观察者网

中国空间站建设拉开大幕 国际空间站垂垂老矣

责任编辑:陈思佳 来源:观察者网      2021-04-29 23:21:36

(观察者网讯)4月29日11时许,搭载空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭,在我国文昌航天发射场发射升空。随着天和核心舱与火箭成功分离,进入预定轨道,之后太阳能帆板两翼顺利展开且工作正常,发射任务取得圆满成功。

此次任务的成功,也标志着中国空间站在轨组装建造全面展开,为后续关键技术验证和空间站组装建造顺利实施奠定了坚实基础。

尽管中国空间站的建造工作要晚于国际空间站,但中国空间站也具备后发优势,不仅功能毫不逊色于国际空间站,同时还针对国际空间站的经验作出了大量改进,使用多项全新的技术。预计中国空间站将在2022年底完成在轨建造,设计的在轨寿命不小于十年,可通过航天员的维护修理和载荷设备的更换延长在轨时间。

与此同时,目前唯一在轨的国际空间站已经步入“寿命晚期”。尽管美国希望能延长国际空间站的使用时间,但随着俄罗斯表现出退出国际空间站项目的意向,其前景将更为艰难。因此外媒对于中国空间站的建设表现出高度关注,有外媒还指出,建成后的中国空间站可能在未来成为唯一在轨空间站。

4月29日天和核心舱发射成功(图自:澎湃影像

国际空间站“垂垂老矣”

目前唯一在轨的空间站只有国际空间站,这是由俄罗斯、美国、加拿大、欧洲及日本等国合作建设的,而中国则长期被禁止加入其中。因此中国的天和核心舱发射成功迅速吸引了外媒的关注。

美联社、路透社等外媒第一时间报道了天和核心舱发射成功的消息,将此次发射成功视作是中国太空探索计划的一个重大进展,为中国建造大型永久性空间站规划奠定了基础。

外媒的报道还指出,其他国家很愿意参与中国空间站项目,欧洲国家和联合国预计将在中国建成的空间站上开展实验合作。而美国航天局则先要得到国会的批准才可能接触中国空间站项目。

美联社报道天和核心舱发射成功

美国有线电视新闻网(CNN)等外媒也很自然地将中国空间站与国际空间站进行了比较。外媒指出,由于国际空间站预计将在2024年后退役,因此届时中国空间站可能将成为唯一在轨空间站。

而“垂垂老矣”的国际空间站,其未来依然扑朔迷离。CNN称,美国国家航空航天局(NASA)有意把国际空间站沿用至2028年以后,为深空任务提供帮助,但这将需要美国与其他潜在用户分摊每年11亿美元的运营成本,无疑为其前景蒙上一层阴影。

美国海军战争学院国家安全事务教授戴维·布巴赫(David Burbach)则认为,商用化可能是国际空间站的一条出路,但理论上来讲不太可能出现买家,这意味着国际空间站最终可能要被放弃,就像当年的和平号空间站一样。

但布巴赫同时指出,政治因素可能将很大程度上影响国际空间站的未来,由于未来的太空项目已经很难指望美俄合作,美国也不太可能会在对华太空合作方面“软化”,因此在中国建成自己的空间站后,美国恐怕不会放弃自己“在地球轨道上的永久存在”。

CNN还提到,在中国空间站建成并投入运行后,中国将拥有自己的轨道空间实验室,而这是其他国家都不具备的。

而俄罗斯对于太空计划的安排,更是令国际空间站的前景愈发艰难。俄罗斯国家航天公司总裁德米特里•罗戈津已经证实,在国际空间站运行20年后,俄罗斯将退出这个日渐老化的在轨科研站。

中国空间站预计今明两年完成建造

随着天和核心舱发射成功,中国载人航天三步走战略的第三步,即空间站建造,也进入了关键时期。

中国载人航天工程办公室主任郝淳在接受@央视新闻 采访时介绍,我国空间站建造分为空间站关键技术验证和空间站建造两个阶段实施,预计今明两年全部完成。

天和核心舱舱体(视频截图,下同)

