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年4月19日 ,苏联“礼炮一号 ”空间站发射升空,进入近地点为200千米远地点为222千米的近圆形轨道上航行,成为世界上第一个绕地球长期飞行的空间站。“礼炮一号”空间站是苏联第一个载人空间站,全长12.5米 ,最大直径4米,总重约18.5吨。前后各装有两翼位于同一水平轴面且相互对称的太阳能电池板,另有一个轴向对接舱口 ,用以与载人飞船或载货飞船相对接之用 。该空问站在轨道上运行近6个月,先后与载3名宇航员的联盟10号、11号对接组成联合体。
可供多名宇航员长期生活和工作,并具有一定试验 、生产、维修条件的大型航天器 ,又称为太空站、航天站或轨道站。该站一经发射离开地球进入太空轨道后,则不能返回地面。它在轨道上运行数年或数十年以后,报废再入大气层烧毁 。空间站在太空轨道运行期间 ,宇航员可乘坐飞船或航天飞机返回地球。宇航员的接送以及补给物资设备器材的运送,将由宇宙飞船或航天飞机承担。
空间站有两种:即模块式和桁架挂舱式 。模块式空间站,一般由居住舱 、工作舱、服务舱、对接舱以及太阳能电池翼等组成;桁架挂舱式空间站 ,除具有上述各种舱段之外,还有连接各舱段的桁架,卫星修理车间和燃料库等组成。
年美国发射了“天空试验室”空间站,1983年欧洲空间局的“空间试验室 ”空间站随美国“哥伦比亚”号航天飞机进入轨道。1998年11月70日 ,俄罗斯大功率“质子-K”号运载火箭,将“阿尔法”国际空间站的第一组件“曙光 ”号功能舱送入太空预定轨道,揭开人类航天历史上新的一页 ,标志着“世纪工程”正式开始实施 。接着,美国航空航天局于12月4日发射了携带有第二组件“团结”号节点舱的奋进号航天飞机,通过机上6名宇航员的努力工作 ,圆满完成了与先期入轨的“曙光号 ”的对接,并连接了两组件的电力供应、数据传输系统,架设了通信天线并安装了下批宇航员使用的工具箱。由此 ,这个由美俄日等16国参加的计划耗资至少1100亿美元 、2002年建成、设计寿命约10年的国际空间站的雏形已经诞生。
中国航天有关资料
在地球的上空,拥有着大量的卫星环绕,而在距离地球上空大约400千米处 ,有一个巨大的人造设备,它就是著名的国际空间站 。它发射与1998年,截止到2020年,它已经环绕了地球大约12.5万圈 ,而人类早在1969年就已经实现了载人登陆月球。
为什么国际空间站不建设在月球,反而漂浮在地球上空呢?要知道,在地球上空没有引力的存在 ,那么在空间站之上生活的宇航员们,必然会有着很多的不便,而建立在月球之上 ,则会更稳定,而且也有引力的存在。
那么是什么阻挡了人类在月球建设“空间站”呢?其实这所有的一切都是技术问题 。首先,国际空间站并不是一次性建设的 ,而是在地球制造好了之后分批“组装而成”。早在1993年,国际空间站就已经开始了建造,其中包括实验舱、居住舱 、多功能舱、服务舱、万向对接舱 、自动转移飞行器、增压舱、遥控机械臂系统等。
在1994年到1998年阶段 ,主要进行的是航天飞机和平号空间站的交会对接任务。直到1998年11月20日,由美国出资俄罗斯制造的国际空间站首个组件曙光号功能货舱发射成功,这标志着我国空间站正式开始进入航天时代 。
1998年12月4日,团结号节点舱由奋进号航天飞机送入轨道 ,并于12月7日曙光号成功对接。在接下来的数年时间中,国际空间站进入了最终装配和应用阶段。装配完成后的国际空间站长约110米,宽约88米 ,大概相当于两个足球场大小,总质量达400余吨,是人类有史以来规模最为庞大 ,设施最为先进的人造地外空间站 。
虽然国际空间站非常先进,能够满足宇航员在地球上空长期停留生活,然而国际空间站并不是一个独立的生态系统 ,它无法独自维持宇航员的生活和生存,它需要地球长期对其进行补给和维护。
