誰將建造世界首個商業空間站?

一家初創公司計劃在國際空間站上增加新的結構,為私營部門的軌道前哨站做準備

[無效] 在從美國宇航局國際空間站專案經理職位退休後,邁克爾·蘇弗雷迪尼(上圖為2014年)聯合創立了 Axiom Space 公司,該公司致力於開發世界首個私人商業空間站。據蘇弗雷迪尼稱,Axiom 空間站的第一個模組最早可能在 2020 年或 2021 年發射。

邁克爾·蘇弗雷迪尼對近地軌道有宏大的商業計劃。在擔任美國宇航局國際空間站 (ISS) 專案經理十年後,他於 2015 年 9 月從該機構退休,以尋求在私營部門的發展機會,並確信商業太空飛行的黃金時代正在到來。與為美國宇航局運營國際空間站並培訓美國宇航員的公司 SGT 的執行長卡姆·加法裡安合作,蘇弗雷迪尼於 2016 年初聯合創立了 Axiom Space

作為 Axiom 的總裁,蘇弗雷迪尼的目標很簡單:利用國際空間站作為跳板,建造並飛行世界首個私人空間站。該公司正在與美國宇航局洽談,最早在 2020 年或 2021 年在國際空間站唯一可用的未使用對接埠上安裝新的商業模組,並且目前正在與航空航天製造商和發射服務提供商一起規劃該模組的建造和飛行。Axiom 的模組將成為一個成熟的私人空間站的基礎,該空間站將在國際空間站退役後首次亮相,暫定於 2024 年。Axiom 的模組將在國際空間站脫離軌道並在地球大氣層中燒燬之前脫離,將繼續在軌道上執行,作為私人空間站的第一個部分。

然而,Axiom 並非唯一一家競標在國際空間站上進行私人搭便車的公司。另一家公司 畢格羅宇航 已經利用其臥室大小的畢格羅可擴充套件活動模組(BEAM)佔據了國際空間站的一個埠,該模組是其自有“充氣式”商業空間站系列的測試設施。畢格羅的下一個主要專案——與聯合發射聯盟合作的 更大的充氣模組——最早可能在 2020 年發射。它可能會直接與 Axiom 競爭國際空間站的最後一個空閒對接埠,並爭奪可能在數百公里高空新興的價值數十億美元的近地軌道市場。


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蘇弗雷迪尼在接受大眾科學採訪時談到了 Axiom 的計劃、國際空間站的遺產以及爭奪商業空間站的競賽。

[以下是經過編輯的採訪記錄。]

幾十年來,甚至在國際空間站開始軌道建設之前,人們就一直在談論建造私人空間站。為什麼現在是最終實現這一目標的合適時機?
在我看來,對私人空間站的需求日益增長。我們的願景是讓在地球軌道上生活和工作變得司空見慣,以此作為支援深空探索的一種手段。但是,為了建立可持續的探索能力,我們必須擁有一個近地軌道平臺。如果沒有在近地軌道測試系統和研究人類對太空適應能力的能力,期望我們能夠開展可持續的探索計劃是不合理的。所以,在我看來,這是必然的。

但是,為了做到這一點,為了讓政府進行探索,它們實際上都負擔不起自己在近地軌道的設施。對我來說,唯一合理的解決方案是擁有一個可行的商業平臺,政府可以在需要時使用——不必擁有和運營——並且能夠在他們需要時按需使用[它]。而不是作為長期租戶,您進來後始終要支付這筆費用。而是,當您有一些需要完成的工作或測試時,您可以完成它,然後繼續進行下一件事。我們希望確保今天每個想在太空工作的人都有一個可以去的地方,可以做他們正在做的任何事情,而無需無謂地重新開始。這可以節省成本。

比爾·格斯滕邁爾 [美國宇航局人類航天主管] 曾表示,美國宇航局將在某個時候將近地軌道讓給商業行業。這已經很明顯了。所以我認為時機已經成熟。我們認為有六個部門構成了合理的收入來源,如果您檢視所有部門的商業案例,您就會意識到,是的,那裡有一個市場可以支援像今天的 Axiom 這樣的公司,並且這個市場會隨著時間的推移而增長。您可以進行計算,看看建造和運營您的空間站需要多少成本——如果您的預測表明您會賺到錢併成為一家健康的公司,那就是您應該做的。這就是我們的分析告訴我們的。

這六個部門是什麼?
讓我們從您可能首先會認識到的部門開始:科學研究、軌道上的製造以及我所說的“探索系統測試”。這是他們今天在國際空間站上進行的所有測試,為深空任務做準備。今天它是技術演示,明天它將是深空探索系統的小規模版本測試。然後他們將構建最終系統設計並進行長期測試。此外,還有關於人類對太空飛行反應的所有研究——我也認為那是探索系統測試。但實際上,它是為了支援探索團隊需要的一切,以確保他們的系統在遠離家園的地方能夠按預期工作。然後是旅遊業,這非常容易理解。還有廣告和品牌推廣,這是今天在國際空間站上沒有做太多,但在商業空間站上可以做得更多的事情。它不是一個巨大的市場,但它很顯眼。

