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中国空间站工程研制进展

 xirsh 2017-05-16

自从上世纪九十年代,中国被国际空间站的主导者美国据之门外时,便开始规划自己的空间站梦想。2010年9月25日,我国中央批准实施空间站工程,最终目标是在2020年前后建成一个近地载人大型空间站,并计划运营十年以上。空间站被命名为“天宫”号,该计划共分两个阶段进行,第一阶段为实验室阶段,于2011年至2018年进行,包括发射“天宫一号”目标飞行器、“天宫二号”空间实验室;第二阶段为空间站阶段,在2018年之后,开始正式组建常驻的“天宫”号空间站,预计运营十年以上,最少采用三个轨道舱组成,不低于60吨,最大规模可升级达180吨。2011年9月29日,第一个先导试验型的空间站“天宫一号”于酒泉卫星发射中心成功发射。

我国空间站通过交会对接和转位组装构成空间站本体。空间站基本构型包括核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ,采用水平对称T形构型作为空间站三舱组合体基本拓扑结构,所有舱段均位于组合体当地水平面内。

名称

设计指标

模块

3

轨道倾角(°

42°43°

轨道高度(km

340450

在轨寿命(年)

10

乘员数

3,轮换时最大6

核心舱

核心舱命名为“天和”,是空间站的管理和控制中心,负责空间站组合体的统一管理和控制,支持实验舱、载人飞船、货运飞船等飞行器与其交会对接和在轨组装,具备接纳航天员长期访问和物资补给的能力,配置大机械臂,具有气闸舱功能,支持开展航天医学和空间生命科学实验。

实验舱I

实验舱I命名为“问天”,主要任务是支持密封舱内应用和舱外试验,备份核心舱部分平台功能,存放航天员消耗品、空间站备品备件和补给货物。配置主份气闸舱,支持航天员出舱活动,配置小机械臂。

实验舱II

实验舱II命名为“梦天”,主要任务是支持密封舱内应用和舱外试验,配置货物专用气闸舱,在航天员和机械臂配合下,支持载荷、设备自动进出舱。

空间站应用支持

空间站密封舱内布设26个(4个+9个+13个)载荷装载空间,安装接口通用化设计,支持标准单元、整体机柜两种形式。空间站舱外布设67个标准暴露载荷接口,其中实验舱I提供30个、实验舱II提供37个。此外,在实验舱I工作舱迎风面预留1个扩展平台接口和1个载荷挂点接口;在核心舱大柱段尾部II、IV象限对称预留2个大型挂接载荷接口。

空间站预留的扩展接口和扩展支持能力,在三舱构型基础上,具备对接扩展舱段的能力,可根据空间科学研究、空间应用和国际合作的需要,适时进行扩展。


乘员往返运输系统

由神舟载人飞船和长征二号F运载火箭共同构成乘员天地往返运输系统,主要用于航天员和部分物资往返空间站。每艘载人飞船可停靠空间站半年,在酒泉卫星发射中心发射。

神舟载人飞船和CZ-2F火箭

货物运输系统

由货运飞船和长征七号运载火箭共同构成空间站货物运输工具,主要为空间站上行运输补给品,包括人员消耗品、推进剂,平台、载荷设备,下行销毁空间站各种废弃物。货物运输系统在海南航天发射场发射。

货运飞船命名“天舟”,由货舱和推进舱两舱组成。采用模块化设计,货舱有全密封、半密封和全开放三种形式,可根据需要进行不同种类物资的运输。货运飞船具有为空间站轨道控制能力,还具有支持科学实验的能力。每艘货运飞船可停靠空间站1年。

货运飞船整船构型

发射货运飞船的长征七号(CZ-7)运载火箭,为新研的我国新一代中型运载火箭,捆绑4个助推器,两级构型,采用无毒的液氧煤油发动机。发射空间站各舱段的长征五号B(CZ-5B)火箭是在长征五号运载火箭基础上研制的一级半构型,采用无毒无污染的液氧煤油和液氢液氧发动机。其低轨运载能力与国际现役主流大型运载火箭能力相当。在海南航天发射场发射。


航天员在轨生活与工作

空间站在组装建造阶段,采用航天员间断驻留空间站的方式,访问、照料空间站,辅助完成空间站的在轨组装;空间站组装建造完成后,航天员采用乘组轮换方式,连续不间断访问、照料空间站,开展空间站应用。轮换时间6~10天,每个航天员乘组2~3人,包括1名航天驾驶员担任指令长,其余人员构成根据任务需要,由航天驾驶员,航天飞行工程师,以及载荷专家组成。

共轨飞行空间望远镜

伴随空间站共轨飞行的还有一个空间望远镜,名为“巡天”,这也是中国第一个大口径、大视场的空间天文望远镜。


该望远镜进行的科学研究包括:

技术特点为:

中国空间站研制建设工作已全面展开,目前正处于空间站的实验室阶段,主要任务是突破和掌握货物运输、航天员中期驻留、推进剂补加、地面长时间任务支持和保障等技术,开展空间科学实验与技术试验,为空间站建造和运营积累经验。当前已完成以下具体任务:


● 2016年6月,发射长征七号遥一运载火箭,考核新一代中型运载火箭方案的正确性、功能和性能,并搭载多用途飞船缩比返回舱模型等载荷开展飞行演示验证;

 2016年9月,发射天宫二号空间实验室,接受载人飞船和货运飞船访问,并开展空间科学实验与技术试验;

 2016年10月,发射神舟十一号载人飞船,乘载2名航天员,与天宫二号对接后,进行为期30天的驻留试验;

 2017年4月20日,发射天舟一号货运飞船,与天宫二号对接后,进行推进剂补加等关键技术验证,并开展搭载载荷应用试验。


现空间站建设工程均在按计划实现,在2018年左右将研制和发射空间站试验核心舱,对空间站组装建造、舱外操作、航天员长期驻留等空间站关键技术进行飞行验证。飞行验证结束后,对试验核心舱及空间站建造技术进行全面评估,满足要求后,发射实验舱开始进行空间站建造。

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