文 | 张超

定期往返地球和国际空间站的货运飞船，是全世界最昂贵的物流服务。

日本白鹳9号（HTV-9）货运飞船

前不久，日本白鹳9号（HTV-9）货运飞船脱离国际空间站，再入地球大气层后于南太平洋上空烧毁。

白鹳9号脱离国际空间站再入地球大气层

这艘货运飞船于今年5月发射升空，为国际空间站送去约4吨物资，在国际空间站呆了3个月后，又装满垃圾返回地球。

自2009年以来，日本9艘白鹳号货运飞船，总计向国际空间站运输了超过40吨补给品，它的接替者——新一代HTV-X货运飞船将于2022年开始为国际空间站继续执行任务。

今年5月，白鹳9号发射升空的场景

运完货就成了“垃圾站”

国际空间站自1998年在轨开建至今，已经运行超过20年，主要由美国、俄罗斯、日本、加拿大、巴西和欧空局等6个国家或组织合作运营。

至今为止，已有240人次以上的宇航员进入过国际空间站。从2000年以来，国际空间站始终有宇航员居住。

国际空间站

空间站的空间有限，因此，宇航员的生活补给，空间站的科学实验仪器、每年因轨道衰减用来助推的燃料等，都需要地球定期发射货运飞船进行补给。

这些货运飞船通常会在国际空间站呆上几个月，卸载完货物，还要带走垃圾，包括废旧设备、宇航员生活垃圾等。

国际空间站中的众多设备都需要货运飞船协助运输

一名宇航员每天会产生2公斤左右的生活垃圾，比如废旧衣服、食品包装、毛巾、个人卫生用品、各类塑料、手套、废纸等等。

美国宇航员迈克尔·福萨姆演示对垃圾进行包裹

为了避免垃圾造成潜在危害，也为了节约空间，通常宇航员会将垃圾用胶带扎成“垃圾球”，这些“垃圾球”会临时储存在空间站上，曾经多达2吨。有统计显示，一个180天的任务周期，4名宇航员有可能产生大约3000个“垃圾球”。

国际空间站临时储存废弃物和垃圾的地方

这些“垃圾球”会和其他废弃物一起，统统装入货运飞船。

不过，宇航员的排泄物结局并不相同。

尿液、体液会被回收再利用，成为宇航员的饮用水，这些收集起来的废液利用率很高，大约有80%-85%；而粪便则会每10天处理一次，装入专用的容器中密封固定好，最后统一放到货运飞船上带回地球或者在进入大气层时燃烧。

国际空间站的厕所

一斤货物最低运费7万元

货运飞船，对国际空间站的运行至关重要，然而高昂的发射成本不可能由一个国家承担，因此除了日本的白鹳号货运飞船，其他多个国家和组织的货运飞船，都在不定期往返国际空间站。

每隔几个月，国际空间站都会迎来新的货运飞船对接，甚至会出现几艘货运飞船同时在国际空间站的情况。如下图，2019年9月28日，国际空间站对接有日本白鹳8号（HTV-8）货运飞船、俄罗斯进步73号（Progress 73）货运飞船、俄罗斯联盟12号、13号、15号（Soyuz MS）载人飞船。

比如俄罗斯的进步号飞船，早在1978年就用于礼炮号空间站补给，载重约2.6吨另加1吨燃料，从国际空间站开建起，已经跟国际空间站对接超过70次，平均每年对接3-4次。

2019年12月，俄罗斯进步74号货运飞船与国际空间站对接

欧空局的自动运载飞船（ATV）则在2008年-2014年间执行过任务，一共发射过5架，约每17个月发射一次，载货量为7吨。

2013年的ATV-4货运飞船

美国则有天鹅座号飞船和货运龙飞船。

天鹅座号自2013年首飞后，至今已成功对接过13次，载货量约3.5吨；货运龙飞船自2012年首次对接国际空间站成功以来，已成功对接过20次，运送载荷最大6吨，返回载荷最大3吨。

