<form id="1tbf9"><nobr id="1tbf9"></nobr></form>

          <address id="1tbf9"></address>

            <address id="1tbf9"></address>

                    <form id="1tbf9"></form>

                    專題
                    首頁  >  專題活動  >  精彩內容推薦

                    筑夢航天丨深度揭秘航天空間站,你想知道的都在這里!

                    來源:中國數字科技館
                      2021年4月29日11時23分,長征五號B大型運載火箭成功將載人航天工程空間站“天和”核心艙精準送入預定軌道,“天和”核心艙的發射,意味著空間站建設拉開了帷幕。兵馬未動,糧草先行,5月29日晚8時55分,長征七號運載火箭將天舟二號貨運飛船送入太空,為后續即將升空的神舟十二號載人飛船計劃提前做好了準備。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                     ?。ù钶d著中國空間站天和核心艙的長征五號B遙二運載火箭,在我國文昌航天發射場點火升空)
                      2022年,我國還將先后發射“問天”實驗艙I、“夢天”實驗艙II與“天和”核心艙依次對接,從而建成我國第一座空間大廈。
                      一、太空“大三居”
                      我國建造的第一座空間站“天宮”,沒有走美蘇先建造單艙式,再建造多艙式空間站的老路,而是一上來就建造多艙式空間站。它采用以“天和”核心艙、“問天”實驗艙I和“夢天”實驗艙II三艙為基本構型,是太空“大三居”。
                      這三個艙每個質量都是20噸級,依次發射成功后,將在軌通過交會對接和轉位,形成水平對稱的T字構型,即“天和”核心艙居中,“問天”實驗艙I和“夢天”實驗艙II對接于兩側。
                      其中,核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段,具備交會對接、轉位與停泊、乘組長期駐留、航天員出艙、保障空間科學實驗能力。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                     ?。▓D表:中國空間站未來結構示意圖。(新華社記者 曲振東 編制))
                      “問天”和“夢天”實驗艙均作為支持大規模艙內外空間科學實驗和技術試驗載荷支持艙段。同時“問天”實驗艙還作為組合體控制和管理的備份艙段,具備成員出艙活動能力;“夢天”實驗艙則具備載荷自動進出艙能力。
                      “天宮”空間站在軌運行壽命不小于10年,通過維修維護延長使用壽命,預計可以工作15年。它能長期載3人,半年一輪換。每個乘組2~3人。由于輪換時間6~10天,所以空間站最多有6個人。
                      另外,在發射了3個艙后,我國還將發射與“天宮”空間站共軌飛行的“巡天”光學艙。它將搭載2米口徑的巡天望遠鏡。這臺望遠鏡的分辨率與美國“哈勃空間望遠鏡”相當,但視場角是后者的200多倍,可在大范圍巡天科學研究方面顯身手。如果在軌10年,可以對40%以上的天區,約17500平方度天區進行觀測。
                      “巡天”光學艙用于研究天體形成與演化,包括恒星、星系、行星、黑洞及類星體等形成及演化規律;研究暗物質暗能量,通過引力透鏡效應觀測星系微弱變形效應;研究宇宙學,重構早期宇宙密度攝動。
                      我國空間站系統的一大創新就是,“巡天”光學艙在需要時可與“天宮”空間站主體對接,開展推進劑補加、設備維護和載荷設備升級等活動。
                      二、核心作用大
                      最先發射“天和”核心艙對建造“天宮”空間站至關重要。它全長16.6米,發射質量22.5噸,是未來空間站的管理和控制中心。它可支持3名航天員長期在軌駐留,支持開展艙內外空間科學實驗和技術試驗,是我國目前研制和發射的最大航天器。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                      (這是展出的空間站核心艙實物(工藝驗證艙)。新華社記者梁旭攝)
                      “天和”核心艙的體積非常大,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,體積比目前在軌飛行的“國際空間站”的任何一個艙位都大,所以航天員入駐后,活動空間非常寬敞,可讓航天員在太空中更加舒適的長期生活。由于核心艙在設計上比過去有了很大突破,所以供航天員工作生活的空間可達50立方米。對接上兩個實驗艙后,空間站整體空間可達110立方米。
                      此外,核心艙的重量相當于三輛大客車的空重重量,同樣也超過“國際空間站”上的任何一個艙段。如果此前發射的“神舟”飛船是一輛轎車,天宮一號目標飛行器和天宮二號空間實驗室就相當于一室一廳的房子,而“天宮”空間站就是三室兩廳還帶儲藏間,算是“豪宅”了。
                      “天和”核心艙是空間站組合體控制和管理的主份艙段,具備交會對接、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。它用于統一管理和控制空間站組合體,支持實驗艙、載人飛船和貨運飛船等飛行器與其交會對接和在軌組裝,提供航天員生活和工作場所,具備接納航天員長期訪問和物資補給的能力,同時支持部分學科的科學研究,配置大機械臂,具有氣閘艙功能。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                     ?。ㄟ@是展出的空間站核心艙實物(工藝驗證艙)。新華社記者梁旭攝)