因为如此浩大的空间任务是很难保持不出现任何一点错误的,而建设到月球之上的难度将会超乎人类的想象 ,想要将空间站建设到月球,那么在月球之上就不应该叫空间站,而是叫做“月球人类基地 ”。
虽然人类早在1969年就已经登上了月球,然而如今载人登月依旧并不是想象的那么简单 ,400公里的距离和38万公里相差了950倍,想要将如此浩大的工程,从地球送往月球 ,需要更强大的载重火箭,更先进的科技以及耗费更巨大的资金 。
以国际空间站为例,它耗费了大约1600亿美元 ,而在后期的维护也将耗资巨大,而想要再月球建立基地的资金更是一个天文数字。由于月球距离我们太远,因此我们在后期进行月球基地维护时也将变得更加困难。
同时 ,由于地球上空处于失重状态,这更有利于宇航员们开展科研试验,因此 ,人类将空间站建设在地球上空而不是月球,总结来说就是建立在地球上空省钱 、方便,有利于开展科学实验 。
而建立在月球之上耗资巨大、技术不足、后期维护困难,然而随着人类科技的发展 ,人类迟早会走出地球,在地外建设人类基地,而那时候的人类将不再局限于地球和月球 ,我们将在火星 、木卫二乃至更遥远的系外行星之上,留下我们人类的足迹。
天宫空间站两个核心舱,二期扩展工程宣示雄心!力压国际空间站
1956年10月8日 ,我国第一个火箭导弹研制机构——国防部第五研究院成立,钱学森任院长。1958年4月,开始兴建我国第一个运载火箭发射场 。
1964年7月19日 ,我国第一枚内载小白鼠的生物火箭在安徽广德发射成功,我国的空间科学探测迈出了第一步。
1968年4月1日,我国航天医学工程研究所成立 ,开始选训航天员和进行载人航天医学工程研究。
1970年4月24日,随着第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功,我国成为世界上第5个发射卫星的国家。
1975年11月26日,首颗返回式卫星发射成功 ,3天后顺利返回,我国成为世界上第3个掌握卫星返回技术的国家 。2005年是我国返回式卫星成功发射30周年,截至9月 ,我国已经成功发射22颗返回式卫星。利用返回式卫星开展的科学试验成果,已在国民经济发展的很多领域广泛运用。
1979年,远望1号航天测量船建成并投入使用 ,我国成为世界上第4个拥有远洋航天测量船的国家 。目前我国已形成先进的陆海基航天测控网,由北京航天飞行控制中心、西安卫星测控中心、陆地测控站、4艘远望号远洋航天测量船以及连接它们的通信网组成,技术达到了世界先进水平。
1985年 ,我国正式宣布将长征系列运载火箭投入国际商业发射市场。1990年4月7日,长征三号运载火箭成功发射美国研制的“亚洲一号”卫星,截至目前已将27颗国外制造的卫星成功送入太空 ,我国在国际商业卫星发射服务市场中占有了一席之地 。
1990年7月16日,长征2号捆绑式火箭首次在西昌发射成功,其低轨道运载能力达9.2吨,为发射载人航天器打下了基础。
1990年10月 ,载着两只小白鼠和其他生物的卫星升上太空,开始了我国首次携带高等动物的空间轨道飞行试验。试验的圆满成功,为我国载人航天器生命保障系统的设计以及长期载人太空飞行获得了许多宝贵数据 。
1992年 ,我国载人飞船正式列入国家计划进行研制,这项工程后来被定名为神舟号飞船载人航天工程。神舟号飞船载人航天工程由神舟号载人飞船系统 、长征运载火箭系统、酒泉卫星发射中心飞船发射场系统、飞船测控与通信系统 、航天员系统、科学研究和技术试验系统等组成,是我国在20世纪末期至21世纪初期规模最庞大、技术最复杂的航天工程。
1999年11月20日 、2001年1月10日、2002年3月25日、2002年12月30日 ,我国先后4次成功发射神舟一号至四号无人飞船,载人飞行已为时不远 。