我只數了五個…
我把最好的留在了最後。最後一個部門是我相信 Axiom 能夠獨特地提供的,即幫助更多的政府進入人類太空飛行業務。許多國家都希望擁有一個有意義的宇航員計劃,讓他們的公民以宇航員而不是遊客的身份飛行。相關的技術發展可以幫助刺激經濟和產業,推動 STEM 教育,提升民族自豪感和一個國家的全球形象。所以很多國家都對進入這個領域感興趣。

Axiom 擁有一批非常有才華的人員和我們的能力庫,使我們處於獨特的地位,可以幫助各國確定成為航天國家所需的條件,併為他們的宇航員提供為期兩年甚至更長時間的培訓,然後讓他們飛入軌道進行長期飛行——當我們的模組連線到國際空間站時,可能剛開始為 60 天,當我們分離並形成自己的空間站時,最多可達 180 天。我們將為他們提供高效能噴氣機訓練,就像美國宇航局的宇航員一樣。我們將為他們提供艙外活動經驗——太空行走。他們將完成所有這些正常程式,以獲得宇航員資格認證。隨著時間的推移,我們將幫助這些國家發展所有這些方面的原位能力,以便他們可以進行自己的培訓和操作,甚至可能在某個時候將他們自己的模組帶到我們的空間站。因為大多數這些國家都希望參與到我認為將發生以探索近地軌道之外地區的合作伙伴關係中。當我們超越近地軌道時,我們應該以一個星球而不是一個國家的名義來做這件事。所以這就是第六個:這個培養和飛行新宇航員的機會,並幫助更多的國家建立人類太空飛行計劃。

聽起來您現在可以獲得足夠的業務來證明私人空間站的合理性。那麼為什麼首先將模組帶到國際空間站?
我們將第一個模組帶到國際空間站是為了過渡現有的遺產並繼續下去。在國際空間站上,無論它將在哪一年結束,大約在兩年前,人們將停止製造飛行硬體,因為它在軌道上的時間不足以證明投資的合理性。您最終會遇到(活動)下降的情況,沒有人希望這樣。這意味著這個想法最重要的部分是確保我們在國際空間站退役之前建造併發射我們的模組並完成過渡,根據美國宇航局的計劃,最早可能在 2024 年發生。所以我們一直很忙。

您認為 2024 年退役的可能性有多大?您認為目前國際空間站最有可能的未來是什麼?
好吧,我不想公開賭 2024 年。

國際空間站越早脫離軌道,美國宇航局每年就能節省 35 億甚至 40 億美元,具體取決於他們何時脫離軌道。這是美國宇航局的年度運營成本。然後您再看看所有其他政府合作伙伴,在他們之間,他們每年的成本可能接近 10 億美元。這筆錢可以改為用於探索工作,這使得 2024 年看起來很理想。

我們實際上不必在未來幾年內決定是否讓國際空間站退役。美國宇航局可能不必在 2020 年之前做出決定,儘管合作伙伴更願意在 2019 年做出決定,因為那是他們下一次部長級理事會會議的時間——這些會議每三年舉行一次,而 2022 年就太晚了。但是,目前在國際空間站上有一個未使用的可用對接埠。所以現在我說我們需要美國宇航局對該埠做出承諾,給那些想嘗試(建造私人空間站)的某人或某個實體。國際空間站實際上只能支援一個更大的模組,這主要是由於電力限制。美國宇航局越早做出將該埠給予某人的決定,他們就越能在必須決定是否延長國際空間站的使用壽命時做出更明智的決定。因為那時他們將能夠看到他們選擇的任何人在製造、測試和交付到發射臺方面的進展情況。

因此,我認為與其假設一個結束日期,不如我們更早地做出這些決定,以確保商業實體能夠證明自己的價值,並幫助機構儘快就實際延長國際空間站的服役時間做出明智的決定。

那麼,這個埠必須要有競爭。您是否擔心像畢格羅宇航(Bigelow Aerospace)這樣的競爭對手,他們已經在利用國際空間站來測試其計劃中的私人空間站的技術?
我們現在真正關注的是我們自己——我們的產品,以及當我們提交提案時,如何使其對客戶和美國宇航局來說是最好的。您說的對,畢格羅一直非常公開地表達了他們飛行的願望,但我對他們正在做的事情瞭解不夠,無法判斷他們的可行性。我所知道的是他們計劃使用充氣技術。充氣模組非常酷,但它們也面臨著挑戰。材料本身的工作原理正在軌道上進行測試,但是如何裝備充氣模組是一個很大的難題——所有管道和其他系統將放置在哪裡,以及如何確保內部不會形成停滯的空氣袋,因為這可能會使宇航員窒息。有很多事情需要完成——我相信他們會完成的——但在短期內,我認為這比我們需要的飛行時間要遙遠得多。在公理空間公司(Axiom),我們關心的是儘快進入軌道。我們真的希望在 2020 年或 2021 年初飛行。

