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第七期:构筑“天宫”

时间:2019-03-15 15:07 点击:
前苏联-俄罗斯的和平号太空站在地球轨道上空工作,与月球成为两颗地球卫星。 空间站是人类为了长期停留太空进行科学研究而制造的航天器,目前人类已经发射了11个空间站,在轨运行的仅有多国合作的“国际空间”。中国在2011年即将发射“天宫”1号目标飞行器

第七期:构筑“天宫”

前苏联-俄罗斯的和平号太空站在地球轨道上空工作,与月球成为两颗地球卫星。

空间站是人类为了长期停留太空进行科学研究而制造的航天器,目前人类已经发射了11个空间站,在轨运行的仅有多国合作的“国际空间”。中国在2011年即将发射“天宫”1号目标飞行器,与神州系列飞船进行对接实验,形成中国未来空间站的雏形。

中国的载人航天计划起步较晚,目前尚未拥有自己的空间站,也没有参加“国际空间站”的合作,不过,中国已经启动了自己的空间站计划,即将在2011年发射“天宫1号”目标飞行器,与之后的神舟系列飞船对接,形成一个小型的实验空间站,作为在建设空间站方向上迈出的第一步,这样有可能使中国继载人航天之后,成为世界上拥有过独立的空间站的第三个国家。

中国“天宫一号”:试验太空对接

2005年国务院新闻办公室发布了《2006年中国的航天》白皮书,其中有一段表述值得注意:“载人航天实现航天员出舱活动,进行航天器交会对接试验;开展具有一定应用规模的短期有人照料、长期在轨自主飞行的空间实验室的研制,开展载人航天工程的后续工作。”

“航天员出舱活动”已经通过2008年9月的“神舟”七号任务完成。而文中提及“航天器交会对接试验”和“空间实验室”等任务,将由“天宫”系列空间实验室和神舟飞船共同完成,明年即将发射的“天宫”1号就是这个系列的第一个目标飞行器,目的是目的是作为其他飞行器的接合点,与其后发射的神舟八号、神舟九号和神舟十号飞船对接,成为中国首个小型空间站及首个空间实验室。

第七期:构筑“天宫”

CCTV公布“天宫一号”空间实验室实体(应该仅是试验舱部分)

第七期:构筑“天宫”

天宫1号 目标飞行器。

“天宫一号”是空间实验室的核心舱,它的重量与“神舟”七号相近,都是8吨左右。“天宫一号”的外形为短粗的圆柱型,直径比神舟飞船更大,可以与载人飞船或货运飞船进行交会对接。因为重量和外形都与神舟系列飞船相差不大,因此“天宫一号”可以用“长征2F”火箭的改进型号发射升空。

“天宫一号”采用两舱构型,由实验舱和设备舱组成。实验舱为圆柱形。根据国外空间站情况推断,实验舱内部会有许多设备柜以安放空间实验设备。在实验舱前端的前锥段安装有对接机构,还有交会对接测量设备与通信设备,用于实现与飞船交会对接。设备舱为空间实验室的轨道机动提供动力,并通过两侧的太阳能电池板为空间实验室提供电力。

第七期:构筑“天宫”

“天宫”一号目标飞行器(左)与“神舟8号”(右)对接的想象图。

“天宫一号”将于2011年发射,使用寿命为两年,之后两年内,中国将相继发射不载人与载人的神舟八号、神舟九号和神舟十号飞船,分别与“天宫一号”完成空间交会对接。神舟十号飞船完成交会对接以后,如果“天宫一号”的寿命到期,将继续发射“天宫二号”目标飞行器,作为后继的空间实验室核心舱。

“天宫”系列,从目前能够得到的公开资料看,有1号、2号、3号三个目标飞行器,其中1号在明年发射,2、3号在2015年之前顺序发射,这样到2015年的天空,有可能有两个或三个中国的“天宫”空间实验室在运行,“天宫”系列空间实验室不仅只具有实验意义,同时,它的留空时间长、微重力环境等的特点,使它能为我国载人航天工程提供重要的技术试验平台,展开一系列的科研活动,主要包括:地球观测、空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术、航天医学 以及其他领域的应用和试验。

这些科研活动所取能取得的成果目前还无法判断,不过参考国外的例子,前苏联的“和平号”空间站在研制过程中就发明了600多项可用于其他工业领域的新工艺,而它运行的15年间,其上共进行了一万六千多次科学实验,完成了23项国际科学考察计划。可谓硕果累累。所以我们有理由相信,假以时日,“天宫”也能取得令世人瞩目的成就。

为了完成“天宫”计划,我国的航天科技需要实现如下的几个突破:交会对接技术,解决飞船在空间实验室上“停泊”以及二者分离的问题;补加技术,解决空间实验室的物质、能量补充问题。要研制不同于目前载人神舟飞船的无人货运飞船;生命保障技术,未来航天员在空间实验室中生活工作是“多人多天”的,其轨道停留时间长度超过以往的神舟任务。必须解决长时间太空停留问题。这对于空气、水、电力、温度控制等提出了更高的要求。

未来,在“天宫”系列实验空间站的基础上,中国可能会发展规模更大的空间站,有专家称,在长征-5号大推力火箭研制成功后,中国预计到2020年将建成重达60吨的空间站,将由三个太空舱组成,该空间站的计划细节目前不得而知,但可以肯定的是,在“天宫”上进行的各种工程试验、开发的各项技术都将运用在这个技术更先进、规模更庞大、结构更复杂的中国空间站上。

单模块空间站:空间站的先驱

从历史上看,前苏联是地球上发射空间站最早和最多的国家,由于登月计划受挫,苏联将精力集中在了发展空间站等其他航天目标上,之后美国也开始发展空间站,继而发展到由多国参加的“国际空间站”。

截至目前,人类已发射了11个空间站。其中苏联发射8座,美国发射2座,欧洲经美国航天飞机搭载发射1座。根据这些空间站的结构特点和技术水平,可它们分为三代:单模块空间站、积木式空间站,以及桁架挂舱式空间站。

第七期:构筑“天宫”

俄罗斯“礼炮”4号空间站。

第七期:构筑“天宫”

俄罗斯“礼炮”7号空间站有两个对接口,可同时与两艘飞船对接。

第一代单模块空间站主要包括苏联1971年至1982年发射的“礼炮”1-7号空间站以及美国1973年发射的“天空实验室”。它们的共同特点是由火箭一次发射入轨即可运行的空间站(如果不算与之对接的载人与货运飞船)。受到内部空间的限制,这种空间站一般不长期有人值守,而是短期有人照料。因为礼炮6号和礼炮7号空间站相对大些,也有学者将其归为第二代空间站。它们各有两个对接口,可同时与两艘飞船对接,苏联航天员在站上先后创造过210天和237天的太空生活记录。但我们可以看到,这两个空间站与后来的“和平号”相比还是显得结构简单、任务单一、扩展性差,另外礼炮系列的可靠性不是很好,礼炮1号成员组在返航时遇难,礼炮2号则发生故障未能载人。

第七期:构筑“天宫”

美国1973年发射的“天空实验室”。

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