2003年10月15日,我国成功发射第一艘载人飞船神舟五号。21个小时23分钟的太空行程 ,标志着中国已成为世界上继前苏联/俄罗斯和美国之后第3个能够独立开展载人航天活动的国家。
2005年10月12日,我国成功发射第二艘载人飞船神舟六号,并首次进行多人多天飞行试验
2008年9月25日 ,“神舟 ”7号飞船在内蒙古预定区域着陆,顺利回收。
回答者: 723709800 - 门吏 二级 10-4 13:38
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1956年10月8日,我国第一个火箭导弹研制机构——国防部第五研究院成立,钱学森任院长 。1958年4月 ,开始兴建我国第一个运载火箭发射场。
1964年7月19日,我国第一枚内载小白鼠的生物火箭在安徽广德发射成功,我国的空间科学探测迈出了第一步。
1968年4月1日 ,我国航天医学工程研究所成立,开始选训航天员和进行载人航天医学工程研究 。
1970年4月24日,随着第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功 ,我国成为世界上第5个发射卫星的国家。
1975年11月26日,首颗返回式卫星发射成功,3天后顺利返回 ,我国成为世界上第3个掌握卫星返回技术的国家。2005年是我国返回式卫星成功发射30周年,截至9月,我国已经成功发射22颗返回式卫星 。利用返回式卫星开展的科学试验成果 ,已在国民经济发展的很多领域广泛运用。
1979年,远望1号航天测量船建成并投入使用,我国成为世界上第4个拥有远洋航天测量船的国家。目前我国已形成先进的陆海基航天测控网,由北京航天飞行控制中心 、西安卫星测控中心、陆地测控站、4艘远望号远洋航天测量船以及连接它们的通信网组成 ,技术达到了世界先进水平 。
1985年,我国正式宣布将长征系列运载火箭投入国际商业发射市场。1990年4月7日,长征三号运载火箭成功发射美国研制的“亚洲一号”卫星 ,截至目前已将27颗国外制造的卫星成功送入太空,我国在国际商业卫星发射服务市场中占有了一席之地。
1990年7月16日,长征2号捆绑式火箭首次在西昌发射成功 ,其低轨道运载能力达9.2吨,为发射载人航天器打下了基础 。
1990年10月,载着两只小白鼠和其他生物的卫星升上太空 ,开始了我国首次携带高等动物的空间轨道飞行试验。试验的圆满成功,为我国载人航天器生命保障系统的设计以及长期载人太空飞行获得了许多宝贵数据。
1992年,我国载人飞船正式列入国家计划进行研制 ,这项工程后来被定名为神舟号飞船载人航天工程。神舟号飞船载人航天工程由神舟号载人飞船系统 、长征运载火箭系统、酒泉卫星发射中心飞船发射场系统、飞船测控与通信系统、航天员系统 、科学研究和技术试验系统等组成,是我国在20世纪末期至21世纪初期规模最庞大、技术最复杂的航天工程 。
1999年11月20日、2001年1月10日 、2002年3月25日、2002年12月30日,我国先后4次成功发射神舟一号至四号无人飞船,载人飞行已为时不远。
2003年10月15日 ,我国成功发射第一艘载人飞船神舟五号。21个小时23分钟的太空行程,标志着中国已成为世界上继前苏联/俄罗斯和美国之后第3个能够独立开展载人航天活动的国家 。
2005年10月12日,我国成功发射第二艘载人飞船神舟六号 ,并首次进行多人多天飞行试验。
回答者: 石阪友好条约 - 试用期 一级 10-4 13:24
曙光
1970年7月14日,“东方红一号 ”发射后不久,科学家就上报了关于发展载人航天的报告。1971年4月 ,代号为“714工程”的中国载人航天工程全面启动 。
