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我国花费巨资打造的中国第一个空间站“天宫空间站”现在如何了?
正处在最后阶段,明年准备上天!
2024年,在役的国际空间站将退役,而按已公布的计划,中国到2020年将建成自己的空间站,即天宫空间站。也就是说,2024年之后,中国国际空间站将成为在轨的唯一空间站。
天宫空间站因为后发优势,比现在的国际空间站要现代化,重量可能超过100吨,可以满足3人常驻。
在今年的珠海航展上,天宫空间站的核心舱曾做过展示:
空间站核心舱、实验舱I和实验舱II三舱组合体质量约66吨,额定乘员 3人,乘员轮换期间短期可达6人。
国际空间站是个绝对赔本的事儿,以国际空间站为例,它每年的维护成本可能会达到30亿至40亿美元,按照现在汇率计算,即便不计入发射和研制成本,一年要花费200-300亿人民币。而且,空间只赔钱很难赚钱,美国人想把国际空间站卖给私人企业,结果每一家企业愿意接手,可见其亏损的厉害。
所以,空间站这个东西,归根到底只有大国才玩得起!!
好玩又有趣的科普知识,欢迎关注本姑娘!
明眼人都能看出来人类文明的未来在太空,因此近地空间的开发和利用程度将是衡量未来各大国实力的重要因素,而想要开发近地空间就必须在近地轨道常驻,因此空间站就成了必不可少的工具。
上个世纪90年代的国际空间站现在还在近地轨道上绕地球旋转着,不过几十年来国际空间站也已经老化马上就要报废了,最早到2024年国际空间站就会退役然后坠入大洋深处。
我国自主研发设计制造的“天宫”空间站预计2020年发射升空,珠海航展期间曾展出过空间站的各个舱室,一切顺利的话只要在2020年全部组装到一起就行了,到时候我国就能拥有自己的空间站了。
和目前的国际空间站相比我国的空间站比较小,常驻3人换乘期间6人,主要任务是进行各种各样的科学实验以及空间实验,重量90吨的它会常年呆在400公里之上的近地轨道上,尽管预计寿命是10年但是根据以往经验来看很有可能超期服役。
美国目前准备在月球上建立一个永久性的居留基地,NASA甚至准备在2022年建造月球空间站,在可以预见未来各国之间的角力会从地球逐渐延伸到太空中。
其实要告诉您还没上天,您会觉得意外吗?当然我国计划是在2022年发射第一个核心节点舱,所以说到现在还没上天,一点都意外!但没上天并不表示我们什么都没做,相反,关于天宫空间站的计划正在紧锣密鼓的展开!
上图是天河核心节点舱的装配外观示意图,为什么成为核心节点舱?因为以我们的航天技术而言,还不能发射非圆柱形的舱室(否则可用体积将大大缩减),并且只能分成多次发射,因此节点舱会保留很多对接通道!
未来短期的规划,上图已经标注出了核心舱室的位置,途中对接舱段的特征也非常容易区分,就不再多费口舌了!
天宫空间站的未来规划总重为60吨,飞行高度和国际空间站类似,也在400-450千米的轨道上运行!关于载人空间站的轨道高度有一个比较有意思的选择过程:
1、如果低于300千米,那么补给飞船将会节省大量燃料,因为轨道高度比较低,但此处稀薄大气阻力很大,维持轨道的燃料将超过400KM轨道的数倍
2、如果将轨道定得更高,尽管轨道维持会节省大量燃料,但补给飞船成本将会大幅上升。
因此400多千米的轨道是一个妥协的结果,当然载人空间站不能过高的原因是高轨将会经过范艾伦辐射带,即:地磁场捕获的太阳高能带电粒子带(一般是几MeV的高能电子和几百MeV的质子)!一般的航天器都尽量避免穿过这个辐射带,如果轨道要求,那么需要做专门的防护措施!
和国际空间站的站长110米,宽88米,超过400吨总质量相比,天宫空间站明显比较务实,当然也是为未来的运行总成本考虑,毕竟国际空间站高企的建造和维护成本有点让参与国骑虎难下,航天口的投资回报率需要一个周期,有很多甚至是基础科学投资,属于肉包子打狗的那种,资金充裕时期可以考虑,一旦收紧开支,那么这种看起来高大上却虚无缥缈的投资命运是可想而知的!
天河号核心舱已经于2018年底完成制造与组装,它的载具长征五号乙也走出了发射失利带来的影响,因此核心舱将于2019年年底前往海南文昌发射中心进行任务合练,准备于2022年发射升空!
航天是长期高投入的一个行业,但它代表人类的未来,从这一点绝大部分国家都有一致的意见,对于星辰大海中华民族总会不遗余力,但刚刚起步,随着天宫一号和二号的成功,给了我们无比的信心,还需要时日,请各位耐心等待!
在回答这个问题之前,我们先来了解一下我了解到的一件比较震撼的事,就在今天中午12时06分,我国在黄海海域(东经121.19度、北纬34.90度)使用长征十一号运载火箭成功完成了“一箭七星”海上发射技术实验。
这是我国首次在海上进行航天发射,填补了我国运载火箭海上发射的空白,为我国快速进入太空提供了新的发射方式。另据了解,此次的发射平台是由万吨油轮改造而成,具有机动灵活,视野开阔有利于简化测控和追踪等,并且能够有效降低火箭综合发射成本。
再回到题主关心的“天宫空间站”,其实这个在未发射之前很多信息是保密的,不可能有详细的介绍,因此不要过于追问,我也不会讲的太具体。
众所周知,空间站的建设是一个系统工程,包括了载人空间站、核心舱、实验舱以及货运飞船等几个部分。从现有的资料来看,我国自主设计和制造的空间站于2022年前后投入运转,载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称,其中载人空间站命名为“天宫”,核心舱命名为“天和”,实验舱Ⅰ命名为“问天”,实验舱Ⅱ命名为“巡天”,货运飞船命名为“天舟”。
“天宫空间站”总质量约为90吨,地球轨道高度为400公里,属于低地轨道常驻大型空间站,设计寿命为10年,可满足3人留驻。
目前,以美国、俄罗斯为首,包括了加拿大、日本、巴西和欧空局等共16个国家和参与研制国际空间站预计将于2024年左右退役,届时我国的“天宫空间站”将是唯一一个且又是唯一由我国自行掌控的空间站。
我国的载人航天工程始于1992年9月21日,命名为“921工程”,确定了三步走的发展战略,目前正在进行第二步并逐步转向第三步,在短短的27年间取得了一系列重大成就,为我国的航天科技工作者点赞!
以上内容,欢迎点评!
按照我国载人航天的三步走战略,现阶段已经进入第三步,那就是自主建造空间站。那么,建造空间站有什么意义呢?我国的空间站会在什么时候投入使用呢?
