
人类现在共有四代空间站,我国要制作的是一个适当于第三代空间站水平的天宫空间站,总巨细在80-100吨级,有潜力扩展试验舱成100+吨级,估计在2022年完结,寿数十年,亦可经过保护延期。
比较而言,它比起现在420吨级的第四代空间站国际空间站确实要小一圈,但天宫关于我国而言现已是最佳计划。
先从简述前三代空间站前史和特色说起。
1.底子布景
上世纪60年代末,苏联在登月项意图竞赛中落败于美国后,便掀起了新一波的竞赛:空间站制作。长时刻以来的载人航天试验、尤其是阿波罗登月的成功,验证了人类可长时刻生计在太空中的可能性。在想象中,经过树立长时刻驻人的空间站,能轻松完结掩盖全球的军事侦查乃至潜在的作战意图。苏联所以将航天开展重心押在长时刻可驻人空间站,可发射大型使命的质子系列火箭也彻底老练。
2.榜首代和第二代空间站
早在美国还在进行阿波罗登月的1971年,苏联便把极度军事隐秘的礼炮一号(Salyut)送入太空,并在后续项目中测验装载兵器。
在1971-1982年期间,苏联合计发射了9个重达18-20吨的空间站,其间7个取得成功,技能上分为两代。
榜首代为试验飞翔器性质,仅有一个对接口,意味着一次仅能对接一艘飞船,我国的天宫一号和二号也是相似功用。它们首要用来验证交会对接、出舱行走、长时刻在轨驻留等试验,用完就没有太大含义了。
第二代为长时刻驻留空间站,此刻现已带有两个对接口,可一次对接两艘飞船。其间,三个军用的礼炮空间站还进行了隐秘的兵器试验,例如在礼炮三号上安装了图-22轰炸机自卫航炮作为进犯兵器,无法因为无法处理兵器发射时导致的旋转问题被逼抛弃。
苏联的第二代空间站现已适当强壮,礼炮6和7号都迎来了巨大成功。
在苏联压力下,美国方面也决然转向空间站制作,因为巨大登月火箭土星五号的存在,他们只需将其间一级(Saturn IV-B)改装成空间站结构,即可一次性发射超大空间站进入太空,比起苏联的单模块空间站具有巨大的优势。
在1973年5月14日,美国经过一枚土星五号运载火箭,将巨大的天空试验室送入太空。它重约80吨,内部体积到达了368立方米,大约适当于一栋120平的房子飞在空中,前后接待了三批宇航员,载人使命于1974年2月8日完毕,使命十分时刻短,随后天空试验室被关闭,于1979年7月11日回来地球大气层焚毁。
从性质来讲,天空试验室仅有一个对接口,也归于榜首代空间站。这也契合它的定位,很大程度上是赶鸭子上架为了应对苏联压力上马的。无论是火箭仍是空间站都极端贵重,载人飞船仍是阿波罗登月飞船,太贵了,即就是财大气粗的美国也无力以该火箭坚持空间站的作业。
3.第三代空间站
但苏联方面则继续开展第三代空间站作为载人航天的接连。
天空试验室使命周期内,苏联刚好处在礼炮2号无法运用、世界-557刚刚失利、礼炮3号没有发射的阶段。在政治和军事压力下,苏联官方提出了更新一代大型空间站的使命,第三代空间站于1976年开端证明,正是平和号空间站的前身。
平和号的最大特色是模块化拼装,这在某种程度上预示着空间站制作需求经过近地轨迹调集的方法完结,降低了每次航天发射的载重需求,每一个模块也能够在确保接口共同的情况下具有彻底不同的独立功用。计划中的平和号中心舱,也由礼炮7号晋级而来,更新了太阳能阵列(从硅材料到镓)、新式核算设备、添加接驳坞站到6个等,总重晋级到20.4吨,宇航员活动的加压空间到达90立方米,火箭能够彻底满意需求。在随后10年内,经过一系列重要使命,平和号逐步完结了主体的树立,期间苏联崩溃,新树立的俄罗斯从头康复了与美国的航天协作,平和号也因为和美国航天飞机计划协作而修改了必定制作计划(原计划对接苏联暴风雪号航天飞机),新增了光谱号、对接舱和天然号三个舱段,全貌看起来大约这个姿势。
建成后的平和号成为了一个环绕中心舱制作、总重129.7吨、350立方米内部加压空间的庞然大物,作业在间隔地球上空400千米高处。因为对接舱的存在,平和号能够直接与美国的五架航天飞机对接(其实就是亚特兰蒂斯号7次,发现号1次,猛进号1次),假如考虑到航天飞机本身分量,整个空间站的最大分量能够高达249吨。期间,先后有31艘联盟载人飞船(其间1次为新式联盟TM飞船无人测验)和62艘前进号货运飞船对接平和号,取得了巨大成就。
平和号空间站是礼炮号系列空间站的技能结晶,作为国际空间站发射前全球最重要的空间站,也是仅有的第三代空间站,它奠定了多舱模块化拼装、积木式结构方法树立长时刻可驻留空间站技能的开展,将主体结构、动力操控办理体系、轨迹和姿势操控体系、核算机体系、环境与生命坚持体系、宇航员日子与作业区域、载人和货运驳接、出舱行走和气闸舱、科学研讨等模块优化布局糅合或排列在不同舱段内,功率大大提高。