当时的人们,给中国规划中的宇宙飞船命名为“曙光一号”。遗憾的是,由于种种因素 ,1972年,“714工程”被迫暂停。
“863计划 ”
1986年3月3日,王淦昌、陈芳允 、杨嘉墀、王大珩四位科学家联名向中央呈报了一份《关于跟踪世界战略性高技术发展》的建议 。中央很快就批准了这个建议 ,这就是后来著名的“863计划”。
航天技术是“863计划”七大领域中的第二领域。“863计划 ”对中国载人航天工程起到了催生的作用 。
“长二捆”
1990年夏天,中国第一枚大推力捆绑式火箭——长征二号E即“长二捆”火箭顺利升空。“长二捆 ”就是承担载人飞船发射任务的长征二号F型火箭的前身。
“921工程”
1992年9月21日,中国航天史上一个值得永远记住的日子——这一天,中央正式批复载人航天工程可行性论证报告。中国载人航天工程正式立项 ,代号为“921工程” 。
航天员选拔
1995年10月,我国决定从空军歼、强击机飞行员中选拔首批预备航天员。
不久,12名预备航天员从数千名候选者中脱颖而出 ,连同2名航天员教练员,组成中国首批航天员的队伍。
1997年底,经中央军委批准 ,由14名预备航天员组成的世界上第三支航天员大队成立 。1998年1月5日,14人到齐。这一天从此成为中国人民解放军航天员大队的生日。
神舟一号
1999年11月20日6时30分,神舟一号飞船在酒泉卫星发射基地顺利升空 ,经过21小时的飞行后顺利返回地面 。
鲜为人知的是,这枚载人航天工程的“先锋官 ”,竟是由地面试验用的电性能测试飞船临时改装而成的。将初样产品直接当成正样产品使用 ,在中国航天史上史无前例。
神舟二号
2001年1月10日凌晨,神舟二号飞船发射成功 。飞船在轨飞行近7天后返回地面。
神舟二号是第一艘正样无人飞船,技术状态与载人飞船基本一致。它的发射完全是按照载人飞船的环境和条件进行的,凡是与航天员生命保障有关的设备 ,基本上都采用了真实件 。
神舟三号
2002年3月25日,神舟三号飞船发射升空,于4月1日返回地面。
神舟三号飞船搭载了人体代谢模拟装置 、拟人生理信号设备以及形体假人 ,能够定量模拟航天员呼吸和血液循环等重要生理活动参数。飞船工作正常,预定试验目标全部达到,试验获得圆满成功。
神舟四号
2002年12月 ,神舟四号在经受了零下29摄氏度低温的考验后,于30日0时30分成功发射,突破了我国低温发射的历史纪录 。2003年1月5日 ,飞船安全返回并完成所有预定试验内容。
神舟四号除没有载人外,技术状态与载人飞船完全一致。飞行中,飞船相继完成了对地观测、材料科学、生命科学实验和空间天文和空间环境探测等任务 。
神舟五号
2003年10月15日 ,我国第一艘载人飞船神舟五号成功发射。中国首位航天员杨利伟成为浩瀚太空的第一位中国访客。
神舟五号21小时23分钟的太空行程,标志着中国已成为世界上继俄罗斯和美国之后第三个能够独立开展载人航天活动的国家 。
神舟六号
2005年10月12日,我国第二艘载人飞船神舟六号成功发射,航天员费俊龙 、聂海胜被顺利送上太空。17日凌晨 ,在经过115小时32分钟的太空飞行后,飞船返回舱顺利着陆。
神舟六号进行了我国载人航天工程的首次多人多天飞行试验,完成了我国真正意义上有人参与的空间科学实验 。
神舟七号
2008年9月25日 ,我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射,三名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏顺利升空。
27日,翟志刚身着我国研制的“飞天”舱外航天服 ,在身着俄罗斯“海鹰”舱外航天服的刘伯明的辅助下,进行了19分35秒的出舱活动。中国随之成为世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家 。
