國際空間站已經(jīng)在軌運(yùn)行了26年,至今還在繼續(xù)服役,動(dòng)輒延壽五年、十年。而中國的天宮空間站,從一開始就明確設(shè)計(jì)壽命為10年。是技術(shù)差距?還是資源不足?其實(shí)真相,比“誰更先進(jìn)”復(fù)雜得多。
國際空間站為何能“超期服役”?
國際空間站(ISS)1999年開始組裝,2000年開始有人長期駐留,原本的設(shè)計(jì)壽命其實(shí)也只有15年,目標(biāo)是運(yùn)行到2015年就退役。但截至2025年,ISS已經(jīng)超期運(yùn)行11年了,預(yù)計(jì)再服役到2030年。
它之所以能“活這么久”,靠的不是當(dāng)初就造得多牛,而是持續(xù)不斷的維護(hù)、改造和升級(jí)。
根據(jù)NASA發(fā)布的報(bào)告,國際空間站每年用于維護(hù)與延壽的經(jīng)費(fèi)超過15億美元,其中包括更換老化部件、修復(fù)姿態(tài)控制系統(tǒng)、更新電池和太陽能板等關(guān)鍵設(shè)備。
比如,早在2017年,NASA就花費(fèi)超過3億美元對(duì)空間站的太陽能電池板系統(tǒng)進(jìn)行了更換與強(qiáng)化,以對(duì)抗軌道輻射和材料老化造成的衰減。2021年以后,又陸續(xù)安裝了新一代iROSA柔性太陽翼。
而且,國際空間站是由16國聯(lián)合建設(shè),其中美俄是主要維護(hù)方。這種大國聯(lián)合出錢出人出技術(shù),才能維持一個(gè)“拼裝貨”級(jí)別的空間站持續(xù)運(yùn)行。
也就是說,它并不是天生就能活26年,而是每一步都在續(xù)命,每一年都在燒錢。它更像一臺(tái)不斷換零件的大型卡車,不斷維修,不斷拖延“退休時(shí)間”。
天宮空間站為什么只設(shè)計(jì)10年?
相比之下,中國的天宮空間站從一開始就設(shè)定了10年設(shè)計(jì)壽命,很多人誤以為是“技術(shù)不過關(guān)”,其實(shí)正相反:這是更現(xiàn)代、更務(wù)實(shí)、更可控的軌道平臺(tái)設(shè)計(jì)策略。
根據(jù)發(fā)布的數(shù)據(jù),天宮空間站采用模塊化構(gòu)型 + 高集成化系統(tǒng),三艙組合體(天和核心艙+問天+夢(mèng)天)總質(zhì)量約為66噸,遠(yuǎn)小于國際空間站約420噸的規(guī)模。
但小不代表弱。天宮從設(shè)計(jì)之初就采用了數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)、一體化熱控系統(tǒng)、冗余容錯(cuò)通信平臺(tái),大幅減少了空間站對(duì)人工維護(hù)的依賴,也縮短了必要的維修周期。
而10年這個(gè)壽命,并不是極限,而是“經(jīng)濟(jì)有效期”,即在當(dāng)前科技演進(jìn)速度下,10年后空間站的通信、能源、材料和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可能就落后了——與其延壽,不如更新。
正如中國工程院院士、天宮系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊宏所說:“我們不是不能延壽,而是希望在10年內(nèi)完成全部科研任務(wù),然后升級(jí)換代。”
你可以把天宮看作是一臺(tái)“高性能、短周期、高更新頻率”的智能終端,用完、升級(jí)、再上;而國際空間站則更像是一個(gè)“不斷打補(bǔ)丁的老系統(tǒng)”,活得久,但代價(jià)大。
天宮能不能“超期服役”?
雖然官方口徑是10年,但事實(shí)上,天宮空間站的壽命是“10年設(shè)計(jì)+可延壽15~30年”。也就是說,如果任務(wù)需要、技術(shù)條件允許,它完全可以運(yùn)行到2038年甚至2040年。
根據(jù)CMSA技術(shù)白皮書,天宮空間站的關(guān)鍵部件,如太陽能翼、電池組、姿控系統(tǒng)、艙體結(jié)構(gòu),全部采用了15年以上在軌壽命標(biāo)準(zhǔn)。2023年問天實(shí)驗(yàn)艙成功更換了核心艙外的部分老化材料,說明“在軌維護(hù)”能力已經(jīng)具備。
同時(shí),天宮空間站在設(shè)計(jì)上預(yù)留了多個(gè)新艙對(duì)接口,可以接入未來的擴(kuò)展艙、貨運(yùn)平臺(tái),甚至是商業(yè)載荷平臺(tái)或空間望遠(yuǎn)鏡。這意味著它可以在“身體不變”的情況下,通過“外掛模塊”形式拓展功能。
但中國的策略并不是“無限延壽”,而是明確提出通過艙段擴(kuò)展升級(jí)為新一代空間站。
這是一種更主動(dòng)、可持續(xù)的策略:用得差不多就更新,而不是拖著一臺(tái)老設(shè)備靠維修過日子。
國際空間站燒掉的錢,天宮只用了一小部分
如果我們一定要比較“誰活得久”,那前提是:誰花的錢多?誰的效率高?
國際空間站目前總投資已超過1500億美元,其中美國承擔(dān)了大約一半。而天宮空間站的全部建設(shè)成本,據(jù)中國航天科技集團(tuán)2022年估算,不超過200億美元,且包括了2011年至今全部試驗(yàn)、發(fā)射和運(yùn)營成本。
這意味著,國際空間站每年消耗資金約30億美元以上,而天宮的運(yùn)營成本控制在每年10億美元左右,效率高出數(shù)倍。
而且,天宮空間站的科學(xué)產(chǎn)出效率非常高。截至2025年,天宮實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已超180項(xiàng)(含48項(xiàng)進(jìn)行中),涉及材料科學(xué)、微重力生物、冷原子鐘、暗物質(zhì)探測(cè)等前沿研究以及中巴航天員合作、量子物理實(shí)驗(yàn)等,科研回報(bào)率遠(yuǎn)高于國際空間站前期的“技術(shù)驗(yàn)證為主”。
從這個(gè)角度看,天宮是一臺(tái)高性價(jià)比的“科研發(fā)動(dòng)機(jī)”,而不是一個(gè)靠“燒錢延命”的老齡設(shè)備。
中國航天選擇了“高頻更替”的空間戰(zhàn)略
歸根結(jié)底,天宮和國際空間站的壽命差異,并不是技術(shù)誰更先進(jìn),而是戰(zhàn)略路徑完全不同。
國際空間站代表的是冷戰(zhàn)后的“國際聯(lián)合路線”,用的是“集大成、拼資源、求長期”的思路;而天宮空間站代表的是新一代數(shù)字化航天系統(tǒng),講究“模塊靈活、平臺(tái)快速、生命周期閉環(huán)”。
這也對(duì)應(yīng)了兩種不同的空間發(fā)展模式:一種是“造一個(gè)大系統(tǒng),用到不能用為止”;一種是“快速部署、快速迭代、不斷升級(jí)”。
就像咱們用的手機(jī),有人一部老旗艦用10年,也有人每2年就換一部新品。中國的空間站戰(zhàn)略,更像是后者。
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