载人飞船可以把航天员送入太空中,但由于飞船空间和物资有限,航天员在飞船上停留的时间不会很长,一般只有一个月前后。而如果能够在太空中建造空间更大的空间站,航天员可以长期在太空中生活和工作,这有助于研究太空环境对人体所造成的长期影响,并且还能开展一些长期的科学实验,以为未来更加遥远的太空旅行打下基础。
在2011年,我国发射了第一个空间实验室——天宫一号。期间,我国完成了首次自动交会对接任务,这为后续的空间站建造奠定重要的基础。
在2016年,我国顺利发射了天宫二号空间实验室。此次任务不但进一步验证了交会对接技术,并且还进行了一系列的新试验,例如,测量宇宙中的伽马射线暴,与货运飞船对接并且进行燃料加注。期间,神舟十一号的航天员入驻过天宫二号。
迄今为止,天宫二号还在轨正常运行,其轨道高度约为380公里。当天宫二号过境时,我们可以通过肉眼直接看到它,当然是一个星点。
按照计划,在天宫二号之后,我国将于2020年前后正式在轨开建空间站,规模可达60吨,可供三名航天员长期驻留。在2022年前后,我国的空间站将会建成,为此需要13次的发射任务。
我国空间站被称为“天宫”,它由三部分组成,分别是核心舱——天和号,以及两个实验舱——问天号和梦天号。按照设计,我国的空间站可以服役至少10年。
到了2024年,如果没有进一步的资金投入,国际空间站将会面临退役。到了那时,中国空间站已经建成,它有可能成为唯一在轨的空间站。
中国第一个空间站“天宫空间站”是一个在轨组装的空间实验室系统。2014年9月10日,杨利伟称,将在2022年前后完成中国空间站的建造。建造计划于2020年至2025年间进行。空间站轨道高度为400~450公里倾角42~43度,设计寿命为10年,长期驻留3人,总重量可达90吨,以进行较大规模的空间应用。
天宫空间站
这是由中国政府于1992年9月21日决定实施载人航天工程三步走的发展战略开始的。首先发射具备试验性载人飞船工程,开展空间实验;其次发射空间实验室,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,进行短期空间实验;最后建造成载人空间站,进行多人、长期进行实验的空间站。
按照计划2011年9月天宫一号空间实验室成功发射升空,并于11月于神州八号实现无人对接。经多次成功测试后于2016年3月天宫一号目标飞行器正式终止数据服务,完成了历史使命。随后2016年9月天宫二号空间实验室成功发射升空,并多次对接进行空间实验。如果天宫二号空间实验室的任务能够取代计划中的天宫三号任务,将直接发射空间站的核心舱,开始建造“天宫空间站”。
天宫一号与神舟十号成功实现自动交会对接
中国第一个空间站(“天宫”,代号“TG”)包括五个模块:
核心舱“天和”,代号“TH”;
实验舱I“问天”,代号“WT”;
实验舱II“巡天”,代号“XT”;
载人飞船“神舟”, 代号“SZ”;
货运飞船“天舟”,代号“TZ”。
这五个模块,各飞行器既有独立的飞行能力,又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体,在核心舱统一调度下协同工作,完成空间站承担的各项任务。
天舟一号与天宫二号顺利完成首次自动交会对接
通过多年的经验积累,我国载人航天事业更加成熟,更加开放。并且欢迎各国积极申请加入中国空间站进行国际合作。2019年6月12日,联合国外空司第62届会议期间,中国载人航天工程办公室与联合国外空司联合对外公布:来自瑞士、波兰、德国、意大利等17个国家的首批9个项目,将利用中国空间站开展空间科学应用研究。这标志着真正的太空国际合迈入新的阶段!
中国空间站向世界开放,展现了中国航天越来越自信,越来越强大,是促进人类和平利用太空的一次生动实践。中国空间站不仅属于中国,也属于全世界!
天宫舱内
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中国载人航天工程办公室近几天宣布,根据计划安排,天宫二号空间实验室已完成全部拓展试验,计划于北京时间2019年7月19日择机受控离轨并再入大气层,少量残骸将落入南太平洋预定安全海域(西经160度~90度、南纬30度~45度),也就是在著名的尼莫点附近。
神秘的“航天器墓地”
在拉丁语中,“尼莫”(nemo)也意味着“没有人”(no man) ——这很好地概括了尼莫点的特点。
尼莫点的位置为西经123度23.6分,南纬48度52.6分。这点是地球表面距离陆地最偏远的地点,最近的陆块与当地相隔2688公里之遥,并孤离于陆域、船舶航线及洋流之外。至于离此处最近的有人类活动的地方,那是距地球表面400千米高空中的空间站。
△ 尼莫点
也正因为尼莫点的与世隔绝,许多国家把航天器的残骸坠落于此处附近,以避免不必要的环境污染与事故。这里安息着近300个航天器的“遗体”,其中还包括礼炮号空间站、和平号空间站,是名副其实的“航天器墓地”。
△ 前苏联时期和平号空间站
2018年4月2日8时15分左右,遨游太空6年多的“天宫一号”,在中国航天人预测的时间范围内再入大气层,化作流星,归隐中心点位于西经163.1度、南纬14.6度的南太平洋。
天宫二号空间实验室是在“天宫一号”备份目标飞行器基础上改进研制而成,天宫二号空间实验室于2016年9月15日发射入轨,设计在轨寿命2年,截至目前,已在轨飞行超过1000天,平台及载荷功能正常、状态良好,受控再入大气层各项准备工作正在按预定计划扎实稳步推进。
为何没有“天宫三号”
英国知名杂志曾经指出,“天宫二号”的成功发射和稳定运行,意味着中国向建立空间站迈进一大步,将成为国际空间站领域的重要一员。如今,中国在空间科学领域的发展非常迅速,中国正在变成全球科研人员测试空间科学理论的“激动人心之地”。
那“天宫二号”之后为何不再发射“天宫三号”呢?在这其中还有一些“小插曲”。原来,最初的规划是要发射“天宫二号”和“天宫三号”两个空间实验室。“天宫三号”原计划验证再生生保关键技术、航天员中期在轨驻留、飞行器长期在轨自主飞行和货运飞船在轨试验等技术,并开展部分空间科学和航天医学试验。
后来经过可行性研究,将天宫二号和天宫三号的任务合并到一起完成。“天宫二号”总设计师朱枞鹏表示,“不再开发‘天宫三号’,中国将直接进入空间站时代。”
△ 去年11月,中国空间站核心舱将首次公开亮相
据悉,中国空间站命名为“天宫”,具有鲜明的中国特色和时代特征,总体方案优化,通过交会对接和转位组装构成空间站本体。其中包括“天和”核心舱,“问天”实验舱I和“梦天”实验舱II,每个舱段规模20吨级。空间站在轨运行期间,由“神舟”载人飞船提供乘员运输,由“天舟”货运飞船提供补给支持。空间站设计寿命10年,可根据需要,通过维护维修进一步延长寿命。额定乘员3人,乘组轮换期间,短期可达6人。
中国成就让美国“嫉妒”
据俄罗斯卫星网7月11日报道,美国国家航空航天局(NASA)副局长威廉∙格斯登美尔(William Gerstenmaier)在众议院听证会上表示,不希望中国空间站出现在环地轨道上时那里没有美国的空间站。
格斯登美尔在众议院科学、航天与技术委员会听证会上指出,“我们不应当什么都没有,美国在环地低轨道不应当没有设施(空间站),而只有中国有。”
格斯登美尔称,美国应当避免轨道存在出现空白,特别是当中国轨道空间站的一部分2019年或者2020年就可能进入轨道的情况下更应当保持美国在轨道的存在。
人类文明的未来在太空,因此近地空间的开发和利用程度将是衡量未来各大国实力的重要因素,而想要开发近地空间就必须在近地轨道常驻,因此空间站就成了必不可少的工具。
