中國空間站來了!這究竟是一個怎樣的龐大工程

中國空間站來了!

2021年4月29日,隨著長征五號B運載火箭將中國空間站天和核心艙順利送入太空,中國空間站拉開建造大幕。

除了“天和”這個空間站的核心艙段,未來兩年內還將接續實施10次飛行任務,用太空“拼積木”的形式,完成太空母港“中國空間站”的在軌建造,最終實現我國載人航天第三步戰略目標。這其中,包括兩個實驗艙、四艘載人飛船和四艘貨運飛船的發射,每一次對於中國空間站建造而言都是一個進階。

空間站建造是一個龐大工程,最顯性也最受矚目無疑是空間站系統,但也離不開火箭、貨船、載人飛船、光學艙、發射場、航天員等系統的完美配合。

下面,就讓我們一起認識一下這個龐大工程的重要成員。

空間站系統:T字型構築安全舒適“太空之家”

空間站作為人類歷史上規模最大的航天器,是一種在近地軌道長時間執行、可滿足航天員長期在軌生活、工作以及地面航天員尋訪的載人航天器,是當今航天領域科學技術成果的集大成者。

中國的空間站系統,其實就是由天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙三個艙段組成的航天器,也就是長期運營的T字型空間站。

其中,“天和”核心艙全長16.6米,最大直徑4.2米,發射質量22.5噸,是未來空間站的管理和控制中心。“天和”可支援3名航天員長期在軌駐留,支援開展艙內外空間科學實驗和技術試驗,是我國目前研製的最大的航天器。

中國航天“以人為本”可不是隨便說說的。天和核心艙在設計上來了一次大突破,航天員工作生活的空間約50立方米,未來加上問天、夢天兩個實驗艙後,整體能夠達到110立方米。

不僅空間大,航天員在空間站的補給也是相當給力。

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天和核心艙

此前,我國航天員在軌飛行時間的最高紀錄是33天,航天員生存所必需的水和氧氣由航天器直接送入太空。這次不一樣了,空間站設計了完整的可再生生命保障系統。這個系統有多牛?航天員撥出的水蒸氣會通過冷凝水方式回收,排洩的尿液也會回收淨化,重新作為飲用水和生活用水使用。不僅是水,氧氣也不缺了,電解制氧時產生的氫氣與航天員撥出的二氧化碳,將通過化學反應生成氧氣,讓航天員們可以放心大膽的大口呼吸。在這裡隨便駐留小半年都不是什麼難事了。

空間大了,也就可以攜帶更多祕密武器了。

生物學、材料科學、基礎物理、微重力、流體等類別相關的科學研究實驗設施一應俱全。據透露,空間站上將部署10餘個先進科學實驗櫃、艙外載荷安裝平臺以及共軌飛行的巡天望遠鏡,這些充足的空間科學實驗條件,將一舉解決大規模空間應用問題。

運載火箭系統:“三箭客”搭建“天地運輸走廊”

空間站的每一個艙段,以及貨物運輸系統和運載航天員的飛船,要想進入太空完成拼接,都離不開火箭這一運載工具。

就拿這次發射核心艙的長征五號B來說,這是一枚專門為空間站三個艙段打造的專屬火箭。它擁有我國最大的近地軌道運載能力,該火箭於2020年5月首飛成功。長五B火箭還是我國首型“一級半”火箭,代表了我國運載火箭技術的最高水平,尤其善於短跑,近地軌道運載能力不低於22噸,是個不折不扣的“大力士”。

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長征五號B火箭

負責給空間站運送補給的天舟貨運飛船,則由細長的長征七號擔當。

這型火箭也是專門為我國貨運飛船,研製的新一代高可靠、高安全的中型運載火箭。火箭採用“兩級半”構型,總長53.1米,芯級直徑3.35米,捆綁4個2.25米的助推器,起飛質量約597噸。2016年6月25日,長征七號運載火箭在中國文昌航天發射場首飛成功,拉開了中國載人航天工程空間實驗室任務的序幕。2017年4月20日晚,長征七號運載火箭成功將天舟一號貨運飛船精準送入預定軌道。最快在今年5月份,長征七號將擇機發射天舟二號,為天和核心艙送去第一批補給。

