分享

从即将发射的天宫二号看,中国航天今后需要什么样的空间站?

 ymzxshy 2016-07-27


据中国载人航天工程新闻发言人表示,中国载人航天发射时间表已经公布,将于2016年第3季度择机发射天宫二号,这是继天宫一号之后的又一座空间实验室。在同年第四季度将发射“神舟十一号”飞船,实现与天宫二号的对接任务。需要指出的是,“神舟十一号”飞船只有两名宇航员,这两名宇航员将在天宫二号上完成太空中期驻留试验。这份关于“天宫二号”空间实验室的详细建设时间表引发了外界的关注,标志着我国载人航天开始逐渐推进空间站的建设,从短期有人照料式向中期驻留式前进。

在天宫二号任务前后,有两个比较重大的中国航天事件。第一个是在2016年6月,我国的长征七号运载火箭会进行首次发射,作为一种两级半构型的运载火箭,近地轨道运载能力达到了13.5吨。发射场地位于海南省新建的航天发射场,将逐步替换到我国现役的长征二号、三号和四号火箭,由此可见其意义的重要性。在天宫二号任务之后,中国航天还将使用“长征七号”火箭发射“天舟一号”货运飞船,由此建立一种成熟的天地往返补给体系,为今后实现建造“长期有人照料式空间站”奠定基础。

天宫二号任务之后,中国航天还将使用长征七号火箭发射“天舟一号”货运飞船,由此建立一种成熟的天地往返补给体系

天宫二号才是真正的空间实验室

建造天宫二号是建立在建造天宫一号的基础之上,后者于2011年9月发射升空,其定位是目标飞行器。更确切地说是空间实验室的实验型号,先发射一个实验型号对空间实验室进行在轨验证,熟悉其基本运行情况,掌握空间实验室的制造、发射和在轨运营等相关技术。因此也有了后来的神舟八号、九号和十号任务,这些飞船与天宫一号进行了对接操作,其中,神舟九号和神舟十号是有人飞船,神舟八号是无人飞船。通过“三船模式”演练和熟悉之后,我国基本掌握了空间实验室的运营,但是还有一个问题没有解决。

天宫二号


天宫一号实现的是发射、交会对接等技术,这是建立空间站的基本前提,但要维持一个轨道栖息环境,还需要更关键的再生式循环技术。这就要求天宫二号能够满足航天员较长时间的生活需求,通过货运飞船的补给实现燃料、食物的更新,这是天宫一号任务不涉及的。在美、俄合作建造的空间站中,利用货运飞船进行物资补给是空间站再生式循环体系的一部分,如果没有货物补给能力,这样的轨道飞行器还称不上真正意义的空间实验室。天宫二号要实现的就是货物补给,并进一步巩固验证在轨对接技术。

中国航天今后需要什么样的空间站?天宫一号实现的是发射、交会对接等技术,这是建立空间站的基本前提

天宫二号的基本结构与天宫一号基本相同,也可以认为天宫二号是天宫一号的备份,但内部设备上会有所不同。比如天宫二号会搭载高灵敏度伽玛射线探测器,用于中国和瑞士一起执行的空间伽玛射线探测计划。实验舱内会增加许多空间科学设备,可开展对地球的观测、宇宙空间观测等任务。

天宫二号的发射使中国进一步接近空间站,可以认为天宫二号是建造空间站的基础。今后还将发射的天宫三号等都是建造空间站之前的必要准备,主要是对在轨对接、补给、再生式循环体系等技术不断熟练,最终为中国的空间站服务。中国下一步建造的空间站的总质量在100吨上下,根据对接物体的规模浮动质量上限。按照设想,中国的空间站由一个核心舱构成,还有两个实验功能舱,这是关键的部分,如果对接一艘货运飞船和一艘载人飞船,那么其质量会达到100吨左右。

中国航天今后需要什么样的空间站?中国的空间站与和平号类似,为组合结构,通过发射一个核心舱,在发射数个功能舱与之对接

这个质量与目前世界上已经建成的空间站相比仍然有一定的差距,在苏联时代建造的“和平号”空间站的总质量为137吨,由7个舱室构成,目前,和平号已经坠入大气层烧毁。轨道上仍然在运行的是国际空间站,由美国、俄罗斯、日本和欧盟等一起建造,其总质量为400吨,使用桁架结构,与“和平号”空间站有所不同。中国的空间站与和平号类似,为组合结构,通过发射一个核心舱,再发射数个功能舱与之对接,并且预留出2~3个航天器对接舱口,形成一个轨道组合体。

天宫二号进入轨道后,“神舟十一号”飞船将与它对接,两名宇航员会在轨道上停留大约30天,打破之前的在轨驻留纪录。航天员在中期驻留期间会进行各种科学实验,以天宫二号为栖息地,对各种再生式循环技术进行验证,探索人类如何长时间在外层空间环境中生存的方法。这也是“天宫二号”任务的出发点,在逐渐掌握轨道对接、再循环等各种轨道生存技术后,中国的空间站建造就可以提速了。

轨道上仍然在运行的是国际空间站,由美国、俄罗斯、日本和欧盟等一起建造,其总质量为400吨

国际上空间站的发展趋势

在一般情况下,一座空间站能运营15年左右,按照和平号的建造经验,从制定计划到组装完毕花了近20年的时间,于1996年才最后成型。和平号的总质量为137吨左右,容积为470立方米,这个大小其实与美国航天飞机差不多。它以全寿命运营了15年,而其设计寿命为5年,但是建造于苏联时代的空间站一直出现大大小小的毛病,前后一共出现1500多次故障,并且有100多次无法修复。由此看出,建造空间站的难度大,维护起来更是需要足够的技术和资金,在轨道上长期运行是对各种设备的考验,比如美、俄合作建造的空间站表现出超期服役的能力。

中国航天今后需要什么样的空间站?在逐渐掌握轨道对接、再循环等各种轨道生存技术后,中国的空间站建造就可以提速了。

由美、俄、欧盟、日本主导建造的国际空间站预计于2020年到期,但是从目前情况看,国际空间站基本没出过大毛病,除了马桶故障惊动了全世界外,国际空间站的运营状态仍然算是良好。由于美、俄都是空间技术强国,对合作运营空间站都有各自的想法,不出意外,国际空间站至少可被延长使用到2030年。美国宇航局已经提出一个思路,如果人类不走出近地轨道,我们将永远无法抵达火星,言外之意是轨道高度仅为300多公里的空间站时代已经结束,下一步将脱离地球磁场保护,把空间站放到月球轨道上。

中国航天今后需要什么样的空间站?

月球轨道空间站

这也是在未来数十年间,空间站的发展趋势,走出地球磁场的保护才是进入深空的前提。对于中国而言,在熟悉近地轨道空间站的建造和维护技术后,下一步就需要进入深空,因为不以脱离地球为目的的载人航天活动都只是徒劳的。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 全屏 打印 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章