在短短几年内,SpaceX 龙飞船的增强版将执行一项 独特的任务,以安全地摧毁国际空间站 (ISS)。
国际空间站的第一个模块于 1998 年进入轨道,自 2000 年以来,空间站一直有人值守。但没有什么能永恒,即使是人类迄今为止建造的规模最大、最昂贵的轨道基础设施也不例外。美国宇航局认为老化的国际空间站过于庞大和笨重,无法完整地带回地球,也无法将其推进到更高、寿命更长的“坟场”轨道。因此,空间站的报废计划反而要求精心策划、壮观地坠入大气层,这将把任何残留物倾倒入一片无人居住的海洋区域。
美国宇航局在 6 月宣布,SpaceX 将提供摧毁空间站的手段,目前计划在 2031 年初进行,方法是设计和建造一种基于其龙飞船的专用脱轨飞行器。然而,直到 7 月 17 日的新闻发布会,该机构和公司才发布了更多细节,揭示了 SpaceX 为完成这项艰巨任务将进行的改变范围。虽然该公司正寻求使用标准的、使用过的货运龙飞船舱作为飞行器的一部分,但这将连接到一个全新的、增压的后备段,该后备段将装满火箭发动机并携带额外的推进剂,以执行复杂、高风险的机动。
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“他们称之为更大的后备箱,但它与他们现在用于后备箱的小块碳纤维完全不同:它是一个更精密、更复杂的航天器,”哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家、航天专家乔纳森·麦克道尔说。“这都是旧技术,是的,但你正在以一种非常新的方式将它们组合在一起。”
典型的 SpaceX 货运龙飞船访问国际空间站由 16 台 Draco 发动机提供动力。脱轨飞行器将在其后备段内携带额外的 30 台 Draco 发动机,每次发射 22 至 26 台,为航天器提供抓取庞大空间站所需的推力。虽然 Draco 发动机自 2010 年以来一直在太空飞行,但麦克道尔说,这种新的布置以前从未用过,需要进行彻底的测试。(该公司还生产一种 SuperDraco 发动机,它可以产生大约 200 倍的推力,但这些发动机仅用于 载人龙飞船 的发射中止系统。)
除了将典型龙飞船的发动机数量增加近三倍外,SpaceX 的计划还要求脱轨飞行器发射时携带约 16,000 公斤(约 35,000 磅)的推进剂。SpaceX 龙飞船任务管理主管莎拉·沃克在新闻发布会上说,这比标准龙飞船多六倍。
所有这些增加将使脱轨飞行器变得太重,无法在 SpaceX 的主力猎鹰 9 号火箭 或同级别的其他运载火箭上发射。相反,美国宇航局(目前仅委托 SpaceX 建造脱轨飞行器,而非发射或操作)将需要转向重型运载火箭。麦克道尔说,该公司的猎鹰重型火箭将是这项工作的明显领先者,他指出,联合发射联盟的 Vulcan 火箭(1 月份首次发射)或蓝色起源公司即将推出的 New Glenn 火箭(计划于 9 月发射)也可能强大到足以处理笨重的脱轨飞行器。
美国宇航局提供了有关其选择聘请 SpaceX 完成这项工作的更多细节。该机构总共收到了三份提案,但淘汰了一份不符合基本要求的提案。麦克道尔说,这两份提案来自意料之中的来源:SpaceX(该公司运营往返空间站的货运和载人任务)和诺斯罗普·格鲁曼公司(该公司已向空间站进行了 20 次补给飞行,并计划下个月再进行一次)。然而,美国宇航局的评估表明,根据美国宇航局空间行动任务理事会副局长肯·鲍尔索克斯的一份报告,SpaceX 的提案成本更低,能力更强。
尽管强调将可信赖的现有技术集成到脱轨飞行器中,但事实仍然是,人类从未处置过像国际空间站这样大的航天器,国际空间站的长度几乎有一个足球场那么长,内部空间比六居室的房子还要大,重量约为 460 吨。其在受控空间站脱轨方面的先行者——俄罗斯的和平号空间站——要紧凑得多,重量不到其三分之一。
当最终、命运攸关的时刻到来时,国际空间站和脱轨飞行器都将受到地球稠密大气层的摆布,大气层将冲击和燃烧这个标志性设施。如果脱轨飞行器不够强大,无法保持平稳的轨迹,那么坠落的空间站可能会在天空中翻滚、解体,并将危险的碎片散落在地球人口稠密的地区,而不是安全地坠入海洋。这可能是 SpaceX 和龙飞船在十多年的轨道实验室访问之后,迄今为止风险最高的任务。
“这是一个美妙的完整循环体验,”沃克在新闻发布会上说,“从成为第一个接近并连接到空间站的商业飞行器,一直到他们准备将接力棒传递给未来平台的时刻。”