俄乌交战,如何重洗太空版图?走向拆分的国际空间站

俄乌交战,如何重洗太空版图?走向拆分的国际空间站

作为美俄最大、最持久的太空合作项目,国际空间站(ISS)正面临前所未有的严峻考验。

俄乌开战第二天,俄罗斯先发制人,推特头像换成一身戎装的俄航天局局长罗戈津隔空警告——

如果冻结现有合作关系的话,有可能让国际空间站坠落地球。这种口气与普京宣称要动用核武如出一辙。

从技术层面来看,这是完全可行的,俄罗斯一直控制着国际空间站推进系统。国际空间站轨道衰减大约每月2公里,需要每隔一段时间开启进步号飞船推进器来提升空间站高度,为此每年需要消耗7.5吨化学燃料,每年成本约为2.1亿美元。

既然可以利用进步号飞船为整个空间站进行轨道提升、机动调整,当然也有能力在极端状况下让其快速脱轨坠落。或者,俄方换种见死不救的手段,不再主动提升轨道高度,而是放任国际空间站自行轨道衰减,直至坠入大气层。

从对决层面来看,一旦事态升级到这种地步,很可能意味着地表已经发动核打击了。这对整个国际空间站无异于毁灭行为,对于背后15个成员国来说意味着直接开打三战,对于俄方来说也是彻底决裂的最后一搏。

不过,从目前俄乌局势研判、俄方与西方博弈路数来看,短期事态恶化程度还远远达不到 “毁掉国际空间站” 的地步。

之所以罗戈津早早放出狠话,除了个性使然之外,更多原因是基于他在本国政治生态圈的立场需要,跟西方对弈周旋抢得先手棋的战术需要。

毕竟,到目前为止,他还没有采取任何过激行动——既没有召回在美培训的俄罗斯宇航员,也没有明令禁止西方宇航员乘坐联盟号飞船,更没有迹象表明俄罗斯轨道舱段马上要脱离国际空间站,另立门户。

与此同时,从西方冷处理方式也能略窥一二。

俄乌开战48小时,拜登才慢吞吞对着提词器宣布对俄制裁,禁止出口国防、航空、海事等敏感技术产品,但不涉及国际空间站等民用航天合作项目。

不难看出,双方都在努力克制,彼此留有余地,避免事态进一步升级。谁都不愿看到俄乌战火直接烧到420公里高度的国际空间站。

作为人类史上最昂贵的单体科研项目,国际空间站从1998年俄罗斯发射第一个模块曙光号、2000年迎接首批宇航员进驻,至今已经在轨运行24个年头,完成了2500多项科研实验,19个国家251名宇航员造访。各成员国总计投入2000多亿美元,美国出资最多占比85%,NASA平均每年花在国际空间站的费用至少35亿美元。

国际空间站最初发起国有16个国家,如今主要由5个国家/机构合作运营,包括美国宇航局(NASA)、俄罗斯航天局(Roscosmos)、日本航空航天研究开发机构(JAXA)、欧洲空间局(ESA)、加拿大航天局(CSA)。

国际空间站分为两大部分:俄罗斯轨道舱段(ROS)由俄罗斯负责运营,拥有6个模块;美国轨道舱段(USOS)包括10个模块,以美国为首加上欧、加、日共同运营。

关键问题,国际空间站未来命运如何?

窃以为,即便没有爆发俄乌战争,国际空间站未来命运也是必将走向分裂,一分为二。

2014年爆发克里米亚战争,俄罗斯受到西方制裁,以此拒绝美国希望将国际空间站延长到2020年后的合作诉求。尽管之后俄美双方经过多次磋商讨价还价,俄方原则上同意延长至2024年,但与此同时双方都在暗度陈仓,各自开启B计划——

俄方加紧设计建造独立运行的俄罗斯轨道空间站(ROSS),但由于缺乏资金而显得力不从心,直到2021年才发射第一个关键模块科学号舱段,整个空间站需要建造6个模块,目前在轨两个模块。

去年世界航天日普京声称,设定2025年退出国际空间站,ROSS自立门户。

美方采取双线策略,国会议员们热衷推动《2018太空前沿法案》,增加投入延续至2030年;NASA同时希望推进商业运营空间站,支持建造公理号空间站(Axiom Station),预计2024年发射、对接国际空间站,2030年起独立在轨运行。NASA现已计划2031年1月,让国际空间站美国轨道舱段脱轨再入。

如果说2014年爆发的克里米亚战争,直接导致国际空间站必将走向分裂、重组之路,那么2022年爆发的乌克兰战争,又将如何影响国际空间站命运?