“天宫空间站”总质量约为90吨,地球轨道高度为400公里,属于低地轨道常驻大型空间站,设计寿命为10年,可满足3人留驻。目前,以美国、俄罗斯为首,包括了加拿大、日本、巴西和欧空局等共16个国家和参与研制国际空间站预计将于2024年左右退役,届时我国的“天宫空间站”将是唯一一个且又是唯一由我国自行掌控的空间站。
此前有媒体质疑中国为什么要耗费大量人力物力财力去研制空间站,专家称如果别的国家研制成功的话,他们为了技术独占绝对不会邀请你,如果没有自己的技术,那将始终落后于别人,一味地去依赖别人等到那时候就一切晚了。中国在这个项目上早在1992年就开启了,原定计划在2022年正式交付使用,这一伟大工程从开工到结束总共需要耗费近30年的时间,需要投入大量的时间和精力,当然也少不了资金的支持。中国为了完成这个艰巨的任务,为的是中国人要拥有自己的空间站,不再跟着别人后面走。
既然别的国家不愿和我们合作,进行技术上的交流,那么我们就自已弄,而且成功就在眼前,据负责人预计将在2018年发射核心舱,中国未来的空间站,将在400公里高度的太空轨道上运行,这是一个重量超过90吨的太空庞然大物,据设计师称经常进驻的宇航员起码得有3人,一旦国际空间站退役,那么它的地位将是举足轻重,也将成为全球唯一太空之家。
很多人可能都不明白空间站真正作用,通俗的来说,就是太空上的实验室。因为太空的环境和地球不同,那里有特殊的环境,在地球上不能完成的科研项目,在那里可以寻找到很多方法进行下去,所以说对科学研究来说具有非凡的意义。一旦中国的空间试验站投入使用,那一些西方国家的先进技术对于中国来说也将不再是什么稀奇之物。
据媒体评论称,在以后的太空领域中,试验成品多的国家,优势自然也就更大,在未来的国际平台也将更有话语权。为此中国的科研人员不分昼夜的工作着,为的是加快试验进度,希望在最短的时间内,为祖国的美好将来做出最大的努力。美军空军官员表示中国的空间站一旦投入使用,那么中国随之也将具备更好的试验条件,从而研发出一些前所未有的具有创新意义的科研产品,中国的科技或将实现历史性的跨越!
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,试验取得圆满成功。这也是中国空间站在轨建造阶段的第一次飞行任务,期盼已久的中国空间站建造大幕终于拉开。
上世纪90年代开始启动的我国载人航天工程,规划了“三步走”战略。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,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题”。随着空间站工程全面展开,中国正式迈入了“空间站时代”。
按规划,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,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动。而且,通过太空维修可以延长使用寿命,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。如果把神舟飞船比作一辆轿车,天宫一号和天宫二号相当于一室一厅,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”(见示意图),一般情况下驻留3人,在航天员轮换时最多可达6人,建成后将成为我国长期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介绍,空间站基本构型有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分别连接于两侧。其中,核心舱用来控制整个空间站组合体,两个实验舱分别用于生物、材料、微重力流体、基础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:“如果神舟飞船是一辆轿车,那么天宫一号和天宫二号相当于是一室一厅的房子,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,最大直径4.2米,发射质量22.5吨,可支持3名航天员长期在轨驻留,是我国目前研制的最大航天器。它既是空间站的管理和控制中心,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术试验。为了让航天员在太空中的长期生活更加舒适,核心舱在设计上有很大突破,供航天员工作生活的空间约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、生活控制舱和资源舱三部分,有3个对接口和2个停泊口。停泊口用于连接两个实验舱,一起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访问空间站,另有一个出舱口供航天员出舱活动。其中,核心舱前端的两个对接口接纳载人飞船对接停靠,后端的一个对接口接纳货运飞船停靠补给。对接口可以支持其它飞行器短期停靠,并接纳新的舱段对接,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介绍,核心舱是空间站的主控舱段,主要对整个空间站的飞行姿态、动力性、载人环境进行控制。核心舱的大柱段直径4.2米,小柱段直径2.8米。大柱段部位主要是航天员工作和实验的地方,小柱段则是航天员的睡眠区和卫生区,保障航天员的生活和正常居住。
实验舱Ⅰ名为“问天”,主要任务是开展舱内和舱外空间科学实验和技术试验,也是航天员的工作生活场所和应急避难场所。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,配置了小型机械臂,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,这意味着在需要的时候,它可以执行对空间站的整个管理和控制。
实验舱Ⅱ名为“梦天”,具备和实验舱Ⅰ类似的功能。实验舱Ⅱ还配置有货物专用气闸舱,在航天员和机械臂的辅助下,支持货物、载荷自动进出舱。
空间站工程也包括天地往返运输系统和货物运输系统。天地往返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往返空间站。神舟载人飞船可支持3名航天员实现天地往返,在空间站停靠期间也作为救生船,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。货运飞船为空间站运送航天员生活物资、推进剂、载荷设备等补给物资。
在空间站建设阶段,长五B火箭同样承担着将空间站舱段送入轨道的重要任务。中国的空间站未来还有一个重要计划,在空间站建造完成后,会单独发射一个十几吨的光学舱,与空间站保持共轨飞行状态。光学舱命名为“巡天”,具备自主飞行能力,正常任务时与空间站共轨飞行,进行高分辨率天文观测,开展天体物理和空间天文学研究。需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维护,提高自身寿命和工作性能。
“计划在光学舱里架设一套口径两米的巡天望远镜。如果在轨10年,可以对40%以上的天区进行观测。”周建平说。这套望远镜,可以源源不断地为科学家们研究宇宙学和天文学提供海量的观测数据。
中国空间站的设计研制,秉持规模适度、安全可靠、技术先进、经济高效的理念,总体上体现中国特色和技术进步。周建平说,中国的空间站可以进一步扩展,为未来留有发展空间。根据空间科学研究和应用的需要,可以对接更多的舱段,也可以通过在轨维修、在轨技术升级等方式来满足需求。中国空间站的研发,遵循规模适度原则,有利于控制工程的成本,重点突出载人航天的特色,突出发挥人在太空中的作用。
空间站怎么建?