平和号完结了83.2%生命周期内驻人(4592/5519天),合计接收了来自12个国家的135名宇航员在此作业与日子,他们完结了78次出舱行走并完结海量试验,这些数据方针都远超此前一切载人航天使命的总和。于此一起平和号上的宇航员也成为研讨人体航天医学的最佳数据来历,在使命周期内,平和号有多人发明了单次滞空记载,人类前史上三次到达或超越一年的记载均来自平和号空间站宇航员:Valeri Polyakov滞空438天,Sergei Avdeyev完结380天,Vladimir Titov和Musa Manarov完结365天。
这说明第三代空间站现已满足强壮,能完结绝大多数空间科学研讨和运用功用,我国的天宫也是这个思路。
4.第四代空间站
90年代初,跟着苏联崩溃、俄罗斯建国,平和号成为了两个超级大国航天平和协作的关键。在苏联计划开展下一个平和号空间站时,美国也在计划开展自家的自在号空间站(Freedom)。俄罗斯独立后,二者的空间站计划一拍即和,决议共建一个空间站,一起承受世界上首要国家参加的请求,这个计划就是自1998年作业到今日的国际空间站,它现已是个规范的第四代空间站。比较较第三代空间站,桁架结构的运用则使得整个空间站结构更大、功用愈加杂乱。跟着平和号的陨落,国际空间站成为整个人类载人航天的宠儿。
国际空间站的制作比起平和号杂乱许多,它需求的组合部分更多,功用要求更强。能够从制作进程显着看出,桁架质量乃至超越了一般舱段。自从1998年11月20日俄罗斯发射榜首个首要舱段曙光号起,一直到今日仍在进行制作进程,首要制作进程由美国的航天飞机计划完结。因为大型结构的运用,它绝大部分部分制作乃至只能由航天飞机完结,但是航天飞机极端贵重,均匀每15亿美元一次使命!
时至今日,国际空间站现已生长为一个宽109米、长73米、高20米、重达419吨、内部容积916立方米的空间巨无霸,适当于一栋七层楼高的小型体育场。自从2000年11月2日初次载人使命以来,它现已接连坚持了19年载人飞翔,驻守国际空间站的宇航员被叫作远征队(Expedition)成员,每批坚持在6位。现在国际空间站还有每年8次左右货运对接和4次左右载人对接,一个批次的宇航员停留时刻大约半年左右。
20年来的作业,国际空间站完结了数不清的科学试验,为人类科技前进和航天技能开展做出了巨大贡献。它是人类载人航天的最高技能表现,也孕育了各个国家的各种载人航天相关用具,例如美国的航天飞机(载人/货运)、龙飞船(货运)、龙-2飞船(载人)、天鹅座(货运),俄罗斯的前进号(货运)和联盟号(载人),欧盟的ATV(货运),日本的HTV(货运)。它的特别环境也促进了国际上关于地理观测、对地遥感、航天医学、植物育种等多方面技能的快速前进,成为一个绝无仅有的科研渠道。现在它仍然处在很好的运营状况,除役时刻在逐步延期。
5.我国天宫和国际空间站为什么规划的详细计划不同?
能够早年文显着感觉到空间站的开展进程有以下特色:
a.相关于榜首和二代空间站,第三代空间站现已是一个十分大的跨过,全方位的。第四代空间站确实能够依靠桁架式结构做到更大更强,但并没有巨大的优势。详细的差异前文介绍过了。
b.大型空间站往往需求愈加强力的运载用具,国际空间站离了极端贵重的航天飞机是底子不可能建成的,但这也导致它的制作费用爆增,20年来总费用超越了2000亿美元!我国现在最强的长征五号与质子K是同一等级火箭,不足以制作大型桁架式的结构(体积问题),或许强行改第四代空间站计划制作费用将是个地理数字;
c.国际空间站的运营费用现已极高,例如国际空间站终年坚持6人在轨生计,半年左右进行轮换。现在俄罗斯联盟号载人飞船是仅有运载工具,一张船票就需求8100万美元,太贵了!而坚持作业也需求许多货运飞船前往,费用极端昂扬。每年单美国就需求花费15亿美元预算在国际空间站,这个价格底子满足我国完结嫦娥探月工程。
因此,关于我国而言,挑选树立一个第三代空间站现已满足完结绝大部分使命方针。长时刻坚持3人在轨作业,用现有的长5(重型制作作业)、长7(天舟货运飞船)和长2F(神舟载人飞船)火箭即可支撑,性价比明显要高许多。假如顺畅,2020年开建,2022年就可建成并投入不亚于10年的运营。
实际上,天宫空间站计划也很灵敏。在作业中,天宫空间站将同一个光学舱段共轨飞翔。该光学舱是一个十几吨的大型巡天望远镜,在许多方针上都挨近乃至超越哈伯太空望远镜,视场角是哈勃的300多倍。这种计划减少了对望远镜的搅扰,一起假如望远镜出相似哈勃从前的质量上的问题时,也便利保护晋级。
一起,中心舱还保有备用对接口等,如有需求能够将天宫空间站进一步晋级成更大版别。这些规划理念是十分先进有用的。
我国航天仍然处在追逐阶段,有太多当地需求花钱,即使再怎样多快好省也要防止航天人“巧妇难为无米之炊”的困境,天宫空间站坚持一个超高性价比制作和运营计划,关于我国是最优解。
我从前做过一个空间站的live解说,感兴趣能够听听:(仿制链接)
https:///lives/837682828706746368