02 第四代空间站

在“和平号”陨落后，便是大名鼎鼎的多国航天合作项目——国际空间站（International Space Station，缩写ISS）的时代。这是一个冷战刚刚结束之际，孕育于国际社会间短暂蜜月期里的特殊项目。

由于“和平号”证明了大型空间站的可行性和便利性，美国和俄罗斯为了能够更好地开展空间探索和实验，也是为了能够有效分摊昂贵的大型空间站的建造以及运维成本，于1993年联合发起了国际空间站计划。

时值铁幕坍塌的时代，俄罗斯对美国的敌意正处于其历史低谷，这使得其可以放手与美国阵营的各方展开合作。至上世纪90年代末，除两大发起国外，该计划先后吸收了11个欧洲航天局成员国。此后，又追加了日本、加拿大和巴西三国，总计16个国家，成为了迄今最大的跨国航天工程。

▲巨大的国际空间站（ISS），单就体积和质量，是“究极版”中国空间站仍不可比的

ISS的设计基础，基于“和平号”。并站在当时的视角上，汲取了从“和平号”上获得的诸多经验——例如空间站需要配备更多太阳能帆板保障电力供应有足够冗余，以及需要布置额外的大型散热板确保向阳面和背阳面温差稳定等等。

空间站的主体结构，即加压舱部分，直接沿用通过“和平号”验证的多舱段积木拼接构造。但为了满足安装更多太阳能帆板，以及配备大型外接散热板的需要，ISS在设计上特别增加了一个向两侧展开的桁架结构。

然而这副巨大的桁架，代价也是惊人的。首先是重量问题，仅仅桁架构造本身，就超过120吨。对于每一克载荷都代价不菲的航天发射而言，其魔怔程度不亚于那个奇葩之极的“上帝之杖”天基武器系统设想。而若是算上安装于桁架之上的太阳能帆板以及大型散热片，那么整个系统的总质量，将突破200吨规模。

将200吨载荷浪费在这些环节上，对于绝大部分航天项目而言都非常的不可思议，

然而仗着冷战初期的经济红利以及多国分摊的优势，ISS计划后来愣就这么干了。

自1998年11月首个组件“曙光号”功能货舱发射入轨，至2011年3月“莱奥纳尔多”号多功能后勤舱组装完毕，ISS的建造和组装工作持续了11年半的时间。最终，16国数十万航天工作者，在13年间陆陆续续通过数十次的轨道发射任务、耗费上千万工时，造就了ISS这个最大宽度达109米、在轨质量419．725吨、加压空间达916立方米的庞然大物。

也许是为了彰显其高于“和平号”，或者是为了说明各方的上千亿美元投入没有白花，许多人认为，这类积木／桁架的混合系统，定义为第四代空间站。

03 空间站的新老之别

本文之初那番质疑，针对的显然就是上面提到的空间站划代问题。

由于“921工程”直接对标“和平号”，旨在建设一个属于中国的第三代载人空间站，所以不少人人在对比了ISS之后，便对这个一期工程最大70吨在轨质量，拓展后也不过130吨的中国空间站，产生了较严重的心理落差。

▲计划中的“最大化”状态中国空间站，在轨质量也不会超过150吨

更何况，ISS预计将在2024～2028年间退役。别人的“第四代空间站”眼看都已经要退役了，我们的三代站才刚刚要建成——这简直“不能忍”。

然而这种想法是非常可笑的。下面，让我们来谈ISS的问题。

当然，在谈问题之前，笔者要强调的是，ISS对于航天界的贡献是不容抹杀的。

自2001年初步投入使用以来，21年间，上百的科学家与学者，已经在ISS上完成了数以千计的实验项目。然而贡献是贡献，设计归设计，单论ISS的设计本身，称之为“不完善”似乎也并不为过。甚至从某些角度而言，ISS实际可以被视为是一种“水多了加面、然后发现面多再兑水”式的极端化设计的产物。有些问题，实际上是无法避免的。

首当其冲的是供电问题。由于当时的光伏电池转换率仅20％左右，而ISS的供电指标又是如此之高，所以ISS那套重达120吨的桁架，实际就是为解决太阳能帆板的布局问题而配备的。

▲去掉桁架结构后，可见ISS的体积也并不那么的巨大

然而桁架构造毕竟只能起到强化结构和支撑的功能，并不能拓展为空间站的有效载荷，所以ISS的419．725吨总重，实际有很大部分“虚胖”的成分。甚至其庞大的投影尺寸，一旦屏蔽掉桁架构造，我们就会发现其真实体积并不是看起来那么巨大。

其次是对接装置过多的问题。ISS是一项16国合作项目，所以其存在较为严重的“内耗”问题。而为了平衡各方利益，空间站的设计方案，最终在接口问题上采取了“全都要”政策。于是，光节点舱就装上了3个，各种对接口总数多达8个。

从美国的航天飞机、俄罗斯的“进步”“联盟”、日本的HTV、欧洲的“自动转移飞行器”等，除了中国后来研发的“神舟”飞船，可以说各国的航天器方面，ISS是无所不包的。

▲日本的HTV和欧空局的“自动转移飞行器”，纯属打酱油的

然而在ISS迄今为止21年的服役生涯中，主要为其运送补给与输送人员的，无非主要三种平台：俄罗斯的“进步号”货运飞船、“联盟号”宇宙飞船，以及美国的航天飞机（后来由SpaceX的货运飞船“龙”接替）。

至于日本的HTV和欧洲的“自动转移飞行器”，总共才发射了几艘？

如果说桁架导致的“死重”，还算是源于技术上的无奈，那么这个节点舱和接口的毛病，只能说是“体制问题”。然而就这样一个各方凑合问题多多的设计，居然因为一套堪称失败的桁架，就将之定义为“第四代空间站”了吗？