分为关键技术验证、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,参与空间站建造
根据飞行任务规划,空间站工程分为关键技术验证、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介绍,为完成空间站建造,共规划了12次飞行任务。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,进行空间站基本构型的在轨组装建造,也规划了发射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次任务是高密度的发射任务,充满了大量的新技术和新挑战,发射频率和任务复杂性都大幅提升。”周建平接受采访时说。这也将是一段非常辉煌的试验历程。11次任务的完成,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术。完成验证以后,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参与建造空间站,承担不少任务。例如,他们要多次进行复杂的出舱活动。届时,航天员可以利用机械臂协同完成载荷的在轨安装、调试、升级等工作。
实际上,在近地轨道建设空间站,就意味着需要掌握大型空间设施的建造技术和运营管理技术,具备强大的维护维修升级能力。航天员出舱和利用机械臂,都是重要的手段。
“一名航天员在舱内操作机械臂,一名航天员在舱外太空行走。无论是舱段转位、大设备的移动,还是航天员自身的移动,都可以通过机械臂完成。”周建平说,“空间站设计有两类机械臂,人机配合,让空间站建造维修成为可能。”
“往太空运送物资的成本非常高,进行物资循环利用并提高物资循环利用率,是世界载人航天关注的重大技术问题。”周建平说。
通过新的技术支持,中国航天员在空间站的补给将得到更好保障。此前我国航天员在轨飞行的最高纪录是33天,航天员生存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留,空间站设计了完整的可再生生命保障系统。电解制氧时产生的氢气与航天员呼出的二氧化碳,将通过化学反应生成氧气,这也能够降低氧气的补给需求。
空间站如此庞大的系统,需要强有力的电力保障。空间站的电源系统包含两对“翅膀”——单翼翼展约30米的柔性太阳翼。这个系统能够为空间站提供可靠、充足的不间断供电。此外,空间站将采用电推进技术作为空间站轨道维持的动力装置,这将显著降低空间站运行期间的推进剂补给需求。
空间站有何用?
在轨运行期间,将面向前沿科学探索、人类生存和太空活动,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动
空间站建成后,将是航天员的“太空之家”,也是科学研究的“太空实验室”。一流的太空实验平台,将为科学家们取得世界级的重大突破提供有力保障。
按规划,空间站将在轨运行10年以上。围绕地球运行期间,将面向前沿科学探索、人类生存和太空活动,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动。
载人航天工程空间应用系统专家说,中国的空间站既是为中国科学家,也是为全球科学家提供的科学探索平台,通过空间站这个平台,有望涌现出更多科学成果,揭示宇宙的诸多奥秘。
空间站资源十分宝贵,经过科学且慎重的遴选,空间站上将搭载安装包括生物学、材料科学、基础物理、微重力、流体等类别相关的科学研究实验设施。
包括与空间站共轨飞行的巡天望远镜在内,空间站规划部署了密封舱内的十多个科学实验柜、舱外暴露实验平台。这些科学实验柜,每一个都可看成是一个小型的太空实验室,支持一个或多个方向的空间科学与应用研究。
具体来说,在人类生存方面,空间站将围绕人类长期太空生存和提高地面生活质量方面开展研究与应用。在太空活动方面,空间站支持开展遥科学技术、在轨组装与维修维护、人机联合作业等应用技术试验验证,增强人类的太空活动能力和在轨服务能力,拓展人类的活动范围。
在空间站中,航天员既是空间站的居民,同时也是被研究对象。例如,迄今有11名中国航天员出色地完成了6次载人飞行任务,同时也有效验证了航天员选拔训练技术以及健康、生活和工作三大驻留保障技术,为未来空间站长期飞行奠定了坚实基础,提供了强有力的技术支撑和保障。空间站时代,围绕航天员的科学与技术研究将继续开展。
“我们的目标是建设并运营国家级太空实验室,为空间科学研究与应用提供全面支持,推动我国空间科学研究进入国际先进行列,并不断将取得的先进科技成果转化应用。”中国科学院空间应用工程与技术中心主任高铭说。
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长期飞行,乘组定期轮换。未来将有不同类型的航天员,如飞行工程师和科学家入驻
目前,执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。我国第三批预备航天员选拔工作也将于今年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长期飞行,乘组定期轮换。轮换期间,最多可有6名航天员同时在空间站工作,完成交接后,前一个乘组乘坐载人飞船返回地球。
相比于此前我国载人航天飞行任务的约两年一次,空间站建造和运营期间每年有多次发射,需要航天员的类型、人数会更多。
目前,我国的航天员都是从现役空军飞行员中选拔,他们主要是航天驾驶员。空间站将开展太空科学实验,除了良好的身体素质这个共性要求外,未来需要不同类型的航天员,如航天飞行工程师和载荷专家(科学家)。飞行工程师执行对空间站的建造、维护维修等任务,科学家也就是载荷专家,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训练,也是航天员选拔与训练的一个主要方向。
首位进入太空的中国航天员杨利伟介绍,我国从2018年开始选拔第三批航天员,这次选拔在数量、种类、范围上都有所变化。不单单从空军飞行员当中选拔,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、大学。
空间站任务对航天员的能力也要求更多。未来,航天员在轨驻留的时间大大延长。目前中国航天员的最长纪录是在太空驻留1个月,将来会是3个月、6个月甚至更久。航天员的技术技能将发生很大变化。过去航天员在太空做的大部分是舱内实验,将来空间站建造阶段,航天员大量的工作要在舱外空间进行。
载人航天工程航天员系统副总设计师黄伟芬进一步解释,在空间站任务中,空间站舱段多、运行时间长,航天员每天需要把大量的时间用于站内维护和管理方面,还必须参与空间站组装、建造,进行空间站维护、维修和设备更换。同样,空间站任务中,航天员必须完成大量的空间科学实验、技术试验以及有效载荷操作,学科专业众多,跨度极大,对航天员的专业知识储备和科学素养提出了极高的要求。
执行过神舟十一号飞行任务的航天员陈冬说,空间站任务在轨飞行时间长,实验项目会更多,希望自己通过加强学习,成为科研型航天员,可以独立设计实验,“将来在太空再去亲手完成,感觉一定非常奇妙。”
9人回答
匿名网友
2021-12-18 17:21:32正处在最后阶段,明年准备上天!
2024年,在役的国际空间站将退役,而按已公布的计划,中国到2020年将建成自己的空间站,即天宫空间站。也就是说,2024年之后,中国国际空间站将成为在轨的唯一空间站。
天宫空间站因为后发优势,比现在的国际空间站要现代化,重量可能超过100吨,可以满足3人常驻。
在今年的珠海航展上,天宫空间站的核心舱曾做过展示:
国际空间站是个绝对赔本的事儿,以国际空间站为例,它每年的维护成本可能会达到30亿至40亿美元,按照现在汇率计算,即便不计入发射和研制成本,一年要花费200-300亿人民币。而且,空间只赔钱很难赚钱,美国人想把国际空间站卖给私人企业,结果每一家企业愿意接手,可见其亏损的厉害。
所以,空间站这个东西,归根到底只有大国才玩得起!!
