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揭秘中国空间站:长啥样?怎么建?有何用?谁

2020年5月5日,在中国文昌航天发射场,首次发射的长征五号B运载火箭,成功将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太空轨道。5月8日,新一代载人飞船试验船返回舱成功着陆返回,试验取得完满成功。这也是中国空间站在轨建造阶段的第一次飞行义务,期盼已久的中国空间站建造大年夜幕终于拉开。

上世纪90年代开始启动的我国载人航天工程,筹划了“三步走”计谋。从发射载人飞船将中国航天员送入太空,到太空出舱、发射空间实验室,如今已走到第三步,即“建造空间站,办理有较大年夜规模的、经久有人照料的空间利用问题”。跟着空间站工程周全展开,中国正式迈入了“空间站期间”。

按筹划,空间站将在2022年前后建成。届时,它将运行在高度340—450公里的近地轨道,在轨飞行可达10年以上,支持开展大年夜规模的空间科学实验、技巧试验和空间利用等活动。而且,经由过程太空维修可以延长应用寿命,也可以扩展其规模。

空间站长什么样?

整体呈T字构型,有三个舱段。假如把神舟飞船比作一辆轿车,天宫一号和天宫二号相称于一室一厅,空间站则像是三室两厅还带储藏间

中国空间站的名字颇具中国特色,命名为“天宫”(见教意图),一样平常环境下驻留3人,在航天员轮换时最多可达6人,建成后将成为我国经久在轨稳定运行的国家太空实验室。

中国载人航天工程总设计师周建平先容,空间站基础构型有3个舱段,1个核心舱,2个实验舱。每个舱都是20吨级,三舱组合体质量约66吨。空间站整体呈T字构型,核心舱居中,实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分手连接于两侧。此中,核心舱用来节制全部空间站组合体,两个实验舱分手用于生物、材料、微重力流体、根基物理等方面的科学实验。

中国航天科技集团五院空间站系统副总设计师朱光辰形象地比喻:“假如神舟飞船是一辆轿车,那么天宫一号和天宫二号相称于是一室一厅的屋子,空间站则像是三室两厅还带储藏间。”

核心舱命名为“天和”,全长16.6米,最大年夜直径4.2米,发射质量22.5吨,可支持3名航天员经久在轨驻留,是我国今朝研制的最大年夜航天器。它既是空间站的治理和节制中间,也是航天员生活的主要场所,还能支持开展少量的空间科学实验和技巧试验。为了让航天员在太空中的经久生活加倍舒适,核心舱在设计上有很大年夜冲破,供航天员事情生活的空间约50立方米,加上两个实验舱后,航天员活动空间整体达到110立方米。

核心舱又包括节点舱、生活节制舱和资本舱三部分,有3个对接口和2个停泊口。停泊口用于连接两个实验舱,一路与核心舱组装形成空间站组合体。对接口用于载人飞船、货运飞船及其他飞行器造访空间站,另有一个出舱口供航天员出舱活动。此中,核心舱前真个两个对接口回收载人飞船对接停靠,后真个一个对接口回收货运飞船停靠补给。对接口可以支持其它飞行器短期停靠,并回收新的舱段对接,扩展空间站规模。

中国航天科技集团五院空间站系统主任设计师张昊先容,核心舱是空间站的主控舱段,主要对全部空间站的飞行姿态、动力性、载人情形进行节制。核心舱的大年夜柱段直径4.2米,小柱段直径2.8米。大年夜柱段部位主如果航天员事情和实验的地方,小柱段则是航天员的就寝区和卫生区,保障航天员的生活和正常栖身。

实验舱Ⅰ名为“问天”,主要义务是开展舱内和舱外空间科学实验和技巧试验,也是航天员的事情生活场所和应急亡命场所。实验舱Ⅰ配备了航天员出舱活动专用气闸舱,支持航天员出舱活动,设置设置设备摆设摆设了小型机器臂,可进行舱外载荷自动安装操作。实验舱Ⅰ有着核心舱部分关键平台功能,这意味着在必要的时刻,它可以履行对空间站的全部治理和节制。

实验舱Ⅱ名为“梦天”,具备和实验舱Ⅰ类似的功能。实验舱Ⅱ还设置设置设备摆设摆设有货物专用气闸舱,在航天员和机器臂的帮助下,支持货物、载荷自动收支舱。

空间站工程也包括寰宇来回运输系统和货物运输系统。寰宇来回运输系统由神舟载人飞船和长征二号F运载火箭组成,用于航天员和部分物资来回空间站。神舟载人飞船可支持3名航天员实现寰宇来回,在空间站停靠时代也作为救生船,用于航天员应急救生和返回。

