ایستگاه‌های فضایی خصوصی در حال ساخته شدن هستند: پس از ۲۵ سال از ایستگاه فضایی بین‌المللی چه می‌آید؟

ایستگاه فضایی بین‌المللی از نوامبر ۲۰۰۰ میزبان سکونت مداوم انسان بوده است. ناسا قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ آن را با یک ورود کنترل‌شده بر فراز اقیانوس آرام جنوبی از مدار خارج کند و بدین ترتیب به ۳۰ سال حضور مداوم انسان در مدار پایین زمین پایان دهد. جایگزین آن یک ایستگاه دولتی نیست، بلکه چهار ایستگاه تجاری رقیب است که هر کدام با پشتیبانی قراردادهای ناسا و سرمایه خصوصی، معماری و جدول زمانی متفاوتی دارند.

این انتقال فرضی نیست. ماژول‌ها در حال ساخته شدن هستند، قراردادها امضا شده‌اند و حداقل یک ایستگاه پیش از فرود ایستگاه فضایی بین‌المللی، اولین مأموریت سرنشین‌دار خود را هدف قرار داده است. این است که هر برنامه در اواسط سال ۲۰۲۶ چگونه به نظر می‌رسد و تغییر از زیرساخت مداری دولتی به تجاری واقعاً به چه معناست.

ایستگاه Axiom: اولین پیشگام

Axiom Space از نظر سخت‌افزار در مدار، پیشرفت بیشتری دارد. این شرکت از سال ۲۰۲۱ تحت مفهوم ماژول توسعه‌یافته Axiom (AxEM) ماژول‌های تجاری را به ایستگاه فضایی بین‌المللی متصل کرده و مأموریت‌های فضانوردی خصوصی به ایستگاه انجام داده است. اولین ماژول تجاری مستقل آن، ماژول Axiom 1 (AxM1)، در ابتدا اتصال به ایستگاه فضایی بین‌المللی را در سال ۲۰۲۴ هدف گرفته بود که به دلیل محدودیت‌های فهرست پرتاب و کارهای یکپارچه‌سازی سخت‌افزار به اواخر ۲۰۲۶ یا اوایل ۲۰۲۷ موکول شده است.

برنامه این است که AxM1 به ایستگاه فضایی بین‌المللی متصل شود، سپس AxM2 و ماژول‌های اضافی در سال‌های بعد متصل شوند و در نهایت بخش Axiom جدا شده و پس از خروج ایستگاه فضایی بین‌المللی از مدار، به صورت مستقل عمل کند. این به Axiom یک مزیت منحصر به فرد می‌دهد: ایستگاه آن نیازی به راه‌اندازی سیستم‌های خدمه از صفر نخواهد داشت، زیرا بلوغ پشتیبانی حیات را از اتصال به ایستگاه فضایی بین‌المللی به ارث می‌برد.

ناسا یک قرارداد توسعه LEO تجاری فاز ۲ به ارزش ۱۳۰ میلیون دلار به Axiom اعطا کرد. این شرکت همچنین چهار مأموریت فضانوردی خصوصی به ایستگاه فضایی بین‌المللی (Ax-1 تا Ax-4) تحت قرارداد با مشتریان فردی و آژانس‌های فضایی ملی انجام داده است که ضمن ساخت سخت‌افزار ایستگاه، درآمد و تجربه عملیاتی ایجاد کرده است.

Starlab: شرط سنگین‌وزن

Starlab، یک سرمایه‌گذاری مشترک بین Voyager Space و Airbus، رویکرد معماری متفاوتی دارد: یک ماژول بزرگ با قطر زیاد که با یک Starship یا وسیله نقلیه سنگین مشابه پرتاب می‌شود، نه اینکه از قطعات کوچک مونتاژ شود. طراحی آن حجم فشرده ۳۴۰ متر مکعبی را هدف قرار داده است که با کل بخش آمریکایی ایستگاه فضایی بین‌المللی در یک پرتاب قابل مقایسه است.

ناسا در دسامبر ۲۰۲۱ Starlab را برای تأمین مالی توسعه فاز ۲ انتخاب کرد و بعداً در سال ۲۰۲۴ تحت برنامه مقاصد LEO تجاری (CLD) حمایت خود را به یک قرارداد ۸۴۳ میلیون دلاری Space Act افزایش داد. اولین پرتاب هدف از سال ۲۰۲۷ به یک بازه ۲۰۲۸-۲۰۲۹ تغییر کرده است زیرا وسیله نقلیه کلاس Starship مورد نیاز برای پرتاب ماژول کامل در حال پیشرفت است.

مشارکت Airbus تخصص ساخت هوافضای اروپایی را به ارمغان می‌آورد و راه‌هایی را برای مشارکت ESA و مشتریان تحقیقاتی غیر آمریکایی باز می‌کند؛ بخشی که می‌تواند درآمد قابل توجهی را نشان دهد، زیرا نهادهای غیر آمریکایی در حال حاضر نرخ‌های بالایی برای دسترسی به ایستگاه فضایی بین‌المللی پرداخت می‌کنند و پس از سال ۲۰۳۰ با عدم قطعیت قیمت‌گذاری مواجه خواهند شد.

Orbital Reef از Blue Origin

Orbital Reef متعلق به Blue Origin که با همکاری Sierra Space و Boeing توسعه می‌یابد، در سال ۲۰۲۱ یک قرارداد CLD فاز ۲ از ناسا دریافت کرد. Orbital Reef به عنوان یک پارک کسب‌وکار چندمنظوره در مدار طراحی شده است: مدولار، قابل گسترش و همزمان در دسترس چندین مستأجر به جای اینکه به عنوان یک تأسیسات واحد عمل کند.