好玩又有趣的科普知识,欢迎关注本姑娘!
宠来也
2021-12-18 17:21:32明眼人都能看出来人类文明的未来在太空,因此近地空间的开发和利用程度将是衡量未来各大国实力的重要因素,而想要开发近地空间就必须在近地轨道常驻,因此空间站就成了必不可少的工具。
上个世纪90年代的国际空间站现在还在近地轨道上绕地球旋转着,不过几十年来国际空间站也已经老化马上就要报废了,最早到2024年国际空间站就会退役然后坠入大洋深处。
我国自主研发设计制造的“天宫”空间站预计2020年发射升空,珠海航展期间曾展出过空间站的各个舱室,一切顺利的话只要在2020年全部组装到一起就行了,到时候我国就能拥有自己的空间站了。
和目前的国际空间站相比我国的空间站比较小,常驻3人换乘期间6人,主要任务是进行各种各样的科学实验以及空间实验,重量90吨的它会常年呆在400公里之上的近地轨道上,尽管预计寿命是10年但是根据以往经验来看很有可能超期服役。
美国目前准备在月球上建立一个永久性的居留基地,NASA甚至准备在2022年建造月球空间站,在可以预见未来各国之间的角力会从地球逐渐延伸到太空中。
匿名网友
2021-12-18 17:21:32我国花费巨资打造的中国第一个空间站“天宫空间站”现在如何了?
其实要告诉您还没上天,您会觉得意外吗?当然我国计划是在2022年发射第一个核心节点舱,所以说到现在还没上天,一点都意外!但没上天并不表示我们什么都没做,相反,关于天宫空间站的计划正在紧锣密鼓的展开!
上图是天河核心节点舱的装配外观示意图,为什么成为核心节点舱?因为以我们的航天技术而言,还不能发射非圆柱形的舱室(否则可用体积将大大缩减),并且只能分成多次发射,因此节点舱会保留很多对接通道!
未来短期的规划,上图已经标注出了核心舱室的位置,途中对接舱段的特征也非常容易区分,就不再多费口舌了!
天宫空间站的未来规划总重为60吨,飞行高度和国际空间站类似,也在400-450千米的轨道上运行!关于载人空间站的轨道高度有一个比较有意思的选择过程:
1、如果低于300千米,那么补给飞船将会节省大量燃料,因为轨道高度比较低,但此处稀薄大气阻力很大,维持轨道的燃料将超过400KM轨道的数倍
2、如果将轨道定得更高,尽管轨道维持会节省大量燃料,但补给飞船成本将会大幅上升。
因此400多千米的轨道是一个妥协的结果,当然载人空间站不能过高的原因是高轨将会经过范艾伦辐射带,即:地磁场捕获的太阳高能带电粒子带(一般是几MeV的高能电子和几百MeV的质子)!一般的航天器都尽量避免穿过这个辐射带,如果轨道要求,那么需要做专门的防护措施!
和国际空间站的站长110米,宽88米,超过400吨总质量相比,天宫空间站明显比较务实,当然也是为未来的运行总成本考虑,毕竟国际空间站高企的建造和维护成本有点让参与国骑虎难下,航天口的投资回报率需要一个周期,有很多甚至是基础科学投资,属于肉包子打狗的那种,资金充裕时期可以考虑,一旦收紧开支,那么这种看起来高大上却虚无缥缈的投资命运是可想而知的!
天河号核心舱已经于2018年底完成制造与组装,它的载具长征五号乙也走出了发射失利带来的影响,因此核心舱将于2019年年底前往海南文昌发射中心进行任务合练,准备于2022年发射升空!
航天是长期高投入的一个行业,但它代表人类的未来,从这一点绝大部分国家都有一致的意见,对于星辰大海中华民族总会不遗余力,但刚刚起步,随着天宫一号和二号的成功,给了我们无比的信心,还需要时日,请各位耐心等待!
宠来也
2021-12-18 17:21:32我国花费巨资打造的中国第一个空间站“天宫空间站”现在如何了?
在回答这个问题之前,我们先来了解一下我了解到的一件比较震撼的事,就在今天中午12时06分,我国在黄海海域(东经121.19度、北纬34.90度)使用长征十一号运载火箭成功完成了“一箭七星”海上发射技术实验。
这是我国首次在海上进行航天发射,填补了我国运载火箭海上发射的空白,为我国快速进入太空提供了新的发射方式。另据了解,此次的发射平台是由万吨油轮改造而成,具有机动灵活,视野开阔有利于简化测控和追踪等,并且能够有效降低火箭综合发射成本。
再回到题主关心的“天宫空间站”,其实这个在未发射之前很多信息是保密的,不可能有详细的介绍,因此不要过于追问,我也不会讲的太具体。
众所周知,空间站的建设是一个系统工程,包括了载人空间站、核心舱、实验舱以及货运飞船等几个部分。从现有的资料来看,我国自主设计和制造的空间站于2022年前后投入运转,载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称,其中载人空间站命名为“天宫”,核心舱命名为“天和”,实验舱Ⅰ命名为“问天”,实验舱Ⅱ命名为“巡天”,货运飞船命名为“天舟”。
“天宫空间站”总质量约为90吨,地球轨道高度为400公里,属于低地轨道常驻大型空间站,设计寿命为10年,可满足3人留驻。
目前,以美国、俄罗斯为首,包括了加拿大、日本、巴西和欧空局等共16个国家和参与研制国际空间站预计将于2024年左右退役,届时我国的“天宫空间站”将是唯一一个且又是唯一由我国自行掌控的空间站。
我国的载人航天工程始于1992年9月21日,命名为“921工程”,确定了三步走的发展战略,目前正在进行第二步并逐步转向第三步,在短短的27年间取得了一系列重大成就,为我国的航天科技工作者点赞!
以上内容,欢迎点评!
匿名网友
2021-12-18 17:21:32按照我国载人航天的三步走战略,现阶段已经进入第三步,那就是自主建造空间站。那么,建造空间站有什么意义呢?我国的空间站会在什么时候投入使用呢?
