前言:
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美国的纽约时报声称,我国的空间站建造成本仅花费了80亿美元,而国际空间站已经花费超过了1000亿美元。
如此巨大的成本差异是如何造成的呢?让我们一起走进我国航天星辰大海的旅程。
国际空间站1000亿美元VS我国空间站80亿美元?
我们都知道,国外媒体的对我国相关的报道一向都是“浮夸”“不实”的风格,国外媒体为了博人眼球常常进行“添油加醋”的方式进行报道。
在这次的我国空间站的报道当中,国外媒体有意向“航天霸权”等方向进行新闻的宣传。每当我国在航天领域取得进展的时候,似乎国外媒体总会妖魔化的进行报道。
然而,在这次的我国空间站的成本报道上,《纽约时报》却意外的“老实”。《纽约时报》称,我国天宫空间站的建造成本不超过80亿美元,这是我国航天工程总设计师周建平院士,在接受《纽约时报》记者采访当中所透露的。
周建平院士,是一位资历非常深厚,并且将自身奉献给航天事业的科学家。自1999年开始即在中国航天系统当中工作,并且在2019年10月成为中国航空工程的领头人。因此,我国空间站建造成本不超过80亿美元的说法是属实的。
既然如此,那么国际空间站为什么会花费如此的高昂?是国际空间站使用的技术先进?还是国际空间站的比我国的空间站工程量更大呢?
造成这么大差异的原因在于空间站当中的“制造成本”和“运营成本”并不是一回事。空间站并不是一个一次性用品,在发射阶段空间站就需要搭乘造假昂贵的火箭飞上太空,在空间站进入近地轨道之后也需要进行维护和添加燃料等等,如果不进行适当的修正坐标和燃料补给空间站就将会从太空中掉落到大气层,最后被烧成灰烬。
让我们从陆地开始,先从空间站的升空阶段一步一步清算。
空间站的升空离不开运载火箭或者航天飞船,我国的空间站主要依托长征系列运载火箭进行升空。运载火箭是完成太空任务的关键,火箭发射技术也是当今世界上的尖端技术之一,技术门槛之高、技术壁垒之厚造成世界上仅有少数几个国家能完全掌握火箭发射技术。
运载火箭的发射成本当中,火箭硬件的花费占据了百分之75以上,其余为发射的场地管理费用等。在最新的论文当中显示,我们单位荷载的发射价格为1kg需要 1~2万美元之间,其中我们需要注意单位荷载并不代表有效荷载,就好比鞋子需要一个鞋盒进行包装,实验仪器除了本身的主体部分也需要外在的包装。
“每1kg的有效荷载要花费4.4万美元的经费”-一位美国官员透露
资料显示,我国的长征五号单次发射成本是超过一亿的美元的。不同的运载火箭承担的任务是不尽相同的,其发射成本也是不同的,更有国外的火箭单次发射成本超过二亿美元。
运载火箭的发射成本影响着空间站的运营成本。近地轨道的空间站并非是一个完全自给自足的单位,尽管有着太阳能面板提供电能,然而空间站本身所需要的其他燃料、食物、水等则是需要运货火箭不断的发射到空间站进行补给,同时还有着载人火箭才能将我们的宇航员运送到空间站当中,从事相关的太空任务。
在2021年的一篇论文当中,我国的科学家就载人飞船和货运飞船的成本进行了评估。用精准数学计算和数学模型精确的计算出了,空间站在长期运营当中的一系列成本问题,其中我们可以看到载人航天飞船每次花费达到了8.5亿元,而货运飞船则会达到3.5亿元。
目前我们所看到的仅仅是空间站的起飞和运营阶段当中的一部分。还没有包括空间站开发过程的费用,空间站实验仪器的费用,如果要将这些费用一并算上,我们也就不难理解为什么空间站的运营成本会如此之高,甚至远远高于制造成本。
根据资料显示,仅SpaceX公司的CRS系列火箭就已经向国际空间站补给26次。每次CRS火箭的补给就算作国际空间站的运营成本,同时我们还需要理解SpaceX火箭的重复回收技术是相当先进的,通过这种技术可以有效的减低单次发射成本。
尽管如此,每年NASA(即美国航天局)年预算上面,仍然需要花费30~40亿美元用以维护国际空间站的正常运行。
