天宫站将如何使中国成为太空竞赛中的一支力量

中国的天宫空间站已基本完工。这对中国崛起为太空超级大国意味着什么。
a t-shaped module space station in orbit above the earth
中国空间站“天宫”,意为“天堂宫殿”。该空间站预计于2022年左右完工。xia yuan/Getty Images

在冷战高峰时期,大规模的地球外探索成为了冷战后美苏两国核时代权力斗争的戏剧性舞台。这种紧张不安的氛围催生了太空竞赛的早期阶段——催生了新技术,成立了航天机构,并为我们社会几乎所有机械化领域的未来进步奠定了基础。

美国和现在的俄罗斯长期以来一直是太空产业的巨头,但今天的太空竞赛出现了一个新的挑战者。今年晚些时候,中国将完成“天宫”空间站(意为“天堂宫殿”)的最后建设工作,这是中国第一个太空前哨站。“中国国家航天局”十多年前就启动了多模块空间站的第一阶段,现在,随着最后一个、也是第三个模块——实验舱“梦天”的加入,这个紧凑的T形结构将完成建设。“天宫”空间站将是中国“最大胆的太空项目”,该机构表示。

与国际空间站(ISS)不同,国际空间站是由许多国家及其航天机构组成的联合体,而“天宫”一旦投入运行,将成为唯一独立的国家空间站,这一成就极有可能加剧地缘政治紧张。创造和支持这样一个轨道固定设施的能力,往往反映了一个国家的整体全球实力和影响力。然而,中国成功的太空事业的履历,虽然肯定算不上丰富,但在“天宫”之前的几十年里却出人意料地充实——在20世纪末,中国已经成为世界上第五个成功发射人造卫星的国家。如今,他们凶猛决心的新燃料在于太空科学如何与发展交织在一起,包括中国的国家安全、经济进步以及他们的公众科学和教育计划。

“它并非总是得到质疑。并非总是完全一致,”专攻科技政策的密苏里科技大学政治科学家Alanna Krolikowski说。“但中国领导人长期以来一直在关注太空活动。”

该国最初在太空领域投入时间和资源的很大一部分,部分源于国际远见以及与许多早期合作太空计划的隔绝。特别是在20世纪80年代90年代,该国面临许多国内和经济挑战(例如,推翻了扼杀增长和全球贸易的财政和文化政策),但中国很快意识到太空领域将在未来成为一个非常重要的领域,Krolikowski说。这种对更先进太空探索的积极承诺和自力更生,是中国成就(有时也是他们的失败)如此频繁地成为焦点的原因之一。

近年来,中国大幅增加其太空活动范围的狂热举动,已经取得了卫星导航网络(足以与美国支持的GPS系统竞争)、火星无人探测器,以及探索月球背面(嫦娥四号)的第一艘探测器。

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与此同时,该国的商业航天产业也开始蓬勃发展,许多私人企业开始发射新的飞行器,如货运飞船和其他卫星。一个完全独立的太空站可以作为未来事业的发射平台,将科学探索推向新的高度,包括推进中国载人登月(中国对NASA宇航员的称呼是“航天员”)的长期目标。虽然空间站将是许多计划中项目的门户,但“天宫”的空间将比国际空间站小得多,载客能力也更少。尽管有这些限制,该飞行器仍有足够的空间进行至关重要的科学实验。

与第二个模块“问天”一起,新加入的“梦天”模块是一个近60英尺长的加压实验室,研究人员可以在其中进行微重力实验,以及其他物理和航空航天技术研究,以支持人类探索。天宫还将使中国能够探索与其他国家互利的伙伴关系。一旦投入运行,该空间站将在其使用寿命内支持1000多个实验,其中许多实验是由世界各地的研究人员提交的。

哈佛-史密森学会天体物理中心(位于马萨诸塞州剑桥)的天体物理学家和航天历史学家Jonathan McDowell尤其关注该空间站将如何支持“巡天”号(中国空间站望远镜,CSST)。虽然“巡天”号据称是哈勃空间望远镜的对应物,但由于其视场比32岁的哈勃望远镜大300倍,McDowell说它实际上更像NASA即将推出的南希·格蕾丝·罗马空间望远镜

“这一代新的望远镜一次可以看到更大的天空区域,可能细节上[不如哈勃或詹姆斯·韦伯望远镜],”McDowell说。“它是在绘制大片天空的地图,而不是观察你已经知道存在的东西,并进行精确探测。”

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在任何一个望远镜准备好凝视深空之前,还有一段时间,但显而易见的是,中国的许多项目都遵循着一种有意识的模式,即复制已有的成就,并吸取竞争对手的经验教训来改进自己的设计。例如,从外部看,“天宫”空间站几乎完全复制了俄罗斯的和平号空间站,该空间站曾在轨道上运行了近15年,后于2001年在南太平洋解体。中国设计的一个显著区别是增加了一个近20英尺高的机械臂,该机械臂能够移动不同的模块并为其他航天活动提供支持。随着地球大气层越来越拥挤,人类制造的垃圾也越来越多,如果中国希望支持可持续的太空探索,就必须更好地解决其过去不受控制的火箭碎片问题。虽然目前没有关于该国未来将如何处理这些问题的公开计划,但该国仍然是第一个也是唯一一个测试实验性太空碎片减缓技术的国家。

目前,美国国家航空航天局(NASA)被禁止与中国或中国拥有的企业进行合作,包括提供资金和任何其他运营伙伴关系。鉴于美国倾向于在其国际业务中占据主导地位,中国可能会担心加入一个美国拥有如此大影响力的合作伙伴关系,McDowell说。

然而,该空间站“对许多没有如此全面太空计划的国际伙伴来说非常有吸引力,”Krolikowski说。“不仅是希望以较小的规模或支持性角色参与的发展中国家,甚至主要的欧洲国家,也能在中国找到有吸引力的合作领域。”

尽管如此,尽管中国在采用负责任的太空实践的“应该做”和“不应该做”方面可能还有些落后,但政治和科学界的许多人都乐观地认为,随着中国在太空的存在日益增长,他们将开始适应。

“随着时间的推移,随着他们作为太空大国日渐成熟,”McDowell说,“他们也将在成为优秀的太空公民方面日渐成熟。”

 

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Tatyana Woodall

科学特约撰稿人

Tatyana Woodall是Popular Science的常驻撰稿人。她居住在俄亥俄州,对科学技术如何在日常生活中交织在一起非常感兴趣。


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