2030年,由16个国家联合开发的国际空间站即将退役,作为人类历史上最贵的太空项目,国际空间站已经工作了28年,现在老化严重,故障频发。

NASA正在扶持阿克西姆(Axiom)商业空间站,希望在它退场前后接棒,但原定于2026年的首舱发射任务已经多次推迟。

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美国的商业空间站建设还遥遥无期,天宫已经反复把实验样品送上轨道,接入实验柜,完成操作,再把样品和数据带回地面。

2025年,中国空间站新增实施86项科学与应用项目,送上去约1179公斤实验模块、单元和样品,带回约105公斤科学样品,全年获取科学数据超过150TB。

几十年前,中国航天连一颗卫星都要从算盘、计算尺和工厂车间开始摸索;今天,外国航天员候选人已经准备来华训练。

当年中国曾经被挡在主要合作体系之外,只能把火箭、飞船、生保、补给和维修能力一项项接起来。谁能想到,天宫今天能够稳定运行,靠的就是这套闭环。

一、2030年的近地轨道,商业空间站也想接班

国际空间站由美国、俄罗斯、日本、加拿大和欧洲相关成员国长期运营,1998年开始在轨组装。NASA计划支持它运行到2030年,并已选择SpaceX研制专用离轨飞行器,以便在任务结束后实施受控离轨。

国际空间站退役以后,美国决定把低轨科研任务交给商业平台。

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NASA正在推动商业近地轨道空间站。Axiom计划先向国际空间站加装商业舱段,之后脱离成为独立平台;其他商业团队也在开发新的在轨设施。

俄罗斯也提出过后续空间站计划,但经费压力大、 预算有限,所以ISS 临近坠毁时,会把俄罗斯舱段整体分离出来,作为 ROS 的初始核心,再对接新研制舱段。

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茫茫太空,现在已经进入中国时间。

天和核心舱2021年升空,问天、梦天两个实验舱在2022年完成对接和转位,三舱形成基本构型。

此后,神舟载人飞船负责送人,天舟货运飞船负责运送补给和实验载荷,返回舱把部分样品带回地面。

天宫空间站已经不再是一组停在轨道上的舱体,而是一座有固定运输班次、设备机柜和实验排期的太空实验室。

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二、一颗卫星升空,只解决了进入太空的问题

把时间拨回中国航天起步阶段,空间站还非常遥远。眼前的第一道门槛,是如何把一件自己制造的东西送入轨道。

冷战时期,巴黎统筹委员会对社会主义国家实施战略物资和技术出口限制,中国也受到专门限制。先进电子、通信、材料和航空航天技术,都在封锁范围之内。

1960年,苏联撤走在华专家,大量合作项目中止。中国航天随后必须依靠国内科研人员和工业系统继续推进。

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1970年4月,长征一号将东方红一号送入轨道,中国成为世界上第五个能够独立研制并发射人造卫星的国家。

这一步解决了“上得去”,接下来还得解决“带得回”。

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1975年,中国首颗返回式卫星成功回收。1981年,一枚运载火箭将三颗卫星送入轨道,一箭多星技术得到验证。再往后,通信、测控、返回、载人飞船和交会对接能力逐步积累。

这条路线并不浪漫,每增加一种任务,就多出一批必须可靠工作的设备。

卫星要返回,热防护、制导和回收系统就不能出错;一箭发射多颗卫星,火箭要按顺序分离载荷并控制轨道;载人飞船进入太空,还要增加逃逸、密封、生命保障和高可靠返回能力。

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空间站也不是把一颗卫星简单做大。

它要求这些能力在轨道上长期重复使用,还要允许新舱段、新飞船和航天员不断加入。任何一套系统掉链子,都可能影响整座空间站的运行。

早期航天人用计算尺、手摇计算机和人工演算完成大量设计,在全国工厂寻找能够加工的材料与零件。

那些方法今天看起来简陋,留下的却是一套重要习惯:图纸遇到材料问题,就去改材料;设备达不到精度,就和工厂一起改设备;一个系统无法进口,就把任务拆成国内单位能够逐项解决的部件。