在SpaceX之前,国际空间站就已经在太空当中服役许久。国际空间站,是在美俄的主导下进行国际空间站的开展,同时有日本、欧洲等国的参与。空间站的构建方式,我们可以粗浅的理解为“搭积木“的方式进行拼接,国际空间站当中最主要的技术提供者是俄罗斯和美国,也正因如此他们在国际空间站当中占据了最多的舱位。
国际空间站工程的项目开发和实施过程是曲折的。1984年美国开启了一项太空工程,试图通过美国自身力量进行空间站的建设,然而经过经年的项目评估和实验,美国人发现自己没有能力完成空间站的建设,他们需要依靠其他国家来进行建设。
直到1993年,俄罗斯和其他欧洲等国的加入,才最终构成了国际空间站最后的版图,并且项目从此才走上了正轨。即使如此,国际空间站直到2010年才算完成最初的蓝图设计,并且开始全方位的开展工作项目,国际空间站已经相当衰老,有专家估计其寿命不会超过2026年。
国际空间站的制造成本和运营成本是巨大的。在制造成本上,在上世纪90年代,可重复使用的火箭技术还没有问世,这就造成每次的发射成本都是空前巨大的。同时,早期维持宇航员在太空当中进行作业所需要的成本也是高昂的。
尽管国际空间站的运营和制造成本是高昂的,但是部分外媒的宣传,显然是有些“夸大其实”,混淆了制造成本和运营成本的理念。故此,国际空间站花费1000亿美元,不过是外媒的文字游戏。
我们的星辰大海之路
每当我国成功的向太空中迈进一步时,总有一些不坏好意的外媒对我们进行有失偏颇的报道,然而这些嘈杂的声音无法阻挡我们的星辰大海的旅途。
我国的“天宫”空间站是当前唯一的第四代空间站,也是目前唯二的近地轨道空间站,预计到2026年以后我国的空间站有可能成为唯一的近地轨道空间站。我国的天宫空间站目前是由五个部分组成的系统,我国的空间站当中包括天和核心舱、梦天实验室、问天实验室、神舟载人飞船、天舟货运飞船组成的。
我国的空间站总重量接近100吨,设计使用寿命在十年并且可以通过未来舱室继续延长使用寿命,可以长期提供3名航天员在空间站当中执行任务,3位临时航天员进行短期的航天任务。
天宫空间站虽然在总重量上逊色于国际空间站的420吨重量,然而天宫空间站的功能比较国际空间站而言有过之无不及。
在建设速度上,中国速度又一次领先。首先,国际空间站自太空建设开始之后,前前后后进行了约40多次的组装才形成了今天420吨的空间站,并且前后耗时长达十几年才完成了建设。而我国的天宫空间站仅仅只花费了3年的时间,进行4次的组装就完成了基本空间站的建设工作。
在使用的技术上,我国空间站是唯一的第四代空间站,自然搭载了许多先进的技术。比如,我国空间站用不到国际空间站1/4的体重却完成了和国际空间站相同的发电量,这是因为天宫空间站采用了最新的高效太阳能电池翼的技术,从而提高了对太阳能的利用效率,从而让天宫这个小小的身躯也能每天发出超1000度的电量。
我国的空间站的历史,是我国航天事业的发展史,是一代又一代航天人的奋斗史。国际空间站建立之处,我国就出于政治和经济的双重原因,没有能够参与到国际空间站的建设当中。
然而,星辰大海的梦想始终萦绕在华夏儿女的心头。我国制定了航天三步走战略,从无人飞船到载人航天,最后到永久性的空间实验室。天空空间站,将是见证我国航天“三步走”计划完成的重要一步。从钱学森先生到杨利伟,从神舟一号到神舟十五号,象征着我们对星辰大海无限的追求。
终有一天,人类应该走出地球,去探寻无限的可能,愿祖国的航天事业越来越好。
参考资料:
刘陈, 亮邹, 薇颜, et al. 国外降低运载火箭成本途径分析及对策建议[J].中国航天,2018(05): 38-41.张嘉城,朱阅訸,罗亚中. 空间站长期运营在轨事件与飞船访问统筹规划[J],中国科学杂志社,2022(052-004).科普中国. 喜报!“梦天”发射成功!3个关键问题,带你读懂→. [EB/OL].(2022.10.31).[2022.12.05]. 中国空间站只要80亿美元!纽约时报:国际空间站却要1000亿美元[EB/OL].(2022.12.01).[2022.12.05].
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