2008年9月28日傍晚时分,神舟七号飞船在顺利完成空间出舱活动和一系列空间科学试验任务后 ,成功降落在内蒙古中部阿木古朗草原上
载人航天被认为是当今世界技术最复杂、难度最大的航天工程,技术与国力的双重考验造就了它的高难度。
我国载人航天工程最早可以追溯至上世纪六十年代末至七十年代初的 “714曙光一号工程 ” ,从技术角度观察 ,当时东方红一号与实践一号两颗卫星相继发射,初步具备了进入空间能力。
脱胎于“八年四弹”工程的长征二号系列运载火箭也在加速推进,上世纪七十年代中期返回式卫星技术攻克,具备了航天器天地往返能力 ,研制一款3吨级载员两人类似双子 星座 号的载人飞船并不存在无法逾越的技术难关。
受限于国力,在那个年代并不是推进载人航天工程的最佳时机,虽然最终工程计划取消 ,但不可否认的是, 上世纪六七十年代的航天能力积累为后续载人航天工程的跨越式发展奠定了坚实基础 。
比如运载火箭发射场 、远望号航天测量船队、陆基航天测控网、航天员的选拔与训练 、飞船外形设计与风洞试验、关键单机系统研制等工作在那一时期皆取得了重大进展,新世纪发射神舟载人飞船的长征2F载人火箭也源自那一时代的长征二号运载火箭。
当时间进入上世纪九十年代初 ,国内生产总值对比上马曙光一号飞船的时代翻了两番,具备了重启载人航天工程的物质条件。与此同时,返回式卫星发射数量也已经有两位数 ,天地往返技术更趋成熟,长征二号E型运载火箭的研制进程虽然跌跌撞撞但最终也收获了成功,掌握了10吨级近地轨道航天器发射能力 。
在这样一个背景下举世瞩目的 “921载人航天工程” 于1992年9月21日正式上马 ,确立了“三步走”发展规划。
历经二十八年发展如今我们已经成功发射6艘神舟载人飞船与1艘天舟货运飞船,天宫一号目标飞行器与天宫二号空间实验室相继成功部署,连续将14人次航天员送入太空并安全返回地球。
攻克了载人天地往返、多人多天 、航天员出舱行走、空间交会对接、燃料在轨补加 、航天员中期驻留等核心技术,为最终建成大型载人空间站做好了技术储备与能力储备 ,圆满完成了载人航天工程三步走战略中的前两步 。
2019年7月19日21时06分,天宫二号空间实验室受控离轨再入大气层,自那时开始载人航天工程全线转入备战天宫空间站 ,载人航天工程第三步战略全面拉开帷幕。
当时间进入2021年4月,距离天宫空间站天和一号核心舱发射升空的日子也越来越近,此时此刻人们最关注的自然是天宫空间站的能力问题 , 与国际空间站相比我们的空间站究竟处于怎样一个水平?现在是到了该好好对比一下的时刻了。
对比先发玩家,北方强邻的联盟系列飞船已经实施142次载人发射,这还不包括他们的东方号与上升号两代载人飞船发射记录 。大洋彼岸包括水星计划、双子 星座 计划、阿波罗计划 、天空实验室计划、载人龙飞船在内共实施过30次载人飞船发射 ,5架航天飞机也累计执行了135次载人飞行任务。
载人航天领域两个手执牛耳的玩家更是合力打造了人类迄今为止规模最大技术难度最高的国际空间站,创造了一系列空前纪录与科研成果。
一切过往,皆为序章 。面对人类航天的辉煌 历史 ,天宫空间站正在用实际行动书写属于自己的篇章。
我国载人航天工程从立项伊始就提出“造船为建站,建站为应用 ”,国际空间站的运营目标同样也是应用,怎么应用?通过部署科学实验设施进行科研产出 ,进而服务地球人类,科研机柜的数量是衡量一座空间站应用效能的重要指标。
国际空间站在轨质量高达420吨,天宫空间站一期工程则是百吨级。前者的科研机柜数量是31个 ,后者则是23个 。
国际空间站在轨规模是天宫的4倍有余,然而科研机柜数量仅为天宫的1.3倍,后者用更小规模实现与前者等量齐观的科研能力 ,由此可见天宫的空间利用率更高。
问题来了,造成这一数据反差的原因是什么?
