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成本最低的神舟二十救援方案?三個(gè)方案分析:太空救援一次要多少錢

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11月8日,微博航天大佬@北京藍(lán)龍發(fā)表了一篇博文,特別提到了“中國載人航天工程將 ’以人為本、安全至上’”的理念,很多網(wǎng)友敏銳的意識(shí)到,這位在航天領(lǐng)域頗有資源的大佬估計(jì)是聽到一點(diǎn)什么消息了,這可能預(yù)示著神舟二十號(hào)被空間碎片撞擊后情況不是很樂觀

航天大佬透露的消息:神舟二十被空間碎片撞擊后情況很不樂觀?

這篇博文內(nèi)容是這樣的:



配圖是周總理的當(dāng)年對(duì)航天工程的寄語,11月5日,中國載人航天辦公室公布神舟二十號(hào)遭到空間碎片撞擊以來,全國人民的心都被揪了起來,反復(fù)刷新各大新聞媒體的最新動(dòng)態(tài),希望能從中聽到好消息,然而這篇推文的意味就有點(diǎn)明顯了!

盡管目前還未公布調(diào)查結(jié)果,但消息靈通人士強(qiáng)調(diào)“穩(wěn)妥可靠、萬無一失”,這就表示神舟二十號(hào)被空間碎片撞擊后的評(píng)估結(jié)果不甚明朗,為了防止萬一,可能會(huì)放棄神舟二十號(hào)載人返回,唯一的結(jié)果就是轉(zhuǎn)而尋求發(fā)射神舟二十二號(hào)飛船將二十號(hào)的三名航天員帶回地球。



中國載人航天的應(yīng)急機(jī)制是“按照‘一發(fā)一備’模式,備用飛船在軌道艙和返回艙完成總裝測試后,隨時(shí)可以在約一周內(nèi)完成應(yīng)急發(fā)射準(zhǔn)備”,這個(gè)說法沒有官方文件,但中國載人航天辦公室在神舟十三號(hào)、十四號(hào)任務(wù)前有過說明,所以也可以稱為是官方說法!

當(dāng)時(shí)的神舟十二號(hào)執(zhí)行任務(wù)時(shí),神舟十三號(hào)在發(fā)射場待命,神舟十四號(hào)執(zhí)行任務(wù)時(shí),神舟十五號(hào)在發(fā)射場待命,目前在軌執(zhí)行任務(wù)的是神舟二十一號(hào),二十二號(hào)已經(jīng)在發(fā)射場待命。簡單一點(diǎn)說就是正常發(fā)射情況下,發(fā)射場一直會(huì)有一艘飛船待命,這艘飛船的發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間,理論最短時(shí)間3天,以安全穩(wěn)妥考慮則在7~10天左右。



如果從11月5日開始準(zhǔn)備,那么發(fā)射時(shí)間可能在11月12日~15日左右,如果在11月8日開始準(zhǔn)備,那么是11月15日~18日左右,也就是說,神舟二十二號(hào)很有可能在未來一周左右發(fā)射前往天宮空間站救援。

網(wǎng)友提出的方案:最不靠譜就是求救國際空間站

當(dāng)然全國人民都不希望出現(xiàn)神舟二十二緊急發(fā)射前往空間站執(zhí)行太空救援任務(wù),但要是真的需要救援的話,這任務(wù)絕對(duì)將會(huì)最高標(biāo)準(zhǔn)下完成,別的不說,中國在執(zhí)行救援任務(wù)時(shí)的動(dòng)員能力、救援速度,完成標(biāo)準(zhǔn)等方面要求是非常高的,在抗洪搶險(xiǎn)、突發(fā)事故與火災(zāi)甚至是海外救援任務(wù)中表現(xiàn)極為出色,全球排名中國是當(dāng)之無愧的第一。



太空救援:網(wǎng)友的方案,最不靠譜是向美俄求助

從11月5日載人航天辦公室發(fā)布神舟二十號(hào)遭到空間碎片撞擊的新聞后,社交媒體上網(wǎng)友討論非常熱烈,各方也提出了多個(gè)方案,各有優(yōu)缺點(diǎn),種花家統(tǒng)計(jì)了下主要有如下三個(gè)方案:

