SpaceX 將如何把主力飛船變成空間站的巨型摧毀者

SpaceX 將對其龍飛船進行升級,以便將國際空間站送入水下墳場

International Space Station

美國宇航局約翰遜航天中心 (CC BY-NC-ND 2.0)

在短短幾年內,SpaceX 龍飛船的增強版將執行一項 獨特的任務,以安全地摧毀國際空間站 (ISS)

國際空間站的第一個模組於 1998 年進入軌道,自 2000 年以來,空間站一直有人值守。但沒有什麼能永恆,即使是人類迄今為止建造的規模最大、最昂貴的軌道基礎設施也不例外。美國宇航局認為老化的國際空間站過於龐大和笨重,無法完整地帶回地球,也無法將其推進到更高、壽命更長的“墳場”軌道。因此,空間站的報廢計劃反而要求精心策劃、壯觀地墜入大氣層,這將把任何殘留物傾倒入一片無人居住的海洋區域。

美國宇航局在 6 月宣佈,SpaceX 將提供摧毀空間站的手段,目前計劃在 2031 年初進行,方法是設計和建造一種基於其龍飛船的專用脫軌飛行器。然而,直到 7 月 17 日的新聞釋出會,該機構和公司才釋出了更多細節,揭示了 SpaceX 為完成這項艱鉅任務將進行的改變範圍。雖然該公司正尋求使用標準的、使用過的貨運龍飛船艙作為飛行器的一部分,但這將連線到一個全新的、增壓的後備段,該後備段將裝滿火箭發動機並攜帶額外的推進劑,以執行復雜、高風險的機動。


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“他們稱之為更大的後備箱,但它與他們現在用於後備箱的小塊碳纖維完全不同:它是一個更精密、更復雜的航天器,”哈佛-史密森天體物理中心的天體物理學家、航天專家喬納森·麥克道爾說。“這都是舊技術,是的,但你正在以一種非常新的方式將它們組合在一起。”

典型的 SpaceX 貨運龍飛船訪問國際空間站由 16 臺 Draco 發動機提供動力。脫軌飛行器將在其後備段內攜帶額外的 30 臺 Draco 發動機,每次發射 22 至 26 臺,為航天器提供抓取龐大空間站所需的推力。雖然 Draco 發動機自 2010 年以來一直在太空飛行,但麥克道爾說,這種新的佈置以前從未用過,需要進行徹底的測試。(該公司還生產一種 SuperDraco 發動機,它可以產生大約 200 倍的推力,但這些發動機僅用於 載人龍飛船 的發射中止系統。)

除了將典型龍飛船的發動機數量增加近三倍外,SpaceX 的計劃還要求脫軌飛行器發射時攜帶約 16,000 公斤(約 35,000 磅)的推進劑。SpaceX 龍飛船任務管理主管莎拉·沃克在新聞釋出會上說,這比標準龍飛船多六倍。

所有這些增加將使脫軌飛行器變得太重,無法在 SpaceX 的主力獵鷹 9 號火箭 或同級別的其他運載火箭上發射。相反,美國宇航局(目前僅委託 SpaceX 建造脫軌飛行器,而非發射或操作)將需要轉向重型運載火箭。麥克道爾說,該公司的獵鷹重型火箭將是這項工作的明顯領先者,他指出,聯合發射聯盟的 Vulcan 火箭(1 月份首次發射)或藍色起源公司即將推出的 New Glenn 火箭(計劃於 9 月發射)也可能強大到足以處理笨重的脫軌飛行器。

美國宇航局提供了有關其選擇聘請 SpaceX 完成這項工作的更多細節。該機構總共收到了三份提案,但淘汰了一份不符合基本要求的提案。麥克道爾說,這兩份提案來自意料之中的來源:SpaceX(該公司運營往返空間站的貨運和載人任務)和諾斯羅普·格魯曼公司(該公司已向空間站進行了 20 次補給飛行,並計劃下個月再進行一次)。然而,美國宇航局的評估表明,根據美國宇航局空間行動任務理事會副局長肯·鮑爾索克斯的一份報告,SpaceX 的提案成本更低,能力更強。

儘管強調將可信賴的現有技術整合到脫軌飛行器中,但事實仍然是,人類從未處置過像國際空間站這樣大的航天器,國際空間站的長度幾乎有一個足球場那麼長,內部空間比六居室的房子還要大,重量約為 460 噸。其在受控空間站脫軌方面的先行者——俄羅斯的和平號空間站——要緊湊得多,重量不到其三分之一。

當最終、命運攸關的時刻到來時,國際空間站和脫軌飛行器都將受到地球稠密大氣層的擺佈,大氣層將衝擊和燃燒這個標誌性設施。如果脫軌飛行器不夠強大,無法保持平穩的軌跡,那麼墜落的空間站可能會在天空中翻滾、解體,並將危險的碎片散落在地球人口稠密的地區,而不是安全地墜入海洋。這可能是 SpaceX 和龍飛船在十多年的軌道實驗室訪問之後,迄今為止風險最高的任務。

“這是一個美妙的完整迴圈體驗,”沃克在新聞釋出會上說,“從成為第一個接近並連線到空間站的商業飛行器,一直到他們準備將接力棒傳遞給未來平臺的時刻。”

梅根·巴特爾斯 是一位常駐紐約市的科學記者。她於 2023 年加入大眾科學,現在是那裡的高階新聞記者。此前,她在 Space.com 擔任作家和編輯超過四年,並在 Newsweek 擔任科學記者近一年,在那裡她專注於空間和地球科學。她的作品也曾發表在 Audubon、Nautilus、AstronomySmithsonian 等出版物上。她畢業於喬治城大學,並在紐約大學的科學、健康和環境報道專案獲得了新聞學碩士學位。

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