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中国空间站首舱入役 建成后将媲美国际空间站

作者:互联网 时间:2021-04-30 16:43:58
导读: 近地轨道上将迎来中国人独力建造的天宫空间站。  4月29日,中国在海南文昌用长征五号B遥二运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道,中国空间站在轨组装建造全面展开。  这是2019年7月19日天宫二号目标飞行器自太空返回地球家园后,中国人在太空

  近地轨道上将迎来中国人独力建造的天宫空间站。

  4月29日,中国在海南文昌用长征五号B遥二运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道,中国空间站在轨组装建造全面展开。

  这是2019年7月19日天宫二号目标飞行器自太空返回地球家园后,中国人在太空建造的“新家”。这也标志着我国载人航天工程开启新的征程。

  整个空间站建设计划将于2022年底前完成。航天科技集团五院空间站系统副总设计师朱光辰曾将中国空间站比作是“三室两厅还带储藏间的豪宅”,可支持3名航天员长期驻留,6人短期驻留。

  中国也已经将太空探索列为优先事项,目标是到2030年成为主要的太空大国。空间站工程能够产生巨大经济效益和社会效益,近年来已经成为衡量一个国家经济、科技和综合国力的重要标志,受到航天大国的高度重视。

  值得注意的是,4月18日,俄罗斯副总理尤里·鲍里索夫表示,俄罗斯将对国际空间站进行技术检查,并可能于2025年退出国际空间站项目,着手建立俄罗斯自己的空间站。

  俄罗斯知名航天历史学家亚历山大·热列兹尼亚科夫在天和核心舱发射成功后表示,中国天宫空间站核心舱的发射是一项重大成就,这使人类围绕地球的前哨阵地数量增加。

  开放的太空平台媲美国际空间站

  中国空间站以天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱为基本构型。天和核心舱是空间站发射入轨的首个舱段,也是目前我国自主研制的规模最大、系统最复杂的航天器,起飞质量22.5吨。

  天和核心舱的发射也是完成中国空间站建设所需的11项任务中的第一项,天和将在340至450公里的高度绕地球运行。核心舱作为空间站组合体控制和管理主份舱段,具备交会对接、转位与停泊、乘组长期驻留、航天员出舱、保障空间科学实验能力。

  根据计划,天和核心舱将先后迎接天舟货运飞船和神舟载人飞船的访问,关键技术验证后与问天实验舱、梦天实验舱实施交会对接,完成空间站三舱组合体在轨组装建造。

  中国空间站要在轨运行10多年,将在太空轨道上为航天员和科学家提供开展太空科研的工作环境,同时承接载人飞船和货运飞船等多种空间飞行器的对接停靠任务。

  中国空间站的建设工作始于十年前,2011年中国发射了太空实验室“天宫一号”,并于2016年发射了“天宫二号”,两者都帮助中国测试了该计划的空间交会对接能力。按照计划到2045年,中国将建立每年运营数千次载人太空飞行,运送成千上万吨货物的能力。

  “我们把空间站的建造比作是‘搭台唱戏’,中国空间站既是为中国科学家,也是为全球科学家提供的科学探索平台。这一初衷,注定了中国空间站是开放的。”中国空间站系统总设计师杨宏表示。

  “诸多‘硬核’技术为下一步该空间站开展科学实验打下基础。未来,在该空间站上,或将有超过50个对接点用于外部实验。这也预示着中国欢迎与世界各地的科学家合作。”香港大学太空研究实验室总监、物理系教授QuentinParker告诉第一财经。

  不过,美国国会出台的有关法案禁止美方如美国国家航空航天局(NASA)等机构在航天领域与中国开展合作。

  此前,中国载人航天工程办公室与联合国外空司于2019年6月联合对外公布,来自17个国家、23个实体的9个项目成功入选中国空间站第一批科学实验项目,这是中国载人航天工程首次通过联合国进行的大规模国际合作。

  中国空间站在当前北斗、天链等先进航天技术的基础上,采用了多项先进的民用技术和商用技术。

  根据中国航天科技集团五院介绍,“开展国际(区域)合作,为人类和平开发和利用空间资源做出积极贡献”,是中国空间站五大工程目标之一。

  据悉,中国空间站任务分为关键技术验证、组装建造和运营三个阶段,目前,正处于关键技术验证阶段。中国空间站计划于2022年前后建成并投入使用。

  中国空间站建成后,可与目前唯一在役的国际空间站媲美。一个核心舱和两个实验舱的总体重量约70吨。如果需要,中国空间站未来可以扩展到180吨级。虽然在总体规模上不及国际空间站,但仍能满足重大科学研究项目的需要,同时具备扩展和支持来往飞行器对接的能力。

  在科幻电影《地心引力》中,女主角因为中国空间站才得以重返地球。

  “这综合了中国空间科学实验需求及相关成本效益等多方面因素,是合理的。”Quentin Parker说。

  规模423吨的国际空间站是目前在轨运行最大的空间平台,是一个拥有现代化科研设备,可开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室。它由美国、俄罗斯、加拿大、日本等16国联合,历时12年建造完成。