  1. 神舟二十號(hào)航天員乘坐二十一號(hào)返回
  2. 神舟二十號(hào)航天員乘坐二十一號(hào)返回,二十號(hào)上去接替二十一號(hào)位置
  3. 神舟二十二號(hào)當(dāng)貨運(yùn)飛船發(fā)射,上天卸貨后帶航天員返回

目前天宮空間站上的對(duì)接情況是天舟九號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟二十號(hào)和二十一號(hào)載人飛船,所以有很多朋友就認(rèn)為,二十號(hào)出問題,不是還有二十一號(hào)嘛,二十號(hào)的乘員組乘坐二十一號(hào)飛船返回不就行了?多大點(diǎn)事??!

但是問題來了,目前天宮空間站上有神舟二十號(hào)乘員組3人,二十一號(hào)乘員組三人,如果二十號(hào)乘員組用了二十一號(hào)飛船返回,那么二十一號(hào)乘員組用啥飛船返回?按空間站的安全規(guī)定,在軌乘員組必須有一艘飛船可以隨時(shí)脫離空間站!



因?yàn)樵谲壍郎鲜裁词虑槎加锌赡馨l(fā)生,就像這次是空間碎片撞擊了神舟二十號(hào),要是撞擊了天宮空間站本體影響安全運(yùn)行,那么在軌航天員必須立刻撤離空間站,請(qǐng)問二十一號(hào)乘員組沒有了飛船該怎么撤離?所以乘員組直接乘坐二十一號(hào)返回肯定是不合適的。

第二方案算是比較靠譜,但是問題來了,為什么要交換下乘坐的飛船呢?原因是目前的天宮空間站對(duì)接口用完了,天宮空間站就天和號(hào)核心艙有對(duì)接口,總共有6個(gè),各自的功能與對(duì)接飛船分別如下:

后向?qū)涌冢贺涍\(yùn)飛船專用接口,一般用于天舟貨運(yùn)飛船對(duì)接,但臨時(shí)也可以對(duì)接載人飛船,目前對(duì)接的是天舟九號(hào);

前向?qū)涌冢?個(gè)臨時(shí)對(duì)接口,一般用于載人飛船對(duì)接,軸向?qū)涌趯?duì)接的是神舟二十一號(hào),徑向?qū)涌趯?duì)接的是二十號(hào),三個(gè)永久對(duì)接口,分別對(duì)接了問天和夢天兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙,還有一個(gè)永久對(duì)接口留作擴(kuò)展。



永久對(duì)接口不能作為飛船對(duì)接用,所以目前天宮空間站內(nèi)的對(duì)接口已經(jīng)是滿員狀態(tài),這才有了二十號(hào)的乘員組乘坐二十一號(hào)離開,二十二號(hào)再對(duì)接二十一號(hào)離開后空出來的軸向?qū)涌凇_@個(gè)方案考慮了一個(gè)非常細(xì)致的情況:

天舟九號(hào)飛船任務(wù)期可能沒有結(jié)束,而神舟二十號(hào)可能因?yàn)樽矒舳鵁o法主動(dòng)離開空間站,因此二十號(hào)乘員組用二十一離開,二十二號(hào)飛船交還給二十一號(hào)乘員組,這個(gè)計(jì)劃考慮得非常詳細(xì),還是比較靠譜的。

但是有一個(gè)問題冒出來了,早在俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船因?yàn)楸豢臻g碎片撞擊后泄露冷卻劑,需要執(zhí)行太空救援,原本網(wǎng)友也認(rèn)為可能會(huì)乘坐SpaceX的龍飛船返回地球,不過當(dāng)時(shí)有報(bào)道稱宇航員座椅都是單獨(dú)設(shè)計(jì)的,針對(duì)每人的體型不同設(shè)計(jì)了最佳人體工程學(xué)座椅,為的就是避免宇航員在差不多10G的沖擊下落地時(shí)受傷。