简单来说,我认为,战争结果将决定国际空间站命运。由于乌克兰战争处在胶着状态,尚且无法准确预测战争结局及其不可逆转的后果,在目前时间点上,不好研判。

乐观的判断是——

短期内结束战事,西方与俄罗斯之间制裁与反制裁维系在一个最低平衡点,俄罗斯在有资金、有意愿前提下,能够如期甚至加快自建空间站进度,让俄罗斯轨道空间站尽早自立门户,国际空间站得以安全分拆,一分为二。双方和平分手,这是最好的结局。

悲观的判断是——

战争长期化持续数年,西方彻底孤立俄罗斯,俄方遭到政治、经济、技术、文化等全面封锁,无力维持国际空间站俄罗斯轨道舱段,也无法独立运营,于是采取放任手段甚至逼迫整个国际空间站轨道衰减,置其于危险境地,迫使西方做出关键性让步:要么要求美国出钱、俄罗斯出人继续维持整个空间站稳定运行,要么确保俄方在其他重要领域换取更大利益。

针对这种潜在的极端风险,美国似乎早有预案,确保两款美国飞船有能力随时接管空间站轨道提升任务。

最近发射的天鹅座飞船NG-17任务,不久将进行轨道提升演示。

SpaceX也已经开发了为龙飞船执行轨道提升的升级版推进系统。所以,当俄航天局局长罗戈津在开战第二天发出警告时,马斯克直接回复:SpaceX。

不管怎样,国际空间站作为全世界最大最具影响力的太空资产,几乎不太可能直接参与这场国际对抗赛,但很可能在动态政治博弈下承受一波三折,经受危机考验,最终走向拆分、解体。

俄乌交战,如何重洗太空版图?走向拆分的国际空间站

俄乌交战,如何重洗太空版图?走向拆分的国际空间站

图1 欧几里得太空望远镜的发射可能会受到影响 | 图源:nasa.gov/

国际空间站暂时还可以保全整体,但绝大多数与俄罗斯相关的航天项目就没有那么幸运,随着俄乌交战愈演愈烈,发射任务、合作项目、供应链等等,断裂声此起彼伏。

欧洲空间局(ESA)2月28日发表简短声明,基于对俄罗斯加大制裁等更广泛的背景,原计划今年9月底使用俄罗斯质子火箭发射ExoMars火星探测器几乎不可能(very unlikely)。

欧洲人这一委婉说法,当然意味着取消俄方发射,不再使用俄罗斯质子号M型火箭,目前尚未敲定替代发射方案(阿丽亚娜5型ECA、猎鹰9号、重型猎鹰均可候选)。

该项目最早2005年立项,最初计划2011年发射,由于不断加载探测任务、增加技术难度、预算紧张、降落伞测试不过关、新冠疫情等影响,导致不断推迟。如果错过今年发射窗口期,下个发射窗口要等到2024年底。

但几乎可以肯定的是,命运多舛的ExoMars 2022任务还会再推迟两年,任务名称变更为ExoMars 2024,原因在于除了需要及时更换运载火箭,还必须快速研制出一个新的火星探测器下降模块。该模块由俄罗斯提供,欧空局只能硬着头皮,花费数亿欧元,再准备两年。

联盟号6次发射OneWeb计划将全部取消。

3月3日一网卫星公司宣布,作为回应一天前俄航天局局长罗戈津的警告,停止使用俄罗斯联盟号火箭发射6批一网卫星(OneWeb)。

3月2日,罗戈津层在电视上警告欧洲发射客户OneWeb,如果3月4日21:30前还没收到有关保证(保证该卫星群仅限民用、不会用于军事目的,并要求英国政府不再持有一网股权),将取消原定3月4日发射的第14批36颗OneWeb卫星,且不会退换已支付的全额发射费。

一网卫星公司此番取消发射任务,至少损失2.9亿美元(联盟号火箭每次基本发射价4850万美元)。

2020年破产保护重组后,OneWeb新股本已达19亿美元,主要投资来自英国政府、印度巴尔蒂集团、欧洲通信卫星组织、美国休斯网络、日本软银等。按照原来发射合同,到今年底由俄制联盟号火箭再发射6次,每次36颗合计216颗,部署完成一期648颗卫星。目前已部署428颗,完成率66%。之前13次发射全部使用联盟号火箭。