您提到,僅美國宇航局維持國際空間站的運營每年就要花費約 35 億美元。這是一筆鉅款——可能太多了,商業企業目前無法承受——而且還不包括開發成本或國際合作夥伴承擔的成本。那麼,為什麼私人空間站會更便宜呢?
嗯,這是一個很好的問題。我幾乎有一篇關於我們如何運作以降低成本的論文。本質上,我們的採購方式將與政府不同,我們還將使用新技術並應用我們從國際空間站學到的經驗教訓。

太空工業大約在 50 年前開始,當時他們沒有我們現在擁有的所有先進製造技術,也沒有那麼多競爭公司或客戶。我們將競爭建造我們模組的合同,以獲得優惠的價格,並且該模組的內部結構將是在地面上可以廣泛使用的系統。它將使用當今商業行業常用的製造技術來構建。 ASE 標準,起源於汽車維修,將成為一個基準——SpaceX 已經將 ASE 標準用於很多事情。當其他更便宜的零件可以完成相同的工作時,在這種標準下使用“太空級”零件是不必要的。一切都將反覆檢查,以確保我們可以安全地使用這些放寬的標準——但這在很大程度上是可能的。因此,我們正在最大限度地利用行業的發展方式,從而減少對我們安裝在這些模組中的大部分元件的非常專業的的要求和驗證。如果我們在那裡安裝的某個東西給您帶來麻煩,您只需將其取出,插入一個新的,然後繼續;我們將在一個“即插即用”的環境中工作。所有這些都意味著我們正在大幅降低每個模組的成本。

說到“從國際空間站學到的經驗教訓”,這個空間站當然一直備受爭議。一些太空探索的倡導者認為,它是一種轉移注意力的手段或累贅,阻礙了我們重返月球或前往火星的腳步。許多科學家認為,其相對微薄的研究回報並沒有證明其數十億美元的巨大成本是合理的。那麼,是否也可能對像公理公司的商業空間站提出類似的批評呢?
您知道,這總是一個很難討論的話題。當我們登上月球時,並非真正因為我們對那裡的岩石感興趣。我們試圖向世界證明我們的技術非常強大。這實際上是關於我們在核時代的擔憂,以及我們的技術是否優於我們認為的潛在對手。它推動了對太空的鉅額投資,我們從中受益。國際空間站也不例外,儘管它是由一些人設想的,他們希望將這個空間站作為合作進行深空探索的第一步。蘇聯解體後,我們希望與俄羅斯進行大規模合作,這對整個專案產生了巨大的推動作用。這產生了各種各樣的影響。我們必須將其在地球周圍的不同[軌道]傾角上飛行,以便更容易使用俄羅斯火箭到達,這使事情變得複雜,但最終它獲得了批准,因為它從國際合作中獲得了政治影響力。

國際空間站是我們希望它完成的事情的一個絕佳載體——我們試圖讓一群有能力進入軌道的國家共享,但同時又可以稱之為我們自己的。它最大的影響是它為我們在太空中共同工作和玩耍的國家所做的事情。儘管在過去幾年中出現了很多政治動盪,尤其是俄羅斯與一些西方國家之間的關係,但國際空間站始終完好無損。這是一個我們共同工作的地方——不是作為國家的公民,而是作為人類——共同推進我們的事業。

因此,你最終得到了這個來自所有不同國家的模組的載體,它們必須全部整合在一起並協同工作,這使得它比我們為特定的研究目的所需的載體更大更昂貴。如果你從世界舞臺和美國在太空飛行領域領導能力的提升的角度來看待國際空間站,我認為它的作用非常巨大。如果你認為探索對這個星球和我們人類物種都很重要,它就發揮了更大的作用。但是,如果你從任何一個純粹且非常具體的角度來看待它——例如,對強勁的研究成果的渴望——那麼,這將是另一種討論。國際空間站支援了很多非常好的研究,但如果你用因在上面所做的事情而獲得諾貝爾獎的獲獎者人數來衡量它,你會非常失望。但是,當你更廣泛地考慮它,而不僅僅是研究能力時,我認為它是一個令人驚歎的平臺。延長它的壽命——建立另一個我們期望國際社會使用的平臺——對我們在公理空間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 大眾科學. 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 大眾科學, 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 大眾科學 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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