所以這航天員座位還真不能隨便換?種花家專門查了資料,結(jié)果公開的說法是這樣的:座椅已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)和多重冗余系統(tǒng),已通過多代任務(wù)驗(yàn)證,這樣互換沒問題!不過這個(gè)并未有官方確認(rèn),所以這個(gè)還持有保留意見。

最節(jié)省費(fèi)用的方案:二十二當(dāng)貨運(yùn)飛船發(fā)射,回程帶上航天員

這個(gè)是種花家前一篇文章中一位粉絲的提出的方案,不得不說確實(shí)挺合理,因?yàn)槿绻侨?zhí)行救援任務(wù)的話,二十二上行就要不能帶人了,只能“放空車”,這趟相當(dāng)于就是沒有任何收益,因此這位粉絲提出,讓二十二號(hào)飛船當(dāng)貨運(yùn)飛船!



因?yàn)樘熘劬盘?hào)飛船執(zhí)行補(bǔ)給任務(wù)也半年了,應(yīng)該要發(fā)射一次貨運(yùn)飛船,并且貨運(yùn)飛船也不返回,本來就是單趟任務(wù),這二十二上行帶貨,下行帶人,不是兩全其美么?咋一看確實(shí)相當(dāng)完美,但是載人與貨運(yùn)飛船能平替?或者大致能湊合下嗎?答案是有點(diǎn)難!

  • 神舟飛船全長約 9米,最大直徑2.8米,總質(zhì)量約8噸,采用“三艙結(jié)構(gòu)”:軌道艙 + 返回艙 + 推進(jìn)艙。其中返回艙內(nèi)部可用空間約6立方米,軌道艙8立方米,總可用空間14立方米左右;
  • 天舟系列為中國自主研發(fā)的大型貨運(yùn)飛船,最大直徑3.35米,發(fā)射總重約13.5噸,采用采用“兩艙結(jié)構(gòu)”:貨物艙 + 推進(jìn)艙。全長約 10.6米,貨艙空間在18~22立方米左右(新舊天舟飛船不一樣);

看內(nèi)部可用空間也就差了1/3左右,運(yùn)送一次補(bǔ)給的話確實(shí)差不多,但兩者貨運(yùn)能力差得就有點(diǎn)大了,天舟貨運(yùn)能帶貨差不多7噸,而神舟飛船只能帶仨人+300公斤貨物,假如按每人100公斤算,也只能帶600公斤!



兩者的差異是貨運(yùn)飛專門為貨運(yùn)設(shè)計(jì),并且沒有維生系統(tǒng),不需要返回,全部用來載貨,而載人飛船有維生系統(tǒng)并且還有返回艙這個(gè)上下都要帶的“死重”,所以兩者帶貨能力差不多差了10倍,按這個(gè)方式計(jì)算,神舟二十二這趟空車還真掙不回本錢,當(dāng)然上行肯定會(huì)滿載帶貨,但確實(shí)當(dāng)不了貨運(yùn)飛船,只能帶點(diǎn)“土特產(chǎn)”,給宇航員們加加餐,或者帶個(gè)額外的實(shí)驗(yàn)設(shè)備之類的任務(wù)。

沒能成為成本最低的救援計(jì)劃,是不是有點(diǎn)遺憾?其實(shí)不需要!太空救援這是必定會(huì)發(fā)生的,近地軌道太空垃圾每年都在增加,據(jù)歐空局《2025年太空環(huán)境報(bào)告》,各類空間監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)能夠追蹤的目標(biāo)約有2.9萬個(gè),這是比較大型的,能通過光學(xué)和電磁波段追蹤到的太空垃圾。

而對(duì)于太空垃圾的總體規(guī)模,尺寸超過1厘米的空間碎片數(shù)量估計(jì)已超過120萬,其中尺寸大于10厘米的碎片超過5萬,并且數(shù)量正以每年2%至5%的速度在增加。所以在近地軌道上的航天器遭遇太空垃圾撞擊的概率正在增加,比較大型的碎片是可以預(yù)警并變軌,但對(duì)于毫米級(jí)或者更小的空間碎片無法預(yù)報(bào),所幸是造成的危害一般不至于摧毀空間站。