OneWeb正在考虑美国、欧洲、印度、日本的火箭发射剩余216颗卫星。按照发射价格、运作效率、火箭匹配度等衡量,使用SpaceX猎鹰9号火箭无疑是最佳选项,但SpaceX旗下星链星座与OneWeb处于竞争关系,使得这项选择题变得左右为难。

俄乌交战彻底了打乱OneWeb整个部署、运营计划。

此外,俄航天局2月26日宣布叫停与欧洲阿丽亚娜航天公司发射合作,撤回圭亚那发射场87名俄罗斯人员。

这一宣布至少推迟或打乱一连串发射任务——

原定4月发射的两颗伽利略导航卫星、下半年发射的另两颗伽利略卫星,2023年发射的欧几里德红外空间望远镜、CSO-3法国侦察卫星等。

因为这些发射任务全都采用俄罗斯专供阿丽亚娜航天公司的联盟号ST型火箭,导致该公司极为被动——

一方面发射被无限期推迟,另一方面还要蒙受巨额损失(由于使用俄制火箭必须预付全款,因战事导致发射合同终止,俄方不会全额退款)。即便更换火箭及发射商,还得承受阵痛。所有发射任务不是彻底被打乱,就是长时间推迟。

阿丽亚娜公司自己无法承接所有任务,要么自家火箭不匹配(阿丽亚娜5型成本太高面临退役,织女星运力不够),要么自家新火箭尚未准备就绪。

阿丽亚娜6型、织女星C型计划今年首飞,但织女星C火箭采用RD-843作为上面级推进器。可这种液体燃料发动机由乌克兰南方机械制造厂(Yuzhmash)制造,有消息称该厂已被战火损毁,即便没有也很难在战火中保证生产。

目前尚不清楚阿丽亚娜航天公司库存多少台RD-843发动机,能否持续支持织女星C型常态发射还是个大问号。

当然,阿丽亚娜承受巨大压力的同时,SpaceX、火箭实验室等也迎来了新机会。这些新派美国发射商不仅具备低价发射优势,而且拥有完整无缺的供应链垂直整合能力,根本不受地缘政治冲突影响。

最后,德国马克斯·普朗克地外物理研究所最近向搭载在俄罗斯Spektr-RG X射线空间望远镜的德制eROSITA阵列望远镜发出指令,进入安全模式。

这意味着关闭了这台阵列望远镜,导致Spektr-RG X射线空间望远镜大幅降低探测灵敏度,无法进行大部分科学探测。俄航天局威胁要起诉德国合作方。

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3月3日,俄航天局局长罗戈津在国家电视台宣布,不再向美国提供世界上最好的火箭发动机。这意味着俄罗斯不再向美国发射商出售RD-180、RD-181火箭发动机。

RD-180为美国联合发射联盟(ULA)旗下阿特拉斯5型火箭(Atlas 5)第一级提供推力。Atlas 5是主要用于美国国家安全太空任务的运载火箭。

据ULA CEO透露,目前已经库存足够发射24次的RD-180发动机,至少可以使用到2025年;且与制造商俄罗斯动力机械科研生产联合体(NPO Energomash)就技术支持和配件达成协议,即使这种技术支持一旦被切断,ULA同样拥有维护操作发动机的专业技术知识。

那么,2025年用完之后怎么办?

ULA计划从今年开始过渡到新火箭火神半人马座(Vulcan Centaur),采用美国发射商蓝色起源公司研制的BE-4发动机。如果顺利的话,三年后将彻底替代逐步退役的Atlas 5。但目前最大变数在于BE-4发动机,同样属于新型甲烷液氧发动机,这款非常低调的发动机远没有SpaceX猛禽发动机经受过实测锤炼。至于2022年能否支持火神半人马座火箭首飞,目前存疑。

另一款俄制RD-181发动机断供将会影响更大。

这款发动机用于诺斯罗普·格鲁曼(Northrop Grumman)旗下安塔瑞斯火箭(Antares)第一级,而该火箭专门发射天鹅座货运飞船,跟SpaceX货运龙飞船一样,用于承运国际空间站商业补给任务。

但这款发动机在诺斯罗普·格鲁曼手里库存很有限,目前仅有4台,只够再发射两次天鹅座飞船任务(NG-18、19),得尽快找到替代品,否则只能眼睁睁地看着竞争对手SpaceX一趟趟既低价又高效的发送货运龙飞船,自己却飞不起来。