  据中国航天科技集团五院空间站核心舱结构分系统主任设计师施丽铭介绍,天和核心舱的体积非常大,重量相当于3辆大客车的空重重量,直径比火车和地铁的车厢还要宽不少,航天员入驻后,活动空间非常宽敞。

  航天科技集团五院空间站系统总体主任设计师张昊介绍称,天和核心舱的密封舱内配置了工作区、睡眠区、卫生区、就餐区、医监医保区和锻炼区六个区域。不仅能够保证每名航天员都有独立的睡眠环境和专用卫生间,而且在就餐区配置了微波炉、冰箱、饮水机、折叠桌等家具家电,还配置了太空跑台、太空自行车、抗阻拉力器等健身器材,以满足航天员日常锻炼;为了满足通信需求,核心舱还配了天地视频通话设备,可以实现与地面的双向视频通话;此外,还有可以支持航天员收发电子邮件的测控通信网和相关设备。

  不仅空间大,空间站还有了“自我造血”能力。以前航天员生存所必需的水和氧气由航天器直接送入太空,而空间站通过设计完整的可再生生命保障系统,水分和氧气可以得到重复利用。

  天和背后的上海力量

  据空间站副总指挥甘克力介绍,在核心舱的研制任务中,中国航天科技集团有限公司第八研究院承担了电源分系统、对接与转位机构分系统、测控通信产品、资源舱结构与总装及电缆网研制任务。其中电源分系统作为整个核心舱任务的四大关键技术之一,充当着未来空间站“太空电站”的作用。

  核心舱作为我国寿命设计要求最长的一个飞行器,10年的在轨飞行对所有产品的长寿命提出了最高要求。

  据了解,中国航天科技集团六院801所承担了核心舱推进与补加系统的设计工作。该所载人航天推进系统部部长顾帅华在接受媒体采访时称,“研制核心舱推进系统,其技术难度可谓是难上加难,既要保证核心舱15年的超长在轨运行时间,又要实现太空燃料补加动作,我们从零起步,一点点向前进,每一次微小的成功都能给团队带来莫大的能量。”

  空间站副总设计师罗斌告诉第一财经记者,柔性太阳翼集合了大面积轻量化、重复展收高可靠、低轨10年在轨长寿命、刚柔并济高承载等四大全新技术。双翼展开面积可达134平方米,收拢后只有一本书的厚度。

  与传统刚性、半刚性的太阳电池翼相比,柔性翼体积小、展开面积大、功率重量比高,单翼即可为空间站提供9KW的电能,在满足舱内所有设备正常运转的同时,也完全可以保证航天员在空间站中的日常生活。

  比如,为了确保太阳翼在10年的在轨工况中“张弛有度,收放自如”且“万无一失”,团队在地面完成了40万次热真空疲劳寿命试验、100万次常温常压寿命试验,验证了产品的高可靠、长寿命。

  空间站建造作为一个庞大工程,除了最受关注的空间站系统,同时也离不开火箭、货船、载人飞船、航天员等配合。

  成功将我国空间站天和核心舱精准送入预定轨道的长征五号B遥二运载火箭,由中国航天科技集团有限公司研制。这是长征五号B首次应用性飞行,也是助力我国空间站在轨关键技术验证的关键之战。其中,中国航天科技集团有限公司八院承担了长五B四个助推器的抓总研制工作。

  为我国空间站任务“量身定做”的长征五号B运载火箭,其“大力出奇迹”的关键所在,就是由中国航天科技集团八院805所抓总研制的4个3.35米助推器。据长征五号运载火箭副总指挥兼副总设计师鲍国苗介绍,4个助推器为长五B火箭提供了90%以上的起飞推力,并创造了多个“国内第一”。

  核心部件100%自主可控

  航天科技集团五院空间站系统副总设计师侯永青介绍称:“中国空间站设计在轨飞行10年,具备延寿到15年的能力。为了保证空间站在轨不小于15年长寿命要求,我们从设计伊始,就开展了长寿命、可靠性、维修性、安全性一体化设计。”

  值得关注的是,此次发射的天和核心舱实现了产品全部国产化,部组件全部国产化,原材料全部国产化,关键核心元器件100%自主可控。

  近年来,我国在航天技术方面不断取得进展。2020年中国成功完成35次宇航发射,包括嫦娥五号发射成功,首次完成我国月表采样返回;首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射。发展航空航天科技也是中国“十四五”规划中的重要内容。

  中科院上海物理技术研究所王建宇院士对第一财经记者表示:“我们国家开始把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。在今年政府工作报告中,也把对科技的发展和支持提到新的高度,尤其是提出2021年基础研究投入增长10%以上。”王建宇表示,通过发展科技战略技术,中国有望摆脱对国外“卡脖子”技术的依赖。

  从国家全产业链角度,我国开展空间站工程,能极大地引领和带动包括空间科学、生命科学等多种前沿学科和原材料、元器件、智能制造等多领域先进技术发展。空间站作为长期在轨运行的“太空母港”,其天然的高真空、微重力、超洁净环境也可以充分用于开展各类科学技术研究,推动科技进步。

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