几十年后,天宫仍然沿用这种系统工程逻辑,只是面对的物件从卫星蒙皮变成了20吨级舱段和成千上万台套设备。

三、把三节舱送上天,只是空间站闭环的第一步

空间站最难的地方,是任何一项关键能力都不能长期缺席。天宫能够运行,依靠的是几套系统连续接力。

1、火箭先扛起20吨级舱段

天和核心舱起飞质量22.5吨,问天和梦天也属于20吨级舱段。过去用于发射普通卫星和载人飞船的火箭,无法直接承担这样的任务。

长征五号B由此成为空间站建造的关键工具。它把舱段直接送入近地轨道,省去复杂的上面级操作。

没有这一级运力,空间站的图纸再完整,舱段也只能留在地面厂房。

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2、飞船把人员和物资接成固定班次

舱段上天以后,神舟飞船需要完成自主快速交会对接,把航天员送入空间站;天舟飞船则要运送食品、设备、推进剂和实验载荷。

货运能力决定空间站能否长期运行。滤芯有寿命,设备会出现故障,科学实验会不断消耗材料,轨道维持也需要推进剂。空间站离不开一张持续更新的补给清单。

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再生式环境控制与生命保障系统同样重要。

航天员长期驻留,不能把所有饮用水和氧气都从地面一次次运上去。空间站需要收集舱内冷凝水,处理尿液蒸馏水,再经过净化,用于饮用、电解制氧和平台运行。

这套系统每多回收一部分水,就能少占一部分货运飞船载荷。省下来的运力,可以装实验设备、备件或者新的样品。

3、维修和实验决定空间站能不能长期使用

空间环境里存在温差循环、微小碎片撞击和设备老化。舱外设备坏了,无法轻易运回地面,航天员需要通过出舱活动和机械臂完成安装、检查和维修。

中国空间站已经实施多次舱外维修任务。完成维修,只能保证空间站正常运行。能不能持续产出科研成果,还要看实验系统。

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天和、问天、梦天内部设置了不同实验机柜,舱外也预留载荷接口。科学样品送上去以后,要接电、控温、记录数据,部分实验还需要航天员操作和取样。

截至2025年12月,中国空间站已在轨部署和实施267项科学与应用项目。实验柜正在运转,样品正在上下行,论文、专利和技术验证也从一张张任务表中产生。

四、当年进不了国际空间站,如今实验和航天员开始进入天宫

2011年,美国国会通过通常所称的“沃尔夫条款”,严格限制NASA与中国开展双边合作。中美官方载人航天合作空间由此进一步缩小。

中国无法把空间站能力建立在NASA体系之内,只能自行完成火箭、舱段、飞船、测控、生保和地面保障。

当这套系统真正运行起来,合作方向开始发生变化。

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中国与联合国外空司开展空间站应用合作,首轮从17个国家的机构参与项目中选出9个项目,涉及空间生命科学、微重力流体物理和天文观测等领域。这些项目正在按各自进度开发和实施。

航天员合作也已经落地,2026年4月,两名巴基斯坦籍候选人入选中国载人航天工程首批外籍航天员,完成训练和考核后,其中一人将以载荷专家身份参加中国空间站飞行任务。

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外籍航天员要进入天宫,训练、设备接口、操作规范和任务保障都要提前接通。

外国实验进入哪个机柜,样品需要什么温度,航天员怎样操作,数据如何传回,故障由谁处置,这些问题都必须在发射前写进任务文件。

这就是空间站合作真正落地时的样子。它不是一句“欢迎参与”,而是一整套能够执行的工程安排。

天宫正在用一次次成功任务,向全世界展示中国航天工程的可靠。

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下一艘天舟货运飞船发射前,地面人员仍会逐项核对货包:生活物资放在哪一格,备件装进哪个货架,实验单元接入哪台机柜,哪些样品要随神舟飞船带回。

几十年前,中国航天面对的是被封锁的技术清单;今天,工作人员手里拿着的,已经是一张不断更新的货运与实验清单。

这份属于中国人的问天浪漫,是几十年大国工业崛起的缩影,中国空间站真正的分量,就写在这张清单上。