空间站货物运输系统由天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成。货运飞船为空间站输送航天员生活物资、推进剂、载荷设备等补给物资。

在空间站扶植阶段,长五B火箭同样承担着将空间站舱段送入轨道的紧张义务。中国的空间站未来还有一个紧张计划,在空间站建造完成后,会零丁发射一个十几吨的光学舱,与空间站维持共轨飞行状态。光学舱命名为“巡天”,具备自立飞行能力,正常义务时与空间站共轨飞行,进行高分辨率天文不雅测,开展天体物理和空间天文学钻研。必要燃料补给和设备维修时,光学舱可与空间站对接,进行推进剂补加和设备维修掩护,前进自身寿命和事情机能。

“计划在光学舱里架设一套口径两米的巡天千里镜。假如在轨10年,可以对40%以上的天区进行不雅测。”周建平说。这套千里镜,可以源源赓续地为科学家们钻研宇宙学和天文学供给海量的不雅测数据。

中国空间站的设计研制,秉持规模适度、安然靠得住、技巧先辈、经济高效的理念,总体上表现中国特色和技巧进步。周建平说,中国的空间站可以进一步扩展,为未来留有成漫空间。根据空间科学钻研和利用的必要,可以对接更多的舱段,也可以经由过程在轨维修、在轨技巧进级等要领来满意需求。中国空间站的研发,遵照规模适度原则,有利于节制工程的资源,重点凸起载人航天的特色,凸起发挥人在太空中的感化。

空间站怎么建?

分为关键技巧验证、建造和运营3个阶段实施。长五B首飞后,将先后发射“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱。

航天员将多次出舱活动,介入空间站建造

根据飞行义务筹划,空间站工程分为关键技巧验证、建造和运营3个阶段实施。中国载人航天工程办公室副主任林西强先容,为完成空间站建造,共筹划了12次飞行义务。在长五B首飞后,将先后发射“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱,进行空间站基础构型的在轨组装建造,也筹划了发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船,进行航天员乘组轮换和货物补给。

“未来的11次义务是高密度的发射义务,充溢了大年夜量的新技巧和新寻衅,发射频率和义务繁杂性都大年夜幅提升。”周建平吸收采访时说。这也将是一段异常辉煌的试验过程。11次义务的完成,将意味着中国空间站正式建成。

空间站的试验核心舱计划在2020年前后发射,目的在于验证空间站关键技巧。完成验证今后,将陆续发射两个实验舱与之对接,空间站随之也将从建造阶段转入运营阶段。从核心舱阶段开始,航天员也将开始实际介入建造空间站,承担不少义务。例如,他们要多次进行繁杂的出舱活动。届时,航天员可以使用机器臂协同完成载荷的在轨安装、调试、进级等事情。

实际上,在近地轨道扶植空间站,就意味着必要掌握大年夜型空间举措措施的建造技巧和运营治理技巧,具备强大年夜的掩护维修进级能力。航天员出舱和使用机器臂,都是紧张的手段。

“一名航天员在舱内操作机器臂,一名航天员在舱外太空行走。无论是舱段转位、大年夜设备的移动,照样航天员自身的移动,都可以经由过程机器臂完成。”周建平说,“空间站设计有两类机器臂,人机共同,让空间站建造维修成为可能。”

“往太空输送物资的资源异常高,进行物资轮回使用并前进物资轮回使用率,是天下载人航天关注的重大年夜技巧问题。”周建平说。

经由过程新的技巧支持,中国航天员在空间站的补给将获得更好保障。此前我国航天员在轨飞行的最高记载是33天,航天员生计所必需的水和氧气由航天器直接带入太空。为了让航天员实现更久的在轨停顿,空间站设计了完备的可再生生命保障系统。电解制氧时孕育发生的氢气与航天员呼出的二氧化碳,将经由过程化学反映天生氧气,这也能够低落氧气的补给需求。

空间站如斯宏大年夜的系统,必要强有力的电力保障。空间站的电源系统包孕两对“同党”——单翼翼展约30米的柔性太阳翼。这个系统能够为空间站供给靠得住、充沛的不间断供电。此外,空间站将采纳电推进技巧作为空间站轨道保持的动力装配,这将显明低掉?间站运行时代的推进剂补给需求。

空间站有何用?