载人飞船可以把航天员送入太空中,但由于飞船空间和物资有限,航天员在飞船上停留的时间不会很长,一般只有一个月前后。而如果能够在太空中建造空间更大的空间站,航天员可以长期在太空中生活和工作,这有助于研究太空环境对人体所造成的长期影响,并且还能开展一些长期的科学实验,以为未来更加遥远的太空旅行打下基础。
在2011年,我国发射了第一个空间实验室——天宫一号。期间,我国完成了首次自动交会对接任务,这为后续的空间站建造奠定重要的基础。
在2016年,我国顺利发射了天宫二号空间实验室。此次任务不但进一步验证了交会对接技术,并且还进行了一系列的新试验,例如,测量宇宙中的伽马射线暴,与货运飞船对接并且进行燃料加注。期间,神舟十一号的航天员入驻过天宫二号。
迄今为止,天宫二号还在轨正常运行,其轨道高度约为380公里。当天宫二号过境时,我们可以通过肉眼直接看到它,当然是一个星点。
按照计划,在天宫二号之后,我国将于2020年前后正式在轨开建空间站,规模可达60吨,可供三名航天员长期驻留。在2022年前后,我国的空间站将会建成,为此需要13次的发射任务。
我国空间站被称为“天宫”,它由三部分组成,分别是核心舱——天和号,以及两个实验舱——问天号和梦天号。按照设计,我国的空间站可以服役至少10年。
到了2024年,如果没有进一步的资金投入,国际空间站将会面临退役。到了那时,中国空间站已经建成,它有可能成为唯一在轨的空间站。
匿名网友
2021-12-18 17:21:32中国第一个空间站“天宫空间站”是一个在轨组装的空间实验室系统。2014年9月10日,杨利伟称,将在2022年前后完成中国空间站的建造。建造计划于2020年至2025年间进行。空间站轨道高度为400~450公里倾角42~43度,设计寿命为10年,长期驻留3人,总重量可达90吨,以进行较大规模的空间应用。
天宫空间站
这是由中国政府于1992年9月21日决定实施载人航天工程三步走的发展战略开始的。首先发射具备试验性载人飞船工程,开展空间实验;其次发射空间实验室,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,进行短期空间实验;最后建造成载人空间站,进行多人、长期进行实验的空间站。
按照计划2011年9月天宫一号空间实验室成功发射升空,并于11月于神州八号实现无人对接。经多次成功测试后于2016年3月天宫一号目标飞行器正式终止数据服务,完成了历史使命。随后2016年9月天宫二号空间实验室成功发射升空,并多次对接进行空间实验。如果天宫二号空间实验室的任务能够取代计划中的天宫三号任务,将直接发射空间站的核心舱,开始建造“天宫空间站”。
天宫一号与神舟十号成功实现自动交会对接
中国第一个空间站(“天宫”,代号“TG”)包括五个模块:
核心舱“天和”,代号“TH”;
实验舱I“问天”,代号“WT”;
实验舱II“巡天”,代号“XT”;
载人飞船“神舟”, 代号“SZ”;
货运飞船“天舟”,代号“TZ”。
这五个模块,各飞行器既有独立的飞行能力,又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体,在核心舱统一调度下协同工作,完成空间站承担的各项任务。
天舟一号与天宫二号顺利完成首次自动交会对接
通过多年的经验积累,我国载人航天事业更加成熟,更加开放。并且欢迎各国积极申请加入中国空间站进行国际合作。2019年6月12日,联合国外空司第62届会议期间,中国载人航天工程办公室与联合国外空司联合对外公布:来自瑞士、波兰、德国、意大利等17个国家的首批9个项目,将利用中国空间站开展空间科学应用研究。这标志着真正的太空国际合迈入新的阶段!
中国空间站向世界开放,展现了中国航天越来越自信,越来越强大,是促进人类和平利用太空的一次生动实践。中国空间站不仅属于中国,也属于全世界!
天宫舱内
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宠来也
2021-12-18 17:21:32中国载人航天工程办公室近几天宣布,根据计划安排,天宫二号空间实验室已完成全部拓展试验,计划于北京时间2019年7月19日择机受控离轨并再入大气层,少量残骸将落入南太平洋预定安全海域(西经160度~90度、南纬30度~45度),也就是在著名的尼莫点附近。
神秘的“航天器墓地”
在拉丁语中,“尼莫”(nemo)也意味着“没有人”(no man) ——这很好地概括了尼莫点的特点。
尼莫点的位置为西经123度23.6分,南纬48度52.6分。这点是地球表面距离陆地最偏远的地点,最近的陆块与当地相隔2688公里之遥,并孤离于陆域、船舶航线及洋流之外。至于离此处最近的有人类活动的地方,那是距地球表面400千米高空中的空间站。
△ 尼莫点
也正因为尼莫点的与世隔绝,许多国家把航天器的残骸坠落于此处附近,以避免不必要的环境污染与事故。这里安息着近300个航天器的“遗体”,其中还包括礼炮号空间站、和平号空间站,是名副其实的“航天器墓地”。
△ 前苏联时期和平号空间站
2018年4月2日8时15分左右,遨游太空6年多的“天宫一号”,在中国航天人预测的时间范围内再入大气层,化作流星,归隐中心点位于西经163.1度、南纬14.6度的南太平洋。
天宫二号空间实验室是在“天宫一号”备份目标飞行器基础上改进研制而成,天宫二号空间实验室于2016年9月15日发射入轨,设计在轨寿命2年,截至目前,已在轨飞行超过1000天,平台及载荷功能正常、状态良好,受控再入大气层各项准备工作正在按预定计划扎实稳步推进。
为何没有“天宫三号”
英国知名杂志曾经指出,“天宫二号”的成功发射和稳定运行,意味着中国向建立空间站迈进一大步,将成为国际空间站领域的重要一员。如今,中国在空间科学领域的发展非常迅速,中国正在变成全球科研人员测试空间科学理论的“激动人心之地”。
那“天宫二号”之后为何不再发射“天宫三号”呢?在这其中还有一些“小插曲”。原来,最初的规划是要发射“天宫二号”和“天宫三号”两个空间实验室。“天宫三号”原计划验证再生生保关键技术、航天员中期在轨驻留、飞行器长期在轨自主飞行和货运飞船在轨试验等技术,并开展部分空间科学和航天医学试验。
后来经过可行性研究,将天宫二号和天宫三号的任务合并到一起完成。“天宫二号”总设计师朱枞鹏表示,“不再开发‘天宫三号’,中国将直接进入空间站时代。”
△ 去年11月,中国空间站核心舱将首次公开亮相
据悉,中国空间站命名为“天宫”,具有鲜明的中国特色和时代特征,总体方案优化,通过交会对接和转位组装构成空间站本体。其中包括“天和”核心舱,“问天”实验舱I和“梦天”实验舱II,每个舱段规模20吨级。空间站在轨运行期间,由“神舟”载人飞船提供乘员运输,由“天舟”货运飞船提供补给支持。空间站设计寿命10年,可根据需要,通过维护维修进一步延长寿命。额定乘员3人,乘组轮换期间,短期可达6人。
中国成就让美国“嫉妒”
据俄罗斯卫星网7月11日报道,美国国家航空航天局(NASA)副局长威廉∙格斯登美尔(William Gerstenmaier)在众议院听证会上表示,不希望中国空间站出现在环地轨道上时那里没有美国的空间站。
格斯登美尔在众议院科学、航天与技术委员会听证会上指出,“我们不应当什么都没有,美国在环地低轨道不应当没有设施(空间站),而只有中国有。”
格斯登美尔称,美国应当避免轨道存在出现空白,特别是当中国轨道空间站的一部分2019年或者2020年就可能进入轨道的情况下更应当保持美国在轨道的存在。
匿名网友
2021-12-18 17:21:32人类文明的未来在太空,因此近地空间的开发和利用程度将是衡量未来各大国实力的重要因素,而想要开发近地空间就必须在近地轨道常驻,因此空间站就成了必不可少的工具。
上个世纪90年代的国际空间站现在还在近地轨道上绕地球旋转着,不过几十年来国际空间站也已经老化马上就要报废了,最早到2024年国际空间站就会退役然后坠入大洋深处。
我国花费巨资打造的中国第一个空间站“天宫空间站”现在如何了?
