯塔克設計,根據渲染圖效果,乘員臥室的牆壁上覆蓋著簇絨填充物,牆壁上鑲嵌著變色LED燈,將為(wei) 乘員們(men) 提供一流的居住體(ti) 驗。
近地軌道多空間站的未來
曾經,空間站作為(wei) 人類進入太空的前哨站,由於(yu) 其建造和運營成本昂貴,自費進入太空遊玩的太空遊客和商業(ye) 飛行可以說是少之又少,而隨著可回收火箭等航天技術的突破帶來的航天發射和飛行成本的大幅降低,越來越多的個(ge) 人和公司願意將錢投入到近地軌道經濟中。同時隨著國際空間站的日漸老化,美國宇航局等各國的航天機構也需要在國際空間站退役之前的時間裏找到替代品。這些來自民間和官方的需求就是這些商業(ye) 空間站項目能夠啟動的大環境。未來,以這些大大小小的空間站為(wei) 平台而發展起來的近地軌道經濟將會(hui) 成為(wei) 現實。
目前的近地軌道上隻有兩(liang) 個(ge) 空間站:國際空間站和中國空間站。2023年5月30日,神舟十六號乘員組進入軌道之後,在軌道上的總人數創下了17人的紀錄。而隨著商業(ye) 空間站在將來進入軌道投入運營,這一記錄將很快被打破。
我們(men) 還可以簡單算一算,假設這些商業(ye) 空間站都能按時進入軌道,那麽(me) 在2030年之前人類會(hui) 有多少個(ge) 空間站?已有的國際空間站、中國空間站,加上未來在美國阿爾忒彌斯計劃中使用的月球門戶空間站,再加上這些商業(ye) 空間站,多空間站並存的情景或許將在不遠的未來成為(wei) 現實。
歡迎掃碼關(guan) 注深i科普!
我們(men) 將定期推出
公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物!