在中國長征家族火箭中,安全係數最高的一型火箭非“長征二號F”了。它承擔著為空間站運送航天員的載人飛船的發射任務,它的發射地點與長五B和長征七號在海南文昌不同,一直選擇在酒泉衛星發射中心。

與其他火箭相比,長征二號F火箭增加了2個新系統,即逃逸系統和故障檢測處理系統。火箭全長58.34米,起飛重量479.8噸。火箭芯級直徑3.35米,助推器直徑2.25米,整流罩最大直徑3.8米。火箭最大截面直徑10.2米。

長征二號F運載火箭於1999年首飛,2003年發射了神舟五號載人飛船,實現了中國人飛天夢想。發射神舟七號飛船後,為了滿足交會對接任務的需要,火箭進行了改進設計。此後又成功發射了天宮一號目標飛行器、天宮二號空間實驗室以及神舟八號、九號、十號、十一號載人飛船。目前,長征二號F運載火箭也是我國唯一一種載人運載火箭。

三 貨運飛船系統:靠譜的“快遞小哥”

貨運飛船被譽為空間站貨物運輸的地面後勤保障系統,向空間站運送貨物和推進劑等物資,被親切稱為太空中的“快遞小哥”。

2017年4月20日,中國首艘貨運飛船天舟一號在文昌航天發射場發射升空。發射入軌後,天舟一號與在軌執行的天宮二號空間實驗室先後進行3次交會對接及3次推進劑在軌補加,驗證了貨物運輸和推進劑在軌補加等多項關鍵技術,為我國載人航天工程“三步走”發展戰略中第三步空間站研製建設奠定了堅實基礎。

在中國空間站建造過程中,在每一次發射載人飛船之前,都將實施貨運飛船的發射,真正做到“兵馬未動,糧草先行”。

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天舟貨運飛船

核心艙成功發射後不久,下一個執行任務的“小夥伴”就將是天舟二號貨運飛船了,相信“快遞小哥”——天舟二號必將使命必達。

而在整個中國空間站的建造階段,伴隨四艘載人飛船的發射,將有四艘天舟貨運飛船先行與核心艙對接,完成物資補給,為航天員入駐空間站解決後顧之憂。

載人飛船系統:航天員信賴的“飛天座駕”

空間站上的航天員如何安全抵達?那就離不開神舟號載人飛船了。

神舟飛船是中國自行研製,具有完全自主智慧財產權,達到或優於國際第三代載人飛船技術的飛船。神舟號飛船是採用三艙一段,即由返回艙、軌道艙、推進艙和附加段構成,由13個分系統組成。神舟號飛船與國外第三代飛船相比,具有起點高、具備留軌利用能力等特點。

神舟飛船可一船多用,既可留軌觀測又可作為交會對接飛行器,滿足天地往返的需求。我國自1999年11月20日發射首艘飛船以來,已經先後發射了11艘飛船,將包括楊利偉在內的11位航天員送入太空。

在神舟十一號飛船發射五年後,神舟十二號將成為中國空間站建設階段的首艘載人飛船。

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神舟載人飛船

按照計劃,天舟二號貨運飛船和核心艙實行對接後,載有三名航天員的神舟十二號飛船即將進入發射倒計時階段。

光學艙系統:宇宙那麼大“靠我來觀測”

中國空間站任務中,還有一個值得關注的系統,即光學艙系統。在空間站建成後,它將單獨發射入軌,與空間站共軌飛行,支援多功能光學設施開展巡天和對地觀測。需要時,也可與空間站主體對接,開展推進劑補加、裝置維護和載荷裝置升級等活動。

這個與空間站伴飛的光學艙,將搭載2米口徑的巡天望遠鏡。這臺望遠鏡的解析度與美國哈勃空間望遠鏡相當,但視場角是後者的200多倍,它將在大範圍巡天科學研究方面顯身手。

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巡天光學艙

當然,這些僅僅是空間站龐大工程中的一部分系統。除此之外,還有我們熟悉的航天員系統、空間應用系統、發射場系統、測控通訊系統、著陸場系統等等,而每一個系統背後都有著成千上萬一線航天人的支撐,目標就是要打造一個打造務實高效的“中國空間站”。

欄目主編:劉錕 文字編輯:劉錕 題圖來源:中國載人航天辦公室 圖片編輯:朱瓅

來源:作者:劉錕

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