还得从空间站的设计结构分析,国际空间站被认为是第四代载人空间站 ,标志就是应用了桁架结构。所谓桁架式空间站指的是舱体依托桁架结构搭建,与之对应的则是舱体与舱体对接的第三代积木式空间站,代表型号是和平号 。
国际空间站虽然应用了桁架结构 ,但其内在仍然是积木式,420吨规模中供航天员工作生活的舱段规模仅有180吨左右,这些舱段是以积木式结构组合在一起。
180吨舱体规模受限于参建方的标准不一,以及舱体研发时代的技术局限性 ,又导致大量的空间浪费与闲置。
例如,部署于世纪之交的曙光号核心舱、团结号节点舱、星辰号服务舱三个舱体规模就高达50吨 。
曙光号虽然名为核心舱但现在发挥的功能仅是储存燃料,集生命保障 、轨道控制、制导导航等功能于一体的星辰号服务舱则发挥着核心舱功能。用于连接其他舱段的团结号节点舱与曙光号对接 ,由于两家对接口尺寸无法兼容因此需要附加一个对接适配器。
与之对比, 天宫空间站一个20吨级的天和一号核心舱就满足了国际空间站上述三大舱段的功能需求 ,该舱段从外形看分为“大柱段”与“小柱段”两部分 ,以功能分区则分为资源舱、生活控制舱 、节点舱三部分 。
资源舱配置有推进剂贮箱以及姿轨控动力系统,除此之外还应用了霍尔电推力器用于补偿大气阻力带来的轨道高度损失,这是 人类首次将电推动力用于载人航天器 。
电推动力优势是可以减轻货运补给压力 ,降低货运飞船发射频次,节约运营成本,还能缩小常规推进剂贮箱尺寸 ,增大舱内可使用空间。
生活控制舱大柱段部分是空间站总体控制设备安装位置,除此之外还有部分科研设备安装位置 。与之对比,国际空间站曙光号+团结号+星辰号50吨级舱段都没能实现平台控制与科研实验两项任务的兼容。
生活控制舱小柱段配置有三个睡眠区、一个锻炼区、两个平台设备区,以及一个未解密区域。与之对比 ,国际空间站星辰号服务舱也是20吨级舱段却只有两个睡眠区。
小柱段末端则是节点舱,它可以提供1个轴向对接口 、1个侧向对接口、2个侧向对接停泊口,加上大柱段后端通道 ,天和一号核心舱总计有5个对接口,可以同时对接三艘飞船,以及停泊两座大型实验舱段 。
国际空间站大多数对接口受限于对接次数限制 ,需要附加舱段过渡才能与载人飞船对接,而天和一号核心舱节点舱无需任何附加舱段可直接与飞船对接。
除此之外 节点舱还兼具气闸舱功能 ,是航天员实施出舱活动的转换通道 ,出舱口位于节点舱天顶方向。
小柱段外围还配置有一部承载力达25吨的10米长“七自由度大型空间机械臂 ”,机械臂首尾两端配置相同,可经由在空间站外壁布置的“电力数据抓取夹具”实现机械臂在舱体表面的爬行移动 。国际空间站也有布置于桁架的同类空间机械臂 ,但其部署成本显然更高。
国际空间站的空间利用率之所以相对较低主要有两个原因,一方面是因为部分舱段设计年代久远功能单一占用了大部分舱段空间,另一方面是空间利用过于靡费。
例如,用于舱段对接的宁静号节点舱规模就有19吨 , 国际空间站十几个舱段中真正用于科研实验的舱段也只有3个 ,分别是命运号实验舱、哥伦布实验舱 、希望号实验舱,舱段规模均没有超过20吨 。
天宫空间站则是物尽其用 ,有两个20吨级大型实验舱,分别是问天号实验舱Ⅰ与梦天号实验舱Ⅱ,两个实验舱先后与天和一号节点舱轴向对接口对接 ,尔后由转位机械臂移动至节点舱侧向停泊对接口完成转位组装。
两个大型实验舱相较于天和一号核心舱更是别有洞天,它们是天宫空间站23个科研机柜的主要布放场所,问天号实验舱Ⅰ还配置有供航天员实施出舱作业的专用气闸舱 ,功能类似国际空间站的寻求号气闸舱。
