中國人的太空“新家”長啥樣——四大關鍵詞解讀天和核心艙
來源:新華網
發布時間:2021-07-08
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  4月29日,中國空間站天和核心艙在海南文昌發射場成功發射,我國載人航天工程開啟新的征程。

  這是2019年7月19日天宮二號目標飛行器自太空返回地球家園後,中國人在太空建造的“新家”。

  關(guan) 鍵詞一:太空母港 

  中國空間站以天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙為(wei) 基本構型。其中,核心艙作為(wei) 空間站組合體(ti) 控製和管理主份艙段,具備交會(hui) 對接、轉位與(yu) 停泊、乘組長期駐留、航天員出艙、保障空間科學實驗能力;問天和夢天實驗艙均作為(wei) 支持大規模艙內(nei) 外空間科學實驗和技術試驗載荷支持艙段,同時問天實驗艙還作為(wei) 組合體(ti) 控製和管理備份艙段,具備出艙活動能力,夢天實驗艙具備載荷自動進出艙能力。

  未來兩(liang) 年內(nei) ,中國空間站三艙飛行器依次發射成功後,將在軌通過交會(hui) 對接和轉位,形成“T”構型組合體(ti) ,長期在軌運行。組合體(ti) 在軌運行壽命不小於(yu) 10年,並可通過維修維護延長使用壽命。

  空間站作為(wei) 長期在軌運行的“太空母港”,其天然的高真空、微重力、超潔淨環境也可以充分用於(yu) 開展各類科學技術研究,推動科學技術進步。因此,空間站工程將產(chan) 生巨大經濟效益和社會(hui) 效益,已經成為(wei) 衡量一個(ge) 國家經濟、科技和綜合國力的重要標誌,受到各航天大國的高度重視。

  關(guan) 鍵詞二:太空“豪宅” 

  天和核心艙是中國空間站的關(guan) 鍵艙段,它就好比是大樹的樹幹,其他的艙段都會(hui) 安裝在它的接口上,如同大樹的根、枝、葉,不斷向外延伸。所以,天和核心艙有一個(ge) 龐大的軀體(ti) 和結實的身板。

  據航天科技集團五院空間站核心艙結構分係統主任設計師施麗(li) 銘介紹,核心艙的體(ti) 積非常大,長度比五層樓房還要高,直徑比火車和地鐵的車廂還要寬不少,體(ti) 積比國際空間站的任何一個(ge) 艙段都大,航天員入駐後,活動空間非常寬敞。此外,核心艙的重量相當於(yu) 3輛大客車的空重重量,同樣也超過國際空間站的任何一個(ge) 艙段。

  航天科技集團五院空間站係統副總設計師朱光辰曾經打過一個(ge) 非常形象的比喻:如果神舟飛船是一輛轎車,天宮一號和天宮二號就相當於(yu) 一室一廳的房子,而空間站就是三室兩(liang) 廳還帶儲(chu) 藏間,算是“豪宅”了。

  天和核心艙由節點艙,大、小柱段,後端通道和資源艙組成,發射升空後,將為(wei) 航天員提供太空科學和居住環境,支持長期在軌駐留,承接載人飛船和貨運飛船的對接停靠。它的設計壽命是15年,並可通過維修延長壽命。空間站構型極其複雜,艙體(ti) 多,不僅(jin) 各個(ge) 飛行器相當於(yu) 一顆顆“衛星”,而且各飛行器不同的組合,又變成了一個(ge) 個(ge) 新的航天器。比如,核心艙是一個(ge) 獨立的航天器,和載人飛船對接後,“哥兒(er) 倆(lia) ”又變成了一個(ge) 新的組合體(ti) ,相當於(yu) 一個(ge) 新的“航天器”,同樣,跟貨運飛船對接組合後也是如此。