2017年，天鹅座号货运飞船跟国际空间站对接

由货运飞船承担的快递服务，运费自然高得可怕。

就美国的货运飞船来说，天鹅座飞船每磅（约0.45千克）货物的运输成本约为43180美元，而货运龙飞船由于可以回收反复利用，每磅货物的运输成本“只要”9100美元，折算下来，每运送1斤货物的运输成本，就高达7万元人民币。

2019年，货运龙飞船返回地球

美国花40万美元送了台咖啡机

虽然寄往国际空间站的快递异常昂贵，但每位宇航员还是可以收到自己需要的私人物品或家属“寄来”的礼物。

比如有些宇航员需要乐器，因为这是在太空里打发时间的最佳装备。

加拿大宇航员克里斯·哈德菲尔德在国际空间站弹吉他

德国宇航员托马斯·赖特尔、加拿大宇航员克里斯·哈德菲尔德都在国际空间站里弹过吉他；美国宇航员凯尔·林格伦甚至吹奏过风笛……

美国宇航员凯尔·林格伦吹风笛

美国宇航员斯科特·凯利因为长期住在国际空间站，就收到过双胞胎哥哥，同为宇航员的马克·凯利借货运飞船寄来的“大猩猩套装”，斯科特·凯利还曾穿着这件套装，与英国宇航员蒂姆·皮克在国际空间站中上演过一出“大猩猩”追赶人类的恶作剧。

随着Space X的龙货运飞船投入使用，运输成本大幅下降，美国甚至在2015年将一台咖啡机送到了国际空间站，这台咖啡机名叫ISSpresso，专门为太空环境设计，能制作浓缩咖啡、茶和其他热饮，以替代此前被宇航员吐槽的速溶咖啡。

意大利女宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂在喝咖啡机制作的咖啡

这台咖啡机的重量大约44磅（约20千克），运费超过40万美元（约277万人民币）。

天宫号也有自己的货运飞船

早在1992年，中国就确立了载人航天“三步走”发展战略，第三步正是建造大型永久性空间站，解决较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

今年5月5日，为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭发射成功，成功将搭载的新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱送入预定轨道，拉开了我国载人航天工程“第三步”任务序幕。

5月5日，长征五号B运载火箭发射成功

未来，长征五号B遥二至遥四任务，将先后完成我国空间站三个舱段的发射任务。

按照计划，我国空间站将于2022年前后完成建造，目前，执行空间站建造阶段四次飞行任务的宇航员乘组已经选定，正在开展任务训练。

建成后的空间站，将命名为“天宫”，其基本构型包括天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱，每个舱段规模20吨级。

天宫空间站概念图

空间站设计寿命10年，可根据需要，通过维护维修进一步延长寿命。额定乘员3人，乘组轮换期间短期可达6人。

天宫空间站在轨运行期间，由神舟载人飞船提供乘员运输，由天舟货运飞船提供补给支持。

天和舱有3个对接口和2个停泊口，对接口用于神舟飞船、天舟飞船及其他飞行器访问空间站。

从此前发射成功的天舟一号货运飞船看，其物资运载能力约6吨，推进剂补加能力约为2吨，具备独立飞行3个月的能力，运载能力位于世界前列。

天舟一号货运飞船

美国此前宣布将于2025年停止对国际空间站的国家财政支持，如果国际空间站无法延寿，那么2024年之后，在轨运行的大型空间站将只剩下中国的天宫号。

中国也曾表示，欢迎各国积极参与，利用未来的中国空间站开展舱内外搭载实验等合作。

参考资料：

Scitechdaily：Japanese HTV-9 Cargo Ship Completes Space Station Resupply Mission

Air Space：Tossing Out Trash From the Space Station Takes More Planning Than You’d Think

Space.com：NASA's Big Astronaut Trash Problem

Business Insider：Here's how much money it actually costs to launch stuff into space

New Scientist ：Cargo spaceship meets the catcher in the sky