众所周知,空间站的建设是一个系统工程,包括了载人空间站、核心舱、实验舱以及货运飞船等几个部分。从现有的资料来看,我国自主设计和制造的空间站于2022年前后投入运转,载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称,其中载人空间站命名为“天宫”,核心舱命名为“天和”,实验舱Ⅰ命名为“问天”,实验舱Ⅱ命名为“巡天”,货运飞船命名为“天舟”。
“天宫空间站”总质量约为90吨,地球轨道高度为400公里,属于低地轨道常驻大型空间站,设计寿命为10年,可满足3人留驻。目前,以美国、俄罗斯为首,包括了加拿大、日本、巴西和欧空局等共16个国家和参与研制国际空间站预计将于2024年左右退役,届时我国的“天宫空间站”将是唯一一个且又是唯一由我国自行掌控的空间站。
国际空间站是个绝对赔本的事儿,以国际空间站为例,它每年的维护成本可能会达到30亿至40亿美元,按照现在汇率计算,即便不计入发射和研制成本,一年要花费200-300亿人民币。而且,空间只赔钱很难赚钱,美国人想把国际空间站卖给私人企业,结果每一家企业愿意接手,可见其亏损的厉害。
此前有媒体质疑中国为什么要耗费大量人力物力财力去研制空间站,专家称如果别的国家研制成功的话,他们为了技术独占绝对不会邀请你,如果没有自己的技术,那将始终落后于别人,一味地去依赖别人等到那时候就一切晚了。中国在这个项目上早在1992年就开启了,原定计划在2022年正式交付使用,这一伟大工程从开工到结束总共需要耗费近30年的时间,需要投入大量的时间和精力,当然也少不了资金的支持。中国为了完成这个艰巨的任务,为的是中国人要拥有自己的空间站,不再跟着别人后面走。
既然别的国家不愿和我们合作,进行技术上的交流,那么我们就自已弄,而且成功就在眼前,据负责人预计将在2018年发射核心舱,中国未来的空间站,将在400公里高度的太空轨道上运行,这是一个重量超过90吨的太空庞然大物,据设计师称经常进驻的宇航员起码得有3人,一旦国际空间站退役,那么它的地位将是举足轻重,也将成为全球唯一太空之家。
很多人可能都不明白空间站真正作用,通俗的来说,就是太空上的实验室。因为太空的环境和地球不同,那里有特殊的环境,在地球上不能完成的科研项目,在那里可以寻找到很多方法进行下去,所以说对科学研究来说具有非凡的意义。一旦中国的空间试验站投入使用,那一些西方国家的先进技术对于中国来说也将不再是什么稀奇之物。
据媒体评论称,在以后的太空领域中,试验成品多的国家,优势自然也就更大,在未来的国际平台也将更有话语权。为此中国的科研人员不分昼夜的工作着,为的是加快试验进度,希望在最短的时间内,为祖国的美好将来做出最大的努力。美军空军官员表示中国的空间站一旦投入使用,那么中国随之也将具备更好的试验条件,从而研发出一些前所未有的具有创新意义的科研产品,中国的科技或将实现历史性的跨越!
宠来也
2021-12-18 17:21:322020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,试验取得圆满成功。这也是中国空间站在轨建造阶段的第一次飞行任务,期盼已久的中国空间站建造大幕终于拉开。
上世纪90年代开始启动的我国载人航天工程,规划了“三步走”战略。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,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题”。随着空间站工程全面展开,中国正式迈入了“空间站时代”。
按规划,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,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动。而且,通过太空维修可以延长使用寿命,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。如果把神舟飞船比作一辆轿车,天宫一号和天宫二号相当于一室一厅,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”(见示意图),一般情况下驻留3人,在航天员轮换时最多可达6人,建成后将成为我国长期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介绍,空间站基本构型有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分别连接于两侧。其中,核心舱用来控制整个空间站组合体,两个实验舱分别用于生物、材料、微重力流体、基础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:“如果神舟飞船是一辆轿车,那么天宫一号和天宫二号相当于是一室一厅的房子,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,最大直径4.2米,发射质量22.5吨,可支持3名航天员长期在轨驻留,是我国目前研制的最大航天器。它既是空间站的管理和控制中心,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术试验。为了让航天员在太空中的长期生活更加舒适,核心舱在设计上有很大突破,供航天员工作生活的空间约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、生活控制舱和资源舱三部分,有3个对接口和2个停泊口。停泊口用于连接两个实验舱,一起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访问空间站,另有一个出舱口供航天员出舱活动。其中,核心舱前端的两个对接口接纳载人飞船对接停靠,后端的一个对接口接纳货运飞船停靠补给。对接口可以支持其它飞行器短期停靠,并接纳新的舱段对接,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介绍,核心舱是空间站的主控舱段,主要对整个空间站的飞行姿态、动力性、载人环境进行控制。核心舱的大柱段直径4.2米,小柱段直径2.8米。大柱段部位主要是航天员工作和实验的地方,小柱段则是航天员的睡眠区和卫生区,保障航天员的生活和正常居住。
实验舱Ⅰ名为“问天”,主要任务是开展舱内和舱外空间科学实验和技术试验,也是航天员的工作生活场所和应急避难场所。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,配置了小型机械臂,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,这意味着在需要的时候,它可以执行对空间站的整个管理和控制。
实验舱Ⅱ名为“梦天”,具备和实验舱Ⅰ类似的功能。实验舱Ⅱ还配置有货物专用气闸舱,在航天员和机械臂的辅助下,支持货物、载荷自动进出舱。
空间站工程也包括天地往返运输系统和货物运输系统。天地往返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往返空间站。神舟载人飞船可支持3名航天员实现天地往返,在空间站停靠期间也作为救生船,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。货运飞船为空间站运送航天员生活物资、推进剂、载荷设备等补给物资。
在空间站建设阶段,长五B火箭同样承担着将空间站舱段送入轨道的重要任务。中国的空间站未来还有一个重要计划,在空间站建造完成后,会单独发射一个十几吨的光学舱,与空间站保持共轨飞行状态。光学舱命名为“巡天”,具备自主飞行能力,正常任务时与空间站共轨飞行,进行高分辨率天文观测,开展天体物理和空间天文学研究。需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维护,提高自身寿命和工作性能。
“计划在光学舱里架设一套口径两米的巡天望远镜。如果在轨10年,可以对40%以上的天区进行观测。”周建平说。这套望远镜,可以源源不断地为科学家们研究宇宙学和天文学提供海量的观测数据。
中国空间站的设计研制,秉持规模适度、安全可靠、技术先进、经济高效的理念,总体上体现中国特色和技术进步。周建平说,中国的空间站可以进一步扩展,为未来留有发展空间。根据空间科学研究和应用的需要,可以对接更多的舱段,也可以通过在轨维修、在轨技术升级等方式来满足需求。中国空间站的研发,遵循规模适度原则,有利于控制工程的成本,重点突出载人航天的特色,突出发挥人在太空中的作用。
空间站怎么建?
