俄罗斯轨道站:提供新科研机会的平台

2023年12月6日
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2027年,俄罗斯轨道站(ORS)第一个模块有望进入轨道。随着国际空间站使用寿命的耗尽,科学家和专家们认为,俄罗斯轨道站将为利用近地空间提供全新机会,成为测试探月飞行技术和建造月球基地的平台,还将是一个组装星际飞船的造船台。
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来源:俄罗斯国家航天集团公司
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国际空间站第一个模块是俄罗斯“曙光”号功能货舱,1998年11月20日从拜科努尔发射。当年12月7日,由奋进号航天飞机搭载的美国“团结”号节点舱与“黎明”号对接。这是人类有史以来在地球轨道上组装的最大人造物体。谢尔盖·克里卡廖夫是第一个安装飞行组成员,现为俄罗斯航天集团载人航天项目执行主任。他回忆说:“我们必须对接两个模块,打开舱门,进行第一次技术维护。”

国际空间站建设本身就是项大型技术实验,此前从未有人试图在太空对接模块。两年后,第一组常驻队员抵达国际空间站,其中包括俄罗斯宇航员尤里·吉德津科、谢尔盖·克里卡廖夫和美国宇航员威廉·谢泼德。 

科学设备进入太空

俄罗斯首次展示半人马机器人帮助宇航员 / 俄罗斯国家航天集团公司/塔斯社俄罗斯首次展示半人马机器人帮助宇航员 / 俄罗斯国家航天集团公司/塔斯社

统计数据是严肃的论据。25年来,科学家共向国际空间站俄罗斯部分运送7.5吨科学仪器和设备,进行400多次实验,空间站队员为此耗费约2.45万小时,往地球运回约两吨实验成果资料。毫无疑问,这些成果丰富了我们的科学。然而,国际空间站正在老化,第一个模块使用寿命已超期50%。专家认为,仔细使用空间站,原定寿命可以每年延长。据苏联载人项目总设计师、两次获得苏联英雄称号的弗拉基米尔·索洛维约夫院士介绍,俄罗斯专家实际上保证了空间站俄罗斯部分的安全运行,并将在2028年之前每年确认。但事实不可改变:目前宇航员约一半工作时间花在设备维修和空间站维护上。俄罗斯国家航天集团总经理尤里·鲍里索夫认为,这降低了研究效率,因此有必要发展载人航天的下阶段工作。

俄罗斯轨道站吸收所有现已积累的最优秀航天经验。专家们强调,确保载人计划连续性至关重要,就像从“礼炮”号到“和平”号,再从“和平”号到国际空间站的转变一样。这将避免轨道综合体设计、飞行控制和宇航员培训方面能力的丧失,消除失去领导地位的风险。不过,专家们强调,新轨道站将有些关键区别。这些努力都将铺设通往月球和火星探测的未来道路。 

观测北极的角度

俄罗斯轨道站布局 / 俄罗斯国家航天集团公司/塔斯社俄罗斯轨道站布局 / 俄罗斯国家航天集团公司/塔斯社

俄罗斯轨道站第一阶段部署工作将在2027-2030年进行,2032年完成。索洛维约夫院士说:“我们的口号是:新东方航天发射场,新‘安加拉-A5M’运载火箭,新空间站和新未来运输飞船。我们认为,这个空间站在太空的使用寿命应不少于50年。”载人航天向来是国家科技进步水平的指标,将推动新技术发展,而且不仅在空间领域。俄罗斯将从新空间站获得哪些全新机会?首先,它将是个开放模块化结构,唯一鲜有替换的是轨道站核心,其他所有模块都可以对接和分离,并根据目标任务进行调整。其与国际空间站的另一个原则性区别在于倾斜角度。也就是说,其运行轨道离赤道有多远。国际空间站倾角小于52度,因此宇航员只能看到不到20%的俄罗斯领土。俄罗斯轨道站倾角为96.8度。也就是说,将处在一个独特太阳同步轨道上,太阳能电池板总是被阳光照射。轨道站上将有全面视野,包括光学、红外、紫外及其他探测器和雷达设备,频率是每1.5小时一次。从轨道站上可以看到俄罗斯的所有领土,包括北极地区。

专家们说,我们需要让轨道站不仅能在内部进行实验,还要让其外部成为观测平台。可以在轨道站外部署小卫星云控制设备。这是项全新工作。与所谓外部悬挂平台服务系统一样,伸缩式平台可以停靠各种自动设备和卫星,在那里维修、加油、调整有效载荷,然后返回轨道。索洛维约夫说:“我们将建造一个航天拖船船队,这些拖船能在需要时间将自主模块送入需要的轨道。” 