پیشرفت Orbital Reef نسبت به Axiom یا Starlab به صورت عمومی کندتر ظاهر شده است. چالش‌های زیرساختی گسترده‌تر Blue Origin پس از کاهش مشارکت روزانه جف بزوس، جدول زمانی توسعه را کند کرده است. ماژول زیستگاه بادی LIFE از Sierra Space که یک جزء کلیدی Orbital Reef است، آزمایش‌های زمینی را در سال‌های ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴ در مرکز پروازهای فضایی مارشال تکمیل کرد، اما یک نمایش در مدار همچنان در انتظار است. اهداف عمومی فعلی حاکی از یک قابلیت عملیاتی اولیه در اواخر دهه ۲۰۲۰ است.

VAST Haven-1: اسب تاریک

VAST، یک شرکت کالیفرنیایی با پشتیبانی جد مک‌کالب (هم‌بنیانگذار Ripple و Stellar)، Haven-1 را در سال ۲۰۲۳ به عنوان کوچک‌ترین و سریع‌ترین مفهوم ایستگاه تجاری قابل اجرا معرفی کرد. Haven-1 به جای رقابت مستقیم با ایستگاه‌های CLD در مقیاس کامل، یک پرتاب در سال ۲۰۲۵-۲۰۲۶ را به عنوان یک تأسیسات تحقیقاتی میکروگرانش تک‌ماژولی هدف قرار می‌دهد که با یک Falcon 9 اسپیس‌ایکس پرتاب و توسط Crew Dragon خدمات‌رسانی می‌شود.

اسپیس‌ایکس برای ارائه خدمات پرتاب و حمل‌ونقل خدمه به Haven-1 توافقنامه‌ای امضا کرد. اگر جدول زمانی حفظ شود (ماژول پرتابی در سال ۲۰۲۵ را هدف گرفته بود که اکنون به ۲۰۲۶ موکول شده است)، Haven-1 اولین ایستگاه فضایی انسانی غیر از ایستگاه فضایی بین‌المللی در تاریخ خواهد شد که چندین سال از ایستگاه‌های بزرگتر جلوتر است. اندازه کوچک آن ظرفیت را به چهار خدمه و چند هفته سکونت محدود می‌کند، اما این برای مأموریت‌های تحقیقاتی خصوصی و گردشگری فضانوردی کافی است.

مدل کسب‌وکار: این ایستگاه‌ها واقعاً چه خواهند کرد

هر چهار ایستگاه یک تز تجاری مشترک دارند: ناسا یک مستأجر اصلی خواهد بود که زمان تحقیق و خدمات خدمه را خریداری می‌کند، اما بخش عمده درآمد از مشتریان غیر ناسا تأمین می‌شود. این مشتریان عبارتند از: آژانس‌های فضایی ملی (JAXA, ESA, CSA و برنامه‌های فضایی نوظهور که مایل به پرداخت هزینه دسترسی بدون ساخت ایستگاه خود هستند)، شرکت‌های داروسازی و بیوتکنولوژی علاقه‌مند به رشد کریستال‌های پروتئینی در میکروگرانش و تولید دارو، تحقیقات علم مواد، و افراد و شرکت‌های خصوصی که پروازهای گردشگری خریداری می‌کنند.

اقتصاد این طرح نامشخص است. ساخت ایستگاه فضایی بین‌المللی تقریباً ۱۵۰ میلیارد دلار هزینه داشته و سالانه حدود ۳ تا ۴ میلیارد دلار هزینه عملیاتی برای دولت آمریکا دارد. هیچ‌کدام از ایستگاه‌های تجاری این ساختار هزینه را هدف قرار نداده‌اند؛ همه آنها طوری طراحی شده‌اند که با اندازه خدمه و حجم تحقیق به طور قابل توجهی کمتر، از نظر عملیاتی پایدار باشند، با این فرض که قیمت‌گذاری تجاری می‌تواند هزینه‌های عملیاتی را پوشش دهد در حالی که روزگاری یارانه‌های دولتی این کار را انجام می‌دادند.

این برای دهه آینده در مدار چه معنایی دارد

دوره بین سال‌های ۲۰۲۸ تا ۲۰۳۲ پنجره انتقال بحرانی خواهد بود. اگر ایستگاه فضایی بین‌المللی طبق برنامه در سال ۲۰۳۰ از مدار خارج شود و ایستگاه‌های تجاری هنوز عملیاتی نشده باشند، برای اولین بار در ۳۰ سال یک شکاف در حضور مداوم انسان در مدار ایجاد خواهد شد. ناسا صراحتاً این شکاف را یک ریسک نامیده و قراردادهای CLD را به گونه‌ای ساختاربندی می‌کند که قابلیت عملیاتی زودهنگام را تشویق کند.

سناریوی خوش‌بینانه‌تر - که نیازمند اتصال ماژول Axiom در سال ۲۰۲۷ و عملیات تجاری Haven-1 تا اواخر ۲۰۲۶ است - یک دوره همپوشانی ایجاد می‌کند که در آن هم ایستگاه فضایی بین‌المللی و هم تأسیسات تجاری فعال هستند. این همپوشانی هدف است: یک انتقال نهادی به جای یک شروع دوباره.

دوران ایستگاه خصوصی یک تغییر ساختاری واقعی در نحوه تأمین مالی و عملیات پرواز فضایی انسانی را نشان می‌دهد. این که آیا بازار تجاری به اندازه کافی بزرگ است که چندین ایستگاه رقیب را حفظ کند، هنوز اثبات نشده است. اما سخت‌افزار در حال ساخته شدن است، قراردادها وجود دارند و جایگزین - یعنی هیچ ایستگاه سرنشین‌داری پس از ۲۰۳۰ - برنامه‌ای نیست که کسی به سمت آن کار کند.