问天号实验舱Ⅰ部署到位后天和一号节点气闸舱转为备份气闸舱, 问天号舱壁外还配置有一部5米长七自由度机械臂,它可以与核心舱10米长主机械臂对接形成长度达15米的大型机械臂 ,配合主机械臂舱体爬行功能,可实现空间站外表面全触达 。
梦天号实验舱Ⅱ在早期设计方案中还有一部大口径巡天光学望远镜,但考虑到光学设施需要微振动工作环境以及镜头调向需求,结合国力增强因素 ,在最终空间站设计方案中大口径巡天光学望远镜被设计成了与天宫空间站共轨运行的“巡天光学舱”。
巡天光学舱也是20吨级大型舱段,配置2米口径离轴三反光学望远镜,具有强大的国际竞争力 ,在保持与哈勃空间望远镜同等量级分辨率条件下视场大300倍,角分辨率0.15″,工作在紫外-近红外波段 ,可在宇宙加速膨胀、暗能量本质、暗物质属性 、检验宇宙学模型、引力波源对应体、银河系三维结构、天体测量 、恒星、黑洞、星系等领域展开观测研究工作。
平时巡天光学舱与天宫空间站共轨运行,需要在轨维修时则与天和一号核心舱节点舱轴向对接口对接,相较于哈勃空间望远镜每一次维修都需要发射航天飞机相比 ,巡天光学舱维修成本更低 。
解放光学设备安装空间的梦天号实验舱Ⅱ一下子多出了一大截空置舱段,怎么办?研发团队别具匠心地将此处设计成了 “可展开式暴露实验平台 ” ,该平台还配置有货物专用气闸舱 ,是实验载荷进出空间站的转换通道。
梦天号实验舱Ⅱ综合科研能力可对标国际空间站的希望号实验舱,顺带提一下问天号实验舱Ⅰ舱壁外表面也配置有数量可观的外部实验载荷挂点。
前文提到百吨级天宫空间站科研产出能力与400吨级国际空间站等量齐观,那么我们能不能最终超越呢?天宫空间站的电力供应能力早已为此埋下了伏笔。
还是再回到国际空间站的桁架式设计,大型综合桁架结构的设计初衷就是为了布置大型太阳能电池翼 ,以规避和平号积木式空间站电池翼相互之间存在的严重遮挡问题,进而提高发供电能力,四部大型太阳能电池翼总发电功率是90千瓦 。
天宫空间站的供电配置则是四两拨千斤 ,问天号与梦天号两个实验舱尾部均有一段小桁架,桁架上各有一部大型太阳能电池翼。
可以说 国际空间站并非严格意义上的桁架式空间站,天宫空间站也并非严格意义上的积木式空间站 ,适合的才是最好的 ,因此以空间站结构样式为标准评定性能优劣早已是不合时宜的思维逻辑。
天宫两部大型太阳能柔性电池翼应用了“三结砷化镓电池”,光电转换效率达到了30%以上 ,一部电池翼发电功率即可达40千瓦,是国际空间站太阳能电池翼发电能力的将近两倍,两部电池翼加上核心舱电池翼发电功率可达100千瓦以上 。
除此之外 ,国际空间站4部太阳能电池翼在进行电力传输时还需要专门的散热板进行温控,而天宫却不需要,进一步证明 我们在发供电领域实现了对400吨级国际空间站的反超 。
如此澎湃的电力只用于百吨级空间站显然是大材小用,笔者前文在描述天宫空间站核心舱时刻意使用了“天和一号”的型号名称 ,因为我们还有“天和二号扩展核心舱 ”,此前载人航天工程总师周建平也明确承认目前的百吨级规模只是天宫的“初期规模”。
具体扩展方案是,天和二号扩展核心舱大柱段后端通道直接对接天和一号核心舱节点舱轴向对接口 ,然后再发射两个不带大型太阳翼的20吨级实验舱与天和二号对接,尔后将天和一号核心舱两片电池翼分别移动至问天号实验舱Ⅰ与梦天号实验舱Ⅱ小型桁架上,如此一来天宫空间站在轨规模直接翻一番 ,逼近200吨级,科研机柜数量乘以2达到46个,综合效能彻底超越国际空间站 。