什么都能看到的“检查卫星”

除传统地球遥感卫星外,新空间站还将有自己的检查卫星。工程师已在积极开发。什么是检查卫星?为什么需要检查卫星?这里的关键词是“自己的”。也就是说,这些卫星将成为俄罗斯轨道站系统的一部分。检查卫星将有两种,分别是近距离支持和远程支持。第一种在轨道站附近飞行,对轨道站外表面进行不间断检查,发现损坏、泄漏等,并对轨道站周围进行巡逻。第二种在较远距离外探测和跟踪接近物体。这些都是保护俄罗斯宇航员、避免任何意外情况的安全措施。 

轨道站上的实验

 / Fedor Yurchikhin/俄罗斯国家航天集团公司 / Fedor Yurchikhin/俄罗斯国家航天集团公司

现在,俄罗斯国家航天集团已开始制定俄罗斯轨道站科学计划。国家前瞻性计划和科学公司执行经理亚历山大·布洛申科(Aleksandr Bloshenko)说,新计划有望2025年获批。这将有助于开展部分实验的地面准备工作,及时开始部署轨道站。

如何在轨道站上进行自己的研究?一个重要条件是通过评估。“和平”号上进行了55个俄罗斯和外国项目的3.1万次实验。国际空间站俄罗斯部分目前已进行69个项目的3.8万多次实验,正进行第70个项目的实验。此外还有开展研究的航天访问。“总库”中保存着所有科学实验资料,有的用无线电从空间站传送,有的以物理载体、图像等形式带回。任何机构都可以免费获得这些结果。布罗申科说,已收到57个在俄罗斯轨道站进行有针对性工作的申请。这一方面看起来不错,但另一方面,40多个申请是延续在国际空间站上开展过的研究。

布洛申科强调说:“新空间站将为实验提供新的可能,我们必须利用它们。制定有进取心的新任务,而不是为了获得统计数据重复已做过的工作。探测遥远行星,飞向天体,载人探月飞行,需要大量未开发技术。因此,计划实验应旨在填补已知空白点。”

在太空生孩子?大部分空间实验由俄罗斯科学院生物医学问题研究所进行。俄罗斯科学院院士列夫·泽列内(Lev Zeleny)说:“正是由于这些工作,人类才能长时间处于失重状态,然后健康地回到地球。”这时发生了一件趣事,他举了个生活中的例子说明。他说:“我要说件‘很不体面’的事。”大厅里的气氛自然紧张起来。故事很简单,但有科学内涵:一名美国宇航员在轨道上工作了很长时间,他搭乘俄罗斯“联盟”号飞船返回地球时,女朋友直接飞到莫斯科找他,他们是如此急不可耐地要在一起。泽列内笑着说:“一个从太空回来的人想要这么多,这都是我们医生的功劳。”

俄罗斯科学院生物医学问题研究所主任奥列格·奥尔洛夫(Oleg Orlov)院士说:“对医生来说,这种情况完全正常。我们的工作就是确保宇航员到达其他星球时,比如说月球,不仅在官能和体能方面感觉良好,而且种族延续方面也正常。远程航天飞行前景是我们正在研究的课题。开发人类适应并伴随星际飞行的技术,对我们提出了许多重要要求。例如,载人月球飞行需要解决月球尘土、低重力、微生物安全等问题。再比如,星际飞行的生物医学保障需要什么?智能远程医疗系统,医学和生物信息采集设备,疾病预防和干预设备远程控制系统。这些技术可以在俄罗斯轨道站上开发和测试。显然,人类在太空延续种族是个非常遥远的课题。但如果我们不现在开始研究,需要从技术和方法上回答问题的时候,我们就不会做好准备。”

科学家们总是向前看。他们相信,俄罗斯轨道站不仅应成为一个测试某些技术的平台,还应成为一个模拟各种星际任务要素的平台。过去25年,宇航员在国际空间站进行了100多项生物医学研究,其中既有基础技术,也有应用技术。最重要的是,许多成果已广泛进入地球临床实践。比如,远程医疗最初是为支持太空飞行开发的,现在已成为医生日常工作;今天为救援人员提供优质服务的航空机动医院,当年是为应对宇航员着陆时的紧急情况建的……

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Natalia Yachmennikova(纳塔利娅·亚赫门尼科娃)

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