  據航天科技集團五院空間站係統總體(ti) 主任設計師張昊介紹,天和核心艙的密封艙內(nei) 配置了工作區、睡眠區、衛生區、就餐區、醫監醫保區和鍛煉區六個(ge) 區域。不僅(jin) 能夠保證每名航天員都有獨立的睡眠環境和專(zhuan) 用衛生間,而且在就餐區配置了微波爐、冰箱、飲水機、折疊桌等家具家電,還配置了太空跑台、太空自行車、抗阻拉力器等健身器材,以滿足航天員日常鍛煉;還配了天地視頻通話設備,可以實現與(yu) 地麵的雙向視頻通話;此外,還有可以支持航天員收發電子郵件的測控通信網和相關(guan) 設備。

  關(guan) 鍵詞三:自主可控 

  國際空間站是目前在軌運行最大的空間平台,是一個(ge) 擁有現代化科研設備,可開展大規模、多學科基礎和應用科學研究的空間實驗室。它的規模大約有423噸,由美國、俄羅斯、加拿大、日本等16國聯合,先後經曆12年建造完成。

  中國空間站與(yu) 國際空間站有什麽(me) 不同?

  中國空間站由一個(ge) 核心艙和兩(liang) 個(ge) 實驗艙組成,在總體(ti) 規模上不及國際空間站,這主要是采用規模適度、留有發展空間的建設思路,既可以滿足重大科學研究項目的需要,又同時具備擴展和支持來往飛行器對接的能力。

  此外,中國空間站由我國自主建造,實現了產(chan) 品全部國產(chan) 化,部組件全部國產(chan) 化,原材料全部國產(chan) 化,關(guan) 鍵核心元器件100%自主可控。

  關(guan) 鍵詞四:長壽秘方 

  如同汽車在使用一定年限和裏程後要報廢一樣,空間站也沒有永久壽命,隻要使用,隻要有人居住、工作和進行科學實驗,就會(hui) 有損耗。那麽(me) 中國空間站的設計壽命如何,又采取了哪些措施來保證長期在軌穩定運行呢?

  據航天科技集團五院空間站係統副總設計師侯永青介紹:“中國空間站設計在軌飛行10年,具備延壽到15年的能力。為(wei) 了保證空間站在軌不小於(yu) 15年長壽命要求,我們(men) 從(cong) 設計伊始,就開展了長壽命、可靠性、維修性、安全性一體(ti) 化設計。具體(ti) 來講,就是以係統和產(chan) 品的長壽命和固有可靠性設計為(wei) 基礎,配合開展係統和產(chan) 品在軌故障診斷、處置預案設計、維修性設計,以實現長壽命、可靠性的既定目標。”

  空間站在太空中安家後,將麵對來自宇宙的各種威脅和挑戰,比如,原子氧、紫外輻照、真空、溫度交變、空間碎片以及微重力等等,這些危險元素可能會(hui) 造成空間站的材料性能衰退,或者誘發故障,從(cong) 而製約艙外電纜、表麵塗層、光學鏡頭等產(chan) 品和設備的使用壽命。

  為(wei) 了最大限度地減少損壞和傷(shang) 害,設計團隊想方設法讓空間站變得更結實、更強壯。“在天和核心艙主結構設計時,我們(men) 從(cong) 抗腐蝕、抗疲勞、抗斷裂三個(ge) 維度進行了綜合分析和評價(jia) ,從(cong) 材料選擇、結構設計、構型、參數設計等方麵進行了科學優(you) 化的設計,並從(cong) 材料到構件到艙段都進行了仿真驗證,以確保長壽命。”施麗(li) 銘介紹說。

  為(wei) 了應對空間碎片等“勁敵”的攻擊,天和核心艙熱控分係統針對長壽命可靠性問題,為(wei) 空間站安裝了兩(liang) 條相當於(yu) “大動脈”的管子——熱管輻射器,以便減少流體(ti) 管在外暴露的麵積,大大降低被空間碎片擊穿的風險。

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