谁将建造世界首个商业空间站?

一家初创公司计划在国际空间站上增加新的结构,为私营部门的轨道前哨站做准备

[无效] 在从美国宇航局国际空间站项目经理职位退休后,迈克尔·苏弗雷迪尼(上图为2014年)联合创立了 Axiom Space 公司,该公司致力于开发世界首个私人商业空间站。据苏弗雷迪尼称,Axiom 空间站的第一个模块最早可能在 2020 年或 2021 年发射。

迈克尔·苏弗雷迪尼对近地轨道有宏大的商业计划。在担任美国宇航局国际空间站 (ISS) 项目经理十年后,他于 2015 年 9 月从该机构退休,以寻求在私营部门的发展机会,并确信商业太空飞行的黄金时代正在到来。与为美国宇航局运营国际空间站并培训美国宇航员的公司 SGT 的首席执行官卡姆·加法里安合作,苏弗雷迪尼于 2016 年初联合创立了 Axiom Space

作为 Axiom 的总裁,苏弗雷迪尼的目标很简单:利用国际空间站作为跳板,建造并飞行世界首个私人空间站。该公司正在与美国宇航局洽谈,最早在 2020 年或 2021 年在国际空间站唯一可用的未使用对接端口上安装新的商业模块,并且目前正在与航空航天制造商和发射服务提供商一起规划该模块的建造和飞行。Axiom 的模块将成为一个成熟的私人空间站的基础,该空间站将在国际空间站退役后首次亮相,暂定于 2024 年。Axiom 的模块将在国际空间站脱离轨道并在地球大气层中烧毁之前脱离,将继续在轨道上运行,作为私人空间站的第一个部分。

然而,Axiom 并非唯一一家竞标在国际空间站上进行私人搭便车的公司。另一家公司 毕格罗宇航 已经利用其卧室大小的毕格罗可扩展活动模块(BEAM)占据了国际空间站的一个端口,该模块是其自有“充气式”商业空间站系列的测试设施。毕格罗的下一个主要项目——与联合发射联盟合作的 更大的充气模块——最早可能在 2020 年发射。它可能会直接与 Axiom 竞争国际空间站的最后一个空闲对接端口,并争夺可能在数百公里高空新兴的价值数十亿美元的近地轨道市场。


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苏弗雷迪尼在接受大众科学采访时谈到了 Axiom 的计划、国际空间站的遗产以及争夺商业空间站的竞赛。

[以下是经过编辑的采访记录。]

几十年来,甚至在国际空间站开始轨道建设之前,人们就一直在谈论建造私人空间站。为什么现在是最终实现这一目标的合适时机?
在我看来,对私人空间站的需求日益增长。我们的愿景是让在地球轨道上生活和工作变得司空见惯,以此作为支持深空探索的一种手段。但是,为了建立可持续的探索能力,我们必须拥有一个近地轨道平台。如果没有在近地轨道测试系统和研究人类对太空适应能力的能力,期望我们能够开展可持续的探索计划是不合理的。所以,在我看来,这是必然的。

但是,为了做到这一点,为了让政府进行探索,它们实际上都负担不起自己在近地轨道的设施。对我来说,唯一合理的解决方案是拥有一个可行的商业平台,政府可以在需要时使用——不必拥有和运营——并且能够在他们需要时按需使用[它]。而不是作为长期租户,您进来后始终要支付这笔费用。而是,当您有一些需要完成的工作或测试时,您可以完成它,然后继续进行下一件事。我们希望确保今天每个想在太空工作的人都有一个可以去的地方,可以做他们正在做的任何事情,而无需无谓地重新开始。这可以节省成本。

比尔·格斯滕迈尔 [美国宇航局人类航天主管] 曾表示,美国宇航局将在某个时候将近地轨道让给商业行业。这已经很明显了。所以我认为时机已经成熟。我们认为有六个部门构成了合理的收入来源,如果您查看所有部门的商业案例,您就会意识到,是的,那里有一个市场可以支持像今天的 Axiom 这样的公司,并且这个市场会随着时间的推移而增长。您可以进行计算,看看建造和运营您的空间站需要多少成本——如果您的预测表明您会赚到钱并成为一家健康的公司,那就是您应该做的。这就是我们的分析告诉我们的。

这六个部门是什么?
让我们从您可能首先会认识到的部门开始:科学研究、轨道上的制造以及我所说的“探索系统测试”。这是他们今天在国际空间站上进行的所有测试,为深空任务做准备。今天它是技术演示,明天它将是深空探索系统的小规模版本测试。然后他们将构建最终系统设计并进行长期测试。此外,还有关于人类对太空飞行反应的所有研究——我也认为那是探索系统测试。但实际上,它是为了支持探索团队需要的一切,以确保他们的系统在远离家园的地方能够按预期工作。然后是旅游业,这非常容易理解。还有广告和品牌推广,这是今天在国际空间站上没有做太多,但在商业空间站上可以做得更多的事情。它不是一个巨大的市场,但它很显眼。