分为关键技术验证、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,参与空间站建造
根据飞行任务规划,空间站工程分为关键技术验证、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介绍,为完成空间站建造,共规划了12次飞行任务。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,进行空间站基本构型的在轨组装建造,也规划了发射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次任务是高密度的发射任务,充满了大量的新技术和新挑战,发射频率和任务复杂性都大幅提升。”周建平接受采访时说。这也将是一段非常辉煌的试验历程。11次任务的完成,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术。完成验证以后,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参与建造空间站,承担不少任务。例如,他们要多次进行复杂的出舱活动。届时,航天员可以利用机械臂协同完成载荷的在轨安装、调试、升级等工作。
实际上,在近地轨道建设空间站,就意味着需要掌握大型空间设施的建造技术和运营管理技术,具备强大的维护维修升级能力。航天员出舱和利用机械臂,都是重要的手段。
“一名航天员在舱内操作机械臂,一名航天员在舱外太空行走。无论是舱段转位、大设备的移动,还是航天员自身的移动,都可以通过机械臂完成。”周建平说,“空间站设计有两类机械臂,人机配合,让空间站建造维修成为可能。”
“往太空运送物资的成本非常高,进行物资循环利用并提高物资循环利用率,是世界载人航天关注的重大技术问题。”周建平说。
通过新的技术支持,中国航天员在空间站的补给将得到更好保障。此前我国航天员在轨飞行的最高纪录是33天,航天员生存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留,空间站设计了完整的可再生生命保障系统。电解制氧时产生的氢气与航天员呼出的二氧化碳,将通过化学反应生成氧气,这也能够降低氧气的补给需求。
空间站如此庞大的系统,需要强有力的电力保障。空间站的电源系统包含两对“翅膀”——单翼翼展约30米的柔性太阳翼。这个系统能够为空间站提供可靠、充足的不间断供电。此外,空间站将采用电推进技术作为空间站轨道维持的动力装置,这将显著降低空间站运行期间的推进剂补给需求。
空间站有何用?
在轨运行期间,将面向前沿科学探索、人类生存和太空活动,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动
空间站建成后,将是航天员的“太空之家”,也是科学研究的“太空实验室”。一流的太空实验平台,将为科学家们取得世界级的重大突破提供有力保障。
按规划,空间站将在轨运行10年以上。围绕地球运行期间,将面向前沿科学探索、人类生存和太空活动,支持开展大规模的空间科学实验、技术试验和空间应用等活动。
载人航天工程空间应用系统专家说,中国的空间站既是为中国科学家,也是为全球科学家提供的科学探索平台,通过空间站这个平台,有望涌现出更多科学成果,揭示宇宙的诸多奥秘。
空间站资源十分宝贵,经过科学且慎重的遴选,空间站上将搭载安装包括生物学、材料科学、基础物理、微重力、流体等类别相关的科学研究实验设施。
包括与空间站共轨飞行的巡天望远镜在内,空间站规划部署了密封舱内的十多个科学实验柜、舱外暴露实验平台。这些科学实验柜,每一个都可看成是一个小型的太空实验室,支持一个或多个方向的空间科学与应用研究。
具体来说,在人类生存方面,空间站将围绕人类长期太空生存和提高地面生活质量方面开展研究与应用。在太空活动方面,空间站支持开展遥科学技术、在轨组装与维修维护、人机联合作业等应用技术试验验证,增强人类的太空活动能力和在轨服务能力,拓展人类的活动范围。
在空间站中,航天员既是空间站的居民,同时也是被研究对象。例如,迄今有11名中国航天员出色地完成了6次载人飞行任务,同时也有效验证了航天员选拔训练技术以及健康、生活和工作三大驻留保障技术,为未来空间站长期飞行奠定了坚实基础,提供了强有力的技术支撑和保障。空间站时代,围绕航天员的科学与技术研究将继续开展。
“我们的目标是建设并运营国家级太空实验室,为空间科学研究与应用提供全面支持,推动我国空间科学研究进入国际先进行列,并不断将取得的先进科技成果转化应用。”中国科学院空间应用工程与技术中心主任高铭说。
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长期飞行,乘组定期轮换。未来将有不同类型的航天员,如飞行工程师和科学家入驻
目前,执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。我国第三批预备航天员选拔工作也将于今年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长期飞行,乘组定期轮换。轮换期间,最多可有6名航天员同时在空间站工作,完成交接后,前一个乘组乘坐载人飞船返回地球。
相比于此前我国载人航天飞行任务的约两年一次,空间站建造和运营期间每年有多次发射,需要航天员的类型、人数会更多。
目前,我国的航天员都是从现役空军飞行员中选拔,他们主要是航天驾驶员。空间站将开展太空科学实验,除了良好的身体素质这个共性要求外,未来需要不同类型的航天员,如航天飞行工程师和载荷专家(科学家)。飞行工程师执行对空间站的建造、维护维修等任务,科学家也就是载荷专家,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训练,也是航天员选拔与训练的一个主要方向。
首位进入太空的中国航天员杨利伟介绍,我国从2018年开始选拔第三批航天员,这次选拔在数量、种类、范围上都有所变化。不单单从空军飞行员当中选拔,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、大学。
空间站任务对航天员的能力也要求更多。未来,航天员在轨驻留的时间大大延长。目前中国航天员的最长纪录是在太空驻留1个月,将来会是3个月、6个月甚至更久。航天员的技术技能将发生很大变化。过去航天员在太空做的大部分是舱内实验,将来空间站建造阶段,航天员大量的工作要在舱外空间进行。
载人航天工程航天员系统副总设计师黄伟芬进一步解释,在空间站任务中,空间站舱段多、运行时间长,航天员每天需要把大量的时间用于站内维护和管理方面,还必须参与空间站组装、建造,进行空间站维护、维修和设备更换。同样,空间站任务中,航天员必须完成大量的空间科学实验、技术试验以及有效载荷操作,学科专业众多,跨度极大,对航天员的专业知识储备和科学素养提出了极高的要求。
执行过神舟十一号飞行任务的航天员陈冬说,空间站任务在轨飞行时间长,实验项目会更多,希望自己通过加强学习,成为科研型航天员,可以独立设计实验,“将来在太空再去亲手完成,感觉一定非常奇妙。”