在轨运行时代,将面向前沿科学探索、人类生计和太空活动,支持开展大年夜规模的空间科学实验、技巧试验和空间利用等活动

空间站建成后,将是航天员的“太空之家”,也是科学钻研的“太空实验室”。一流的太空实验平台,将为科学家们取得天下级的重大年夜冲破供给有力保障。

按筹划,空间站将在轨运行10年以上。环抱地球运行时代,将面向前沿科学探索、人类生计和太空活动,支持开展大年夜规模的空间科学实验、技巧试验和空间利用等活动。

载人航天工程空间利用系统专家说,中国的空间站既是为中国科学家,也是为举世科学家供给的科学探索平台,经由过程空间站这个平台,有望涌现出更多科学成果,揭示宇宙的诸多奥秘。

空间站资本十分宝贵,颠末科学且慎重的挑选,空间站上将搭载安装包括生物学、材料科学、根基物理、微重力、流体等种别相关的科学钻研实验举措措施。

包括与空间站共轨飞行的巡天千里镜在内,空间站筹划支配了密封舱内的十多个科学实验柜、舱外裸露实验平台。这些科学实验柜,每一个都可当作是一个小型的太空实验室,支持一个或多个偏向的空间科学与利用钻研。

详细来说,在人类生计方面,空间站将环抱人类经久太空生计和前进地面生活质量方面开展钻研与利用。在太空活动方面,空间站支持开展遥科学技巧、在轨组装与维修掩护、人机联相助业等利用技巧试验验证,增强人类的太空活动能力和在轨办事能力,拓展人类的活动范围。

在空间站中,航天员既是空间站的居夷易近,同时也是被钻研工具。例如,迄今有11名中国航天员出色地完成了6次载人飞行义务,同时也有效验证了航天员选拔练习技巧以及康健、生活和事情三大年夜驻留保障技巧,为未来空间站经久飞行奠定了坚实根基,供给了强有力的技巧支撑和保障。空间站期间,环抱航天员的科学与技巧钻研将继承开展。

“我们的目标是扶植并运营国家级太空实验室,为空间科学钻研与利用供给周全支持,推动我国空间科学钻研进入国际先辈行列,并赓续将取得的先辈科技成果转化利用。”中国科学院空间利用工程与技巧中间主任高铭说。

空间站谁来住?

在空间站的常态化运行中,有3名航天员作为一个乘组经久飞行,乘组按期轮换。未来将有不合类型的航天员,如飞行工程师和科学家入驻。

今朝,履行空间站建造阶段四次飞行义务的航天员乘组已经选定,正在开展义务练习。我国第三批预备航天员选拔事情也将于今年7月前后完成。

在空间站的常态化运行中,有3名航天员作为一个乘组经久飞行,乘组按期轮换。轮换时代,最多可有6名航天员同时在空间站事情,完成交代后,前一个乘组乘坐载人飞船返回地球。

比拟于此前我国载人航天飞行义务的约两年一次,空间站建造和运营时代每年有多次发射,必要航天员的类型、人数会更多。

今朝,我国的航天员都是从现役空军飞行员中选拔,他们主如果航天驾驶员。空间站将开展太空科学实验,除了优越的身段本质这个共性要求外,未来必要不合类型的航天员,如航天飞行工程师和载荷专家(科学家)。飞行工程师履行对空间站的建造、掩护维修等义务,科学家也便是载荷专家,可以在空间站这个太空实验室中做实验。根据空间站的实验项目,选择相关专业背景的科学家进行练习,也是航天员选拔与练习的一个主要偏向。

首位进入太空的中国航天员杨利伟先容,我国从2018年开始选拔第三批航天员,此次选拔在数量、种类、范围上都有所变更。不单单从空军飞行员傍边选拔,还要面向社会的相关领域进行选拔,比如相关工业部门和科研院所、大年夜学。

空间站义务对航天员的能力也要求更多。未来,航天员在轨驻留的光阴大年夜大年夜延长。今朝中国航天员的最长记载是在太空驻留1个月,将来会是3个月、6个月以致更久。航天员的技巧技能将发生很大年夜变更。以前航天员在太空做的大年夜部分是舱内实验,将来空间站建造阶段,航天员大年夜量的事情要在舱外空间进行。

载人航天工程航天员系统副总设计师黄伟芬进一步解释,在空间站义务中,空间站舱段多、运行光阴长,航天员天天必要把大年夜量的光阴用于站内掩护和治理方面,还必须介入空间站组装、建造,进行空间站掩护、维修和设备替换。同样,空间站义务中,航天员必须完成大年夜量的空间科学实验、技巧试验以及有效载荷操作,学科专业浩繁,跨度极大年夜,对航天员的专业常识贮备和科学素养提出了极高的要求。

履行过神舟十一号飞行义务的航天员陈冬说,空间站义务在轨飞行光阴长,实验项目会更多,盼望自己经由过程加强进修,成为科研型航天员,可以自力设计实验,“将来在太空再去亲手完成,感到必然异常巧妙。”

记者 余建斌 刘诗瑶

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