我只数了五个…
我把最好的留在了最后。最后一个部门是我相信 Axiom 能够独特地提供的,即帮助更多的政府进入人类太空飞行业务。许多国家都希望拥有一个有意义的宇航员计划,让他们的公民以宇航员而不是游客的身份飞行。相关的技术发展可以帮助刺激经济和产业,推动 STEM 教育,提升民族自豪感和一个国家的全球形象。所以很多国家都对进入这个领域感兴趣。

Axiom 拥有一批非常有才华的人员和我们的能力库,使我们处于独特的地位,可以帮助各国确定成为航天国家所需的条件,并为他们的宇航员提供为期两年甚至更长时间的培训,然后让他们飞入轨道进行长期飞行——当我们的模块连接到国际空间站时,可能刚开始为 60 天,当我们分离并形成自己的空间站时,最多可达 180 天。我们将为他们提供高性能喷气机训练,就像美国宇航局的宇航员一样。我们将为他们提供舱外活动经验——太空行走。他们将完成所有这些正常程序,以获得宇航员资格认证。随着时间的推移,我们将帮助这些国家发展所有这些方面的原位能力,以便他们可以进行自己的培训和操作,甚至可能在某个时候将他们自己的模块带到我们的空间站。因为大多数这些国家都希望参与到我认为将发生以探索近地轨道之外地区的合作伙伴关系中。当我们超越近地轨道时,我们应该以一个星球而不是一个国家的名义来做这件事。所以这就是第六个:这个培养和飞行新宇航员的机会,并帮助更多的国家建立人类太空飞行计划。

听起来您现在可以获得足够的业务来证明私人空间站的合理性。那么为什么首先将模块带到国际空间站?
我们将第一个模块带到国际空间站是为了过渡现有的遗产并继续下去。在国际空间站上,无论它将在哪一年结束,大约在两年前,人们将停止制造飞行硬件,因为它在轨道上的时间不足以证明投资的合理性。您最终会遇到(活动)下降的情况,没有人希望这样。这意味着这个想法最重要的部分是确保我们在国际空间站退役之前建造并发射我们的模块并完成过渡,根据美国宇航局的计划,最早可能在 2024 年发生。所以我们一直很忙。

您认为 2024 年退役的可能性有多大?您认为目前国际空间站最有可能的未来是什么?
好吧,我不想公开赌 2024 年。

国际空间站越早脱离轨道,美国宇航局每年就能节省 35 亿甚至 40 亿美元,具体取决于他们何时脱离轨道。这是美国宇航局的年度运营成本。然后您再看看所有其他政府合作伙伴,在他们之间,他们每年的成本可能接近 10 亿美元。这笔钱可以改为用于探索工作,这使得 2024 年看起来很理想。

我们实际上不必在未来几年内决定是否让国际空间站退役。美国宇航局可能不必在 2020 年之前做出决定,尽管合作伙伴更愿意在 2019 年做出决定,因为那是他们下一次部长级理事会会议的时间——这些会议每三年举行一次,而 2022 年就太晚了。但是,目前在国际空间站上有一个未使用的可用对接端口。所以现在我说我们需要美国宇航局对该端口做出承诺,给那些想尝试(建造私人空间站)的某人或某个实体。国际空间站实际上只能支持一个更大的模块,这主要是由于电力限制。美国宇航局越早做出将该端口给予某人的决定,他们就越能在必须决定是否延长国际空间站的使用寿命时做出更明智的决定。因为那时他们将能够看到他们选择的任何人在制造、测试和交付到发射台方面的进展情况。

因此,我认为与其假设一个结束日期,不如我们更早地做出这些决定,以确保商业实体能够证明自己的价值,并帮助机构尽快就实际延长国际空间站的服役时间做出明智的决定。

那么,这个端口必须要有竞争。您是否担心像毕格罗宇航(Bigelow Aerospace)这样的竞争对手,他们已经在利用国际空间站来测试其计划中的私人空间站的技术?
我们现在真正关注的是我们自己——我们的产品,以及当我们提交提案时,如何使其对客户和美国宇航局来说是最好的。您说的对,毕格罗一直非常公开地表达了他们飞行的愿望,但我对他们正在做的事情了解不够,无法判断他们的可行性。我所知道的是他们计划使用充气技术。充气模块非常酷,但它们也面临着挑战。材料本身的工作原理正在轨道上进行测试,但是如何装备充气模块是一个很大的难题——所有管道和其他系统将放置在哪里,以及如何确保内部不会形成停滞的空气袋,因为这可能会使宇航员窒息。有很多事情需要完成——我相信他们会完成的——但在短期内,我认为这比我们需要的飞行时间要遥远得多。在公理空间公司(Axiom),我们关心的是尽快进入轨道。我们真的希望在 2020 年或 2021 年初飞行。