这两个阶段各规划了6次飞行任务,其中的关键技术验证阶段的第一次任务,就是长征五号B首飞任务,已于去年圆满成功。今年,还要实施关键技术验证阶段的5次飞行任务。其中就包括此次天和核心舱的发射,以及未来将分别实施的天舟二号货运飞船和神舟十二号飞船的发射。

今年9月和10月,我国还将分别实施天舟三号货运飞船和神舟十三号载人飞船的飞行任务,其中神舟十三号载人飞船上将有3名航天员组成飞行乘组,将在轨驻留6个月,这也是今后航天员乘组在轨驻留时间的常态。

到2022年底,我国的空间站即将完成在轨建造,转入后续的应用与发展阶段,空间站设计的在轨寿命不小于十年,通过航天员的维修维护和设备载荷的更换还可以延长空间站的在轨时间。

航天员飞行乘组积极备战

空间站的建造任务已经全面展开,航天员则是。据郝淳介绍,已经选定的4个航天员飞行乘组正按照计划,同步开展相关训练。

此前我国的两批航天员在执行任务时的身份主要为驾驶员,为了满足空间站阶段对航天员操作的要求,在第三批航天员的选拔中,丰富了航天员乘组的类型,增加了工程师、载荷专家两类航天员。

郝淳表示,第三批18名航天员,其中包括一名女航天员,已经开始训练。据载人航天办介绍,后续还将根据任务情况,开展下一批次航天员的选拔。

在后续的选拔当中,会扩大候选航天员的选拔范围,可能有更多的高等院校和科研院所,乃至其他有志于航天事业的科技人员,都有可能加入到航天员的队伍。

航天员活动演示

关于航天员的太空任务及轮换问题,中国航天科技集团五院总体设计部空间站总体研究室主任王为在接受@中国新闻网 采访时表示,4个航天员乘组的在轨停留时间会有一个循序渐进的过程,最终大概会停留半年左右。即上一个航天员乘组在太空待半年,下一组航天员上来、交接班形成轮换,实现连续的空间站驻留。

航天员在天上,一方面是会辅助开展相关的科学实验,包括自身在太空生活的相关实验研究。另一方面,航天员也会进行出舱活动,辅助空间站的相关建设工作。

王为还表示,有了空间站这个长期支持人员驻留的平台,以后普通的老百姓就可以通过各种方式进入太空。随着以后太空旅游、商业航天的发展,大家可能有机会到空间站上住一住,看一看太空风景。这也是我们从事载人航天的梦想,能够给大家提供一个“太空家园”。

中国空间站究竟长什么样?

据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,包括1个核心舱和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、基础物理等多方面的科学实验。

此次发射的核心舱全长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。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。

空间站结构

另外两个实验舱分别以“问天”和“梦天”命名。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。两个实验舱还配备了航天员出舱活动专用气闸舱、小型机械臂、货物专用气闸舱等支持货物、载荷自动进出舱,需要的时候,还可以执行对整个空间站的管理和控制。

空间站也具备进一步扩展的条件。周建平介绍,,三个舱是基本构型,实际上还可以发射第四个舱与之对接。把第四个舱做成进一步可扩展的,即再加上新的对接机构或者停泊机构以后,还可以发射第五舱、第六个舱跟它对接,我们做到180度,所以它这状态构型都是不断变化的。

“而且我们也留了安装载荷的挂点、平台等,今后我们去建造,不断地适应新的科学需求,以及技术需求,这也是过去从来没有过的。”周建平说。

中国空间站将使用多项新技术

中国的载人航天工程从开始就坚持独立自主发展,空间站无论从构型、能源、保障还是在轨推进技术上,都有突出的特点和优势。

据周建平介绍,能源是空间站运行的关键,也是中国空间站重要的创新点。中国空间站的光伏系统具有30%多的光电转化效率,比以前建造的空间站效率要高得多,所以中国空间站单位质量对应的供电能力,要比其他空间站的应该要高得多。

独特的再生生保技术也被首次应用到空间站上。中国空间站上有冷凝管冷凝干燥组件,能够把水汽收集起来,然后通过净化装置,很复杂的一套净化装置,把它处理成可供食用和制氧用的再生水。这种水的卫生标准非常高,人可以饮用。