诺斯罗普·格鲁曼的坏消息还不止于此。

安塔瑞斯火箭第一级的主要制造商——乌克兰南方设计局(Yuzhnoye)据悉已被俄军摧毁。如果消息属实,断供的安塔瑞斯火箭只够发射两次到2023年,再之后怎么办?要么能够及时找到替代火箭(可能选择联合发射联盟的火神新火箭),要么只得暂时退出国际空间站补给任务。

西方对俄首批制裁清单,包括禁止出口国防、航空、海事等敏感技术产品,表面上不涉及国际空间站、民用航天等合作项目,但实际上已在切断俄罗斯航天产业链,从航天航空电子产品,到航天原材料进出口,全面封杀围堵已成定势。即便俄罗斯透过第三方比如中国、印度、中东管道进出口,但很可能基于连带制裁、结算问题、中间成本等原因还会受到长期抑制。

随着制裁清单加长,整个航天产业供应链都将被卷进去。

比如,俄罗斯作为铝和钛等航天原材料的主要供应国,拥有世界最大的钛生产商VSMPO-AVISMA。尽管到目前为止,西方制裁名单尚不包括向全球提供铝和钛原料的俄罗斯公司,但随着新一轮更严厉的制裁,此类行业很可能成为制裁目标。美欧航天制造商已在其他产地寻求这类原材料供应,相关股票也在异动,这是再明显不过的信号。

显而易见,现代战争打的就是整体战、实力战、意志战。战争一响,没有旁观者。何况航天原本就出自军用,某种程度来说,航天与军工就是一体两面。战火注定会烧到航天,只是快慢问题。

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短期内俄乌战争直接波及一连串航天项目和任务,在制裁与反制裁这场博弈赛中,双方没有赢家,可以说是伤敌一千自损八百。即便战火硝烟散去,世界也不可能回到从前状态。

可以预见,重洗世界航天版图已经不可避免。

窃以为,俄罗斯作为传统航天大国正在快速衰落。随着经济制裁、技术封锁、信息断裂、政治孤立等合力围攻,原本所剩无几的航天优势还会加速蒸发,即便能够维系与中、印合作关系,但拓展空间很有限。

中俄在近地轨道合作层面仍会很窄小,在联合月球探测领域不确定因素太多,印度载人航天不会让俄罗斯涉足过多,失掉欧洲订单的俄国商业发射基本归零,单靠军用卫星、国有卫星过活的庞大发射体系必然变得岌岌可危。

一场俄乌战争很可能让俄罗斯退出世界核心区,更可能让俄航天跌到第三梯队。

一度自定义为美俄关系中间支点的欧洲,这次快速而决绝地跟俄罗斯断裂。

欧洲人开始觉醒,加大航天投入和引导,提升垂直整合,强化欧美合作,鼓励竞争型生态,升级创新系统,扶持初创公司新生力量……

如果这些设定能够落实八九成的话,五指并拢攥紧拳头的欧洲可能成为世界航天新格局的副中心,至少之一。

抛开地缘政治、意识形态、历史惯性不谈,俄乌交战背后,不管这场战争最终如何结束,拥有优势的美国都会大有斩获。

就在欧洲阵痛、俄国衰落、他国观望之际,以SpaceX、火箭实验室为代表的国际商业发射商很快会迎来收获季,因为这些新派美国发射商不仅具备低价高效的发射优势,而且拥有完整无缺的供应链垂直整合能力,更不受地缘政治冲突等不确定因素影响。

与此同时,以Maxar、Planet Labs为代表的美国商业卫星星座在这场战争中大显身手,发挥前所未见的广泛作用,凸显示范效应。

随着新冷战格局加速固化,无论是跨大西洋,还是印太地区,都会更加重视太空力量部署(尤其是地球观测卫星、侦察卫星、通讯卫星),也必将刺激火箭制造、航天发射、卫星产业等全链条扩张。无疑,这会为有别于传统航天/军火巨头的美国航天产业新势力——商业航天创新公司,打开一个可遇不可求的机会窗口。

一路稳稳当当、独立前行的中国航天,过往走的是自力更生。当稳稳做上世界工厂、第二大经济体的同时,从 “神舟载人计划” 到 “天宫计划”,从 “嫦娥探月工程” 到 “中国行星探测工程” “中国载人登月工程”……中国也正一步步有条不紊地兑现航天强国的梦想。

制版编辑 | 姜丝鸭

版权声明:知识分子 发表于 2022年3月13日 pm3:52。
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