二期扩展型天宫空间站对接口数量也将由此前的3个增至4个 ,能够同时对接三艘神舟载人飞船与一艘天舟货运飞船,空间站额定载员人数将由3人增至6人,轮换期间最大载员人数可达9人。
正所谓好马配好鞍 ,当前承担天宫空间站天地往返任务的是神舟与天舟两型飞船,神舟是久经考验的三舱构型载人飞船,它可以胜任3名航天员的天地往返运输任务,同时轨道舱与返回舱分别具备一定的货物上行与下行能力。天舟则是当今世界载荷比最高的货运飞船 ,发射质量近13吨,可以承运6.5吨货物补给空间站 。
神舟与天舟都是天宫空间站得以顺利运行的关键装备,但航天人并不满足于此。去年5月5日执行天宫空间站关键技术验证阶段首次飞行任务的长征5B遥一运载火箭成功发射 ,验证了22吨级近地轨道运载能力,验证载荷就是我国旨在用于载人登月任务的新一代载人飞船试验船。
新一代载人飞船试验船自立项伊始就确立了两大应用场景,一个是21.6吨的深空载人版本 ,可用于载人登月 、载人登小行星、载人登火星等深空载人任务;另一个就是14吨级近地轨道版本,此版本飞船可承担6至7名航天员的空间站天地往返运输任务 。
新一代载人飞船返回舱可重复使用,不论是运输效率还是发射成本相较于神舟载人飞船都是质的提升 ,长征七号是近地轨道版新一代载人飞船的标配火箭。
天舟货运飞船虽然载荷比做到了世界顶级水平,但也有运力过剩的问题。与之对比国际空间站则有进步号、天鹅座 、龙、HTV共四型货运飞船,运力有大有小 ,选择更灵活。
为了解决天宫空间站高效低成本补给问题,今年年初载人航天办公室发布了“面向空间站运营的低成本货物运输”方案设想的公告,该公告具体提出了两个型号要求,一是具备1至4吨货运上行能力 ,二是具备100至300公斤货运下行能力,从而完善天宫空间站天地往返运输体系 。根据当前我国航天工业实力,研制这两款飞船并不存在难度 ,因此需要招标遴选最优方案。
正所谓能力越大责任也就越大,天宫空间站不仅要在硬件水平上超越国际空间站,还要在运行机制上超越。
国际空间站虽冠名国际 ,实际却是名不副实 。 作为400吨级国际空间站主要参建方的北方强邻只有两个5吨级微型实验舱可用,连一个像样的科研机柜都没有。欧空局为国际空间站的建设也出了很多力,他们仅有的一个哥伦布实验舱还要分出一半空间给NASA。
天宫空间站则完全不同 ,这是一座由我国独立建造的国家级太空实验室,首先在方案设计与实施上少了很多掣肘因素,标准更统一 。
再就是我们面向联合国所有成员国开放 ,这在人类航天史上还是第一次。当前已有来自17个国家的9个科研项目成功入选天宫空间站首批合作清单,我们免费提供这些科研项目的上行运输服务,并提供在轨空间实验场所,但同时 所获得的科研数据必须无条件与我们共享 。
天宫合作模式是真正的互利共赢 ,一方面我们用最小的成本收获大量科研成果,另一方面项目申请国也能得到空间应用能力的切实提升,这与国际空间站的门户有别完全不同 ,使得空间站运营工作可以更加聚焦科研产出,避免不必要的资源消耗 。
通过硬件技术水平与运营模式的多番对比后,两座空间站孰优孰劣相信大家都有了答案。
想必也有人会说天宫是钻了“后发优势 ”的空子 ,然而后发优势是为我们专属定制的吗?
要知道,天宫是我国一力承担,而国际空间站则是多国共同参建。正如文章开头指出的那样 ,技术与国力的双重考验造就了载人航天的高难度,而放眼全球能同时驾驭这两大考验的玩家屈指可数,这就是天宫空间站可以一枝独秀的关键所在 。
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