早在2023年底,天宮空間站的太陽能電池就曾被空間碎片撞擊,部分電池供電受到影響,2023年12月22日,湯洪波和唐勝杰進(jìn)行了7個(gè)多小時(shí)的艙外作業(yè),修復(fù)了天和號(hào)核心艙外的太陽電池與電纜損傷。第二次是2024年3月1日,湯洪波和江新林再次用了7個(gè)多小時(shí)的艙外作業(yè),修復(fù)了太陽能板狀態(tài)與電力系統(tǒng)。

更早的2022年12月14日,俄羅斯對(duì)接在國際空間站Rassvet艙段上的聯(lián)盟MS-22飛船遭到空間碎片撞擊,在推進(jìn)艙太陽能電池支撐的根部出現(xiàn)一個(gè)直徑大約0.8毫米的小孔,冷卻劑在隨后徹底漏光,這也是導(dǎo)致俄羅斯航天局在2023年3月份執(zhí)行太空救援的原因。

比較有意思的2024年6月5日,波音飛船首次載人飛行,在飛往空間站的路上就發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、漏氣等多種故障,結(jié)果無法返回了,只能執(zhí)行太空救援任務(wù),但是因?yàn)椤皺n期”排不出來,一直熬到第二年3月份才返回地球,兩位宇航員的臉都被熬“綠”了。



所以部分網(wǎng)友認(rèn)為可以向國際空間站求救,向美俄求救,其實(shí)那真是狗屁,俄羅斯是全球第一個(gè)進(jìn)入發(fā)射衛(wèi)星并完成首次載人太空任務(wù)的國家,美國則是航天領(lǐng)域全球最強(qiáng)大的國家,倆大神從出事故開始到救下宇航員,一個(gè)用了10個(gè)月,一個(gè)用了9個(gè)月,想要靠他們救援,那真是黃花菜都涼了!

方案分析: 太空救援一次要多少錢

如果真要執(zhí)行太空救援任務(wù),那么一次要花多少錢呢?2021年2月5日,《中國科學(xué)》上發(fā)表了一篇標(biāo)題為《Integrated planning of on-orbit events and transport visits for long-term space station operation》(長期空間站運(yùn)行在軌事件和運(yùn)輸訪問的綜合規(guī)劃)給出了一個(gè)貨運(yùn)飛船發(fā)射與載人飛船發(fā)射的成本:

  • 載人飛船發(fā)射一次的成本是8.5億人民幣,約合1.31439億美元;
  • 貨運(yùn)飛船發(fā)射一次的成本是3.5億人民幣,約合5415.9萬美元;

不過有網(wǎng)友提出,神舟二十二號(hào)發(fā)射時(shí)因?yàn)椴惠d人,可以將逃逸火箭拆除,從而節(jié)省一部分成本。據(jù)公開資料,長征二號(hào)F火箭的逃逸塔有5枚固體火箭,成本約1.2億,那么成本可以降至1.14億美元,這主意不錯(cuò)啊,降了大概1/4,獎(jiǎng)勵(lì)雞腿一個(gè)!



作為參考,俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船,當(dāng)年賣給美國人的船票是6000萬美元~9000萬美元/人,目前大概在7000萬美元左右,SpaceX的龍飛船與NASA結(jié)算的費(fèi)用大概是5500萬美元/人,波音飛船結(jié)算費(fèi)用大約是9300萬美元。



就算用最低的5500萬美元的船票,中國的神舟飛船還是能掙錢的,每趟大概能掙3400萬美元左右。不過呢這是太空救援,不談錢,種花家以這個(gè)為話題只是討論下救援成本評(píng)估。國際空間站可以考慮下,萬一要是國際空間站出問題,可以直接找中國救援嘛,成本低,速度快,還能接到天宮空間站上烤完雞翅再回地球,肯定能讓客戶滿意!

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