您提到,仅美国宇航局维持国际空间站的运营每年就要花费约 35 亿美元。这是一笔巨款——可能太多了,商业企业目前无法承受——而且还不包括开发成本或国际合作伙伴承担的成本。那么,为什么私人空间站会更便宜呢?
嗯,这是一个很好的问题。我几乎有一篇关于我们如何运作以降低成本的论文。本质上,我们的采购方式将与政府不同,我们还将使用新技术并应用我们从国际空间站学到的经验教训。

太空工业大约在 50 年前开始,当时他们没有我们现在拥有的所有先进制造技术,也没有那么多竞争公司或客户。我们将竞争建造我们模块的合同,以获得优惠的价格,并且该模块的内部结构将是在地面上可以广泛使用的系统。它将使用当今商业行业常用的制造技术来构建。 ASE 标准,起源于汽车维修,将成为一个基准——SpaceX 已经将 ASE 标准用于很多事情。当其他更便宜的零件可以完成相同的工作时,在这种标准下使用“太空级”零件是不必要的。一切都将反复检查,以确保我们可以安全地使用这些放宽的标准——但这在很大程度上是可能的。因此,我们正在最大限度地利用行业的发展方式,从而减少对我们安装在这些模块中的大部分组件的非常专业的的要求和验证。如果我们在那里安装的某个东西给您带来麻烦,您只需将其取出,插入一个新的,然后继续;我们将在一个“即插即用”的环境中工作。所有这些都意味着我们正在大幅降低每个模块的成本。

说到“从国际空间站学到的经验教训”,这个空间站当然一直备受争议。一些太空探索的倡导者认为,它是一种转移注意力的手段或累赘,阻碍了我们重返月球或前往火星的脚步。许多科学家认为,其相对微薄的研究回报并没有证明其数十亿美元的巨大成本是合理的。那么,是否也可能对像公理公司的商业空间站提出类似的批评呢?
您知道,这总是一个很难讨论的话题。当我们登上月球时,并非真正因为我们对那里的岩石感兴趣。我们试图向世界证明我们的技术非常强大。这实际上是关于我们在核时代的担忧,以及我们的技术是否优于我们认为的潜在对手。它推动了对太空的巨额投资,我们从中受益。国际空间站也不例外,尽管它是由一些人设想的,他们希望将这个空间站作为合作进行深空探索的第一步。苏联解体后,我们希望与俄罗斯进行大规模合作,这对整个项目产生了巨大的推动作用。这产生了各种各样的影响。我们必须将其在地球周围的不同[轨道]倾角上飞行,以便更容易使用俄罗斯火箭到达,这使事情变得复杂,但最终它获得了批准,因为它从国际合作中获得了政治影响力。

国际空间站是我们希望它完成的事情的一个绝佳载体——我们试图让一群有能力进入轨道的国家共享,但同时又可以称之为我们自己的。它最大的影响是它为我们在太空中共同工作和玩耍的国家所做的事情。尽管在过去几年中出现了很多政治动荡,尤其是俄罗斯与一些西方国家之间的关系,但国际空间站始终完好无损。这是一个我们共同工作的地方——不是作为国家的公民,而是作为人类——共同推进我们的事业。

因此,你最终得到了这个来自所有不同国家的模块的载体,它们必须全部整合在一起并协同工作,这使得它比我们为特定的研究目的所需的载体更大更昂贵。如果你从世界舞台和美国在太空飞行领域领导能力的提升的角度来看待国际空间站,我认为它的作用非常巨大。如果你认为探索对这个星球和我们人类物种都很重要,它就发挥了更大的作用。但是,如果你从任何一个纯粹且非常具体的角度来看待它——例如,对强劲的研究成果的渴望——那么,这将是另一种讨论。国际空间站支持了很多非常好的研究,但如果你用因在上面所做的事情而获得诺贝尔奖的获奖者人数来衡量它,你会非常失望。但是,当你更广泛地考虑它,而不仅仅是研究能力时,我认为它是一个令人惊叹的平台。延长它的寿命——建立另一个我们期望国际社会使用的平台——对我们在公理空间公司所做的事情非常重要。

Lee Billings is a science journalist specializing in astronomy, physics, planetary science, and spaceflight, and is a senior editor at 大众科学. He is the author of a critically acclaimed book, Five Billion Years of Solitude: the Search for Life Among the Stars, which in 2014 won a Science Communication Award from the American Institute of Physics. In addition to his work for 大众科学, Billings's writing has appeared in the New York Times, the Wall Street Journal, the Boston Globe, Wired, New Scientist, Popular Science, and many other publications. A dynamic public speaker, Billings has given invited talks for NASA's Jet Propulsion Laboratory and Google, and has served as M.C. for events held by National Geographic, the Breakthrough Prize Foundation, Pioneer Works, and various other organizations.

Billings joined 大众科学 in 2014, and previously worked as a staff editor at SEED magazine. He holds a B.A. in journalism from the University of Minnesota.

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