天和核心舱官方宣传视频截图

空间站长期在轨运行,需要动力推进、调整,而中国空间站则使用了独创的电推进系统。周建平说,我国采用的电推系统比冲高(比冲代表消耗单位推进剂获得的总冲量),相当于常温推进剂的5倍,这意味着可以少消耗很多推进剂。他表示,经济性将是中国空间站一个很突出的特点和优势。

此外,天和核心舱使用的柔性太阳翼,也是中国航天迄今为止最大最复杂的。这对“翅膀”单翼展开达12.6米,单翼面积67平方米,刷新了中国航天器的记录,发电功率可达9千瓦;但同时,单块电池片不到指甲盖厚,如同纸片,展开前就像书本紧紧压在收纳箱里,厚度仅为刚性太阳翼的1/15。

中国空间站起步虽晚,但有后发优势 

中国空间站的建设时间比国际空间站晚,体积也比国际空间站小一些,但中国空间站的技术具有后发优势。

据王为介绍,中国选择规模适度的空间站,是充分借鉴国外发展经验,但中国空间站使用的信息电子技术已实现更新换代,软件规模更大,更多功能不是通过硬件来实现,而是通过软件、自动化的手段去开展。

在空间站建造完成后,中国还会单独发射“巡天”望远镜,与空间站保持共轨飞行状态。王为指出,“巡天”望远镜采用的模式也是一种创新,飞行器和空间站长期共轨飞行,短期停靠在空间站上进行维修维护,实现推进剂的补加和加油。如此一来,中国空间站类似于一个“太空母港”。 和平号空间站和国际空间站目前还没有这种模式。

在安全性和舒适性方面,中国空间站也充分借鉴了国际空间站的经验。中国空间站系统总设计师杨宏在接受《中国航天报》采访时介绍,失压、失火等问题是空间站面临的重大风险,研制团队对此做了大量功课,针对能想到的风险做了详尽的预案。

杨宏表示,研制团队针对国际空间站出现的泄漏问题进行了充分的举一反三,中国空间站配备了一套撞击打击预防系统,能够对空间碎片进行定位感知,通过对空间站实施升轨或者降轨,对空间碎片进行规避。

舱内空间

针对防失火问题,舱内所有的材料都采用阻燃材料,对高压用电也进行了严格控制。如果发生重大险情,航天员紧急撤离和快速撤离模式可立即启动,帮助航天员在5分钟内快速逃离危险区。

在舒适性方面,中国空间站可满足乘员轮换期间短期达6人的居住条件,并通过加隔振器的方式有效过滤掉了噪声,使工作区的噪声从71分贝降到了58分贝,睡眠区从58分贝降到了49分贝。对比国际空间站“工作区72分贝,睡眠区55分贝”的噪声参数,杨宏对中国空间站的噪声处理结果很满意。

从航天大国迈向航天强国的重要标志

1992年9月21日,中国载人航天工程明确了“三步走”的发展战略。2020年5月,长征五号B运载火箭的成功首飞,正式拉开我国载人航天工程第三步任务的序幕。而这一次的天和核心舱发射成功,则标志着中国空间站在轨组装建造全面展开,为后续关键技术验证和空间站组装建造顺利实施奠定了坚实基础。

郝淳表示,中国的空间站完成了在轨建造,也标志着我们国家航天技术发展到了一个新的高度,也是我们国家的航天,从航天大国迈向航天强国的一个重要标志。利用我们国家的空间站,我们规划了一大批比较前沿的,覆盖空间科学、空间技术的各个领域的一大批空间科学研究的一些载荷。

“预计再通过我们空间的运营将会产出一大批具有世界先进水平的,有显示度的空间科学的研究成果和技术应用的成果。 ”郝淳说。

本文系观察者网独家稿件,未经授权,不得转载。

责任编辑
陈思佳

陈思佳

分享到
专题 > 航空航天
航空航天
小编最近文章
中国空间站建设拉开大幕 国际空间站垂垂老矣
持续30多秒!这一镜头,引台媒关注
再砸1.8万亿!这回准备对富人开刀
赵少康表态不参选国民党主席
世卫首席科学家:印度实际感染人数可能高达5亿
风闻·24小时最热
网友推荐最新闻
相关推荐
切换网页版
下载观察者App
tocomment gotop