中國空間站的技術特點—中國空間站有哪些特點和亮點
10月31日,夢天實驗艙發射任務圓滿成功。“夢天”與天和核心艙完成交會對接后,形成三艙“T”字基本構型,也標志著中國空間站建造進入收官階段。這座“太空別墅”長什么樣,有哪些亮點與作用,又是如何組裝建造的?南都大數據研究院與你一探究竟。
分五步走,中國空間站是這樣建造的
夢天實驗艙與天和核心艙完成交會對接后,形成三艙“T”字基本構型,也代表著中國空間站建造進入收官階段。中國空間站長什么樣?是如何組裝建造的?南都大數據研究院與你一探究竟。
中國空間站三大艙段的重量都超過20噸。其中,天河核心艙約16.6米長,內部活動空間約50立方米。問天實驗艙長17.9米,同樣擁有50立方米的空間可供航天員活動。本次發射任務的主角—夢天實驗艙重約23噸,配置了我國最大的具有二次展開功能柔性的太陽翼,可以為空間站提供14千瓦時的電能。
天和核心艙具備開展交會對接、轉位與停泊、乘組長期駐留、航天員出艙、保障空間科學實驗等能力,艙內配置有工作區、睡眠區、衛生區、就餐區、醫監醫保區以及鍛煉區,能夠為航天員工作和生活提供舒適良好的保障條件。問天實驗艙的主要任務是支持密封艙內應用和艙外試驗,存放航天員消耗品、空間站備品備件和補給貨物。按照設計,“問天”內裝載了8個實驗機柜,艙外暴露實驗平臺配置了22個標準載荷接口。此外,問天實驗艙與天和核心艙都設有可供3名宇航員生活起居的必要設施,“問天”的睡眠區采用了豎式睡艙,也就是說航天員會在里面“站”著睡覺。
資料顯示,中國空間站的組裝、建造主要分為五步。除了發射、對接相應的艙段與飛船外,還需要進行數次在軌轉位。例如,在夢天實驗艙發射前的9月底,航天員和地面工作人員協同操作,通過機械臂的協助,把問天實驗艙由天和核心艙前向對接口在軌轉位至右側停泊口,形成L形兩艙組合體。而在今年年底前,夢天實驗艙也將從天和核心艙前向對接口在軌轉位至左側停泊口,形成“T”形三艙組合體,完成中國空間站的基本構型建造。
中國載人航天工程副總設計師楊利偉在接受媒體采訪時表示:“開放合作是中國航天一直以來的態度。我們國家搞載人航天,對不同國家以及不同機構的大門是敞開的。空間站在最初設計時就考慮到國際間的合作,好多國家也在跟我們申請。”中國空間站的建造具有重大戰略意義,既能為我國的生命科學、生物技術等前沿學科的研究給予支持,提升綜合開發利用太空資源的能力,也將為未來的載人航天與深空探測事業提供巨大幫助,更是我國邁向航天強國的關鍵一步。
一系列功能更先進,中國空間站和國際空間站相比如何
今年年底,中國空間站建成后,將成為當前第二個在軌運行的空間站。相比國際空間站這個“前輩”,中國空間站有何特色?
國際空間站于1993年由美國、俄羅斯、11個歐洲航天局成員國(法國、德國、意大利、英國、比利時、丹麥、荷蘭、挪威、西班牙、瑞典、瑞士)、日本、加拿大和巴西共16個國家聯合建造。其中,美國研制試驗艙、離心機調節艙、太陽能電池陣等部分,俄羅斯研制多功能貨艙、服務艙、萬向對接艙等組件。截至發稿時,國際空間站在23年間(1998年—2021年)陸續發射、對接了18個艙段,艙內活動空間約388立方米,可供6—7位航天員長期駐留,13位航天員短期停留。
相比國際空間站這個“龐然大物”,由我國自主設計、研發與建造的中國空間站更小巧,但憑借后發優勢,在一系列功能上實現了反超。
首先,在太陽能發電上,國際空間站當前使用的是由美國研發的太陽能電池板,其發電效率不超過15%,而天和核心艙所裝載的太陽能帆板已達到30%。夢天實驗艙使用了更新型的太陽能電池板,發電效率更高達34%。
而在推進器上,中國空間站也處于領先地位。國際空間站采用化學燃料噴氣推進器,缺點是效率很低,比沖不超過460秒。比沖低意味著燃料消耗大,每年要用掉4噸多燃料。中國空間站天和核心艙搭載了四臺霍爾推進器。這是一種基于霍爾效應的特殊離子推進器,比沖能達到3000秒以上。以此換算,霍爾推進器的推進效率比化學燃料推進器高出近10倍。這也意味著中國空間站的推進器效率更高、狀態更穩定、更節約能源,其工作壽命也更長。
空間站機械臂轉位貨運飛船試驗動態模擬圖。來源:中國載人航天工程辦公室
此外,中國空間站也配備了更先進的機械臂。目前中國空間站裝配了兩臺機械臂,其中,天和核心艙攜帶的機械臂長10.2米,質量738公斤,有7個自由度,最大負荷25噸,遠超國際空間站的“加拿大臂2”。“問天”所配備的機械臂,精度也超過國際空間站上的同類型設備。
出品:南都大數據研究院
數據采集分析:陳澤然
制圖:何欣
數據來源:國家航天局、中國載人航天工程辦公室、中國航天科技集團五院、《天宮空間站關鍵技術特點綜述》,央視新聞、新華社等媒體報道
圖片來源:中國載人航天工程辦公室、中國航天科技集團五院、新華社等
統計截止日期:2022年10月31日