                      今年將用“天和”核心艙對空間站組裝建造、艙外操作、航天員長期駐留等空間站關鍵技術驗證。飛行驗證結束后,將對它及空間站建造技術進行全面評估,滿足要求后,2022年開始先后發射兩個實驗艙對接,開始進行空間站的全面建造,2022年竣工。
                      我國空間站預留擴展接口和擴展支持能力,在三艙構型基礎上具備對接擴展艙段的能力,根據空間科學研究、空間應用和國際合作的需要,適時進行擴展,由T字構型擴展成干字構型。
                      三、艙內很舒適
                      “天和”核心艙由節點艙、生活控制艙(包括大柱段和小柱段)、后端通道和資源艙組成。其最大直徑4.2米(大柱段),最小直徑2.8米(小柱段)。發射升空后,它可為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???。
                      節點艙有3個對接口和2個停泊口,可對接2個實驗艙、2艘載人飛船。還充當了氣閘艙的作用,供早期出艙。其前向接口與生活控制艙相連,左右兩個方向專門用于“問天”和“夢天”實驗艙的停泊,軸向和對地向對接口主要用于飛船的對接或停泊。
                      生活控制艙分小柱段和大柱段,能夠提供三名航天員生活、工作空間以及配套支持系統。小柱段有三個睡眠區,每名航天員都有一個獨立的睡眠區,還有衛生間。大柱段是乘組工作、控制、鍛煉和休閑的地方。艙內有空間站統一控制系統、廚房、衛生間、科學儀器、通信設備、計算機系統、消防系統和空氣處理系統等,這當然包括空調和WiFi等,因此環境非常舒適。
                      在密封的生活控制艙內,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區域。其中在就餐區配置了微波爐、冰箱、飲水機和折疊桌等家居,在鍛煉區配置了太空跑臺、太空自行車和抗阻拉力器等健身器材,以滿足航天員日常鍛煉。
                      此外,艙內情景照明可由手機APP控制。說到手機,核心艙不僅配上了,可以實現在軌航天員之間通話和天地通話;還配了天地視頻通話設備,可以實現與地面的雙向視頻通話;此外,也有可以支持航天員收發電子郵件的測控通信網和相關設備。中國的“太空之家”真是太舒適、太便利了!
                      資源艙是非密封艙,為空間站提供電力、推進燃料等必需資源。末端接口對接用于對接“天舟”貨運飛船,以接收太空快遞。
                      四、采用新技術
                      “天和”核心艙采用了不少新技術。例如,在小柱段外圍配置有一部承載力達25噸的10米長“七自由度大型空間機械臂”。它首尾兩端配置相同,可經由在空間站外壁布置的“電力數據抓取夾具”,實現機械臂在艙體表面的爬行移動。無論是艙段轉位、大設備的移動,還是航天員自身移動,都可用該機械臂完成,是中國空間站組裝建造、運營管理、維護服務和空間應用的核心裝備,是輔助航天員工作的“最佳助理”。
                      為了讓航天員實現更久的在軌停留,“天和”設計了完整的可再生生命保障系統。航天員呼出的水蒸氣會通過冷凝水方式回收,排泄的尿液也會回收凈化,重新作為飲用水和生活用水使用。電解制氧時產生的氫氣與航天員呼出的二氧化碳,將通過化學反應生成氧氣,這也能夠降低氧氣的補給需求。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                      核心艙采用了大面積可展收柔性太陽電池翼,雙翼展開面積可達134平方米,這是我國首次采用柔性太陽電池翼作為航天器的能量來源。與傳統剛性、半剛性的太陽電池翼相比,柔性翼體積小、展開面積大、功率重量比高,單翼即可為空間站提供9千瓦的電能,在滿足艙內所有設備正常運轉的同時,也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。
                      比起傳統的剛性、半剛性太陽電池翼,柔性翼全部收攏后只有一本書的厚度,僅為剛性太陽翼的1/15?;宀捎贸⌒洼p質復合材料,對用來防護空間環境的膠層的涂覆厚度也進行了嚴格控制。
                      核心艙上的另一個創新是,除了配備了常規的化學能軌控發動機和姿控發動機外,額外配置了四臺大功率霍爾電推進發動機,其效率比化學能發動機高幾倍,可有效節省核心艙自帶推進劑的消耗,減少用貨運飛船為空間站補給燃料的壓力。
                      由此可見,“天和”核心艙的發射和運行,為后續空間站的建造奠定了堅實基礎。
                      五、有時代特征
                      “天宮”空間站具有鮮明的中國特色和時代特征,采用轉位機構和機械臂結合,進行艙段轉移、對接,在航天員和機械臂協同下,可以完成復雜艙外建造和操作活動??臻g站靠力矩陀螺進行姿態控制,即利用動量交換原理,通過改變角動量方向來產生控制力矩。其優點是精度和可靠性很高。
                      2022年發射的2個實驗艙都能單獨飛行,各配置了1個小型機械臂,與核心艙對接后可對核心艙功能予以備份和增強,用于科學實驗和技術試驗,都支持航天員長期在軌駐留。
                      “問天”實驗艙I兼有組合體控制與應用實驗功能,主要任務是支持開展密封艙內專項實驗和艙外試驗,備份核心艙部分平臺功能,存放航天員消耗品、空間站備品備件和補給貨物。它配置了主份氣閘艙,支持航天員出艙活動。該實驗艙是主要的艙內實驗場所,擁有最多的通用科研載荷空間。
                      “夢天”實驗艙II的主要任務是支持密封艙內應用和艙外試驗,配置貨物專用氣閘艙,在航天員和機械臂配合下,支持載荷和設備自動進出艙。它加長了增壓工作艙,其多功能實驗艙的貨物氣閘艙更是匠心獨具。
                      2022年對接在核心艙的兩個實驗艙,在短桁架上裝有4個2對柔性太陽電池翼。它們比核心艙上的太陽電池翼更大,每個單翼翼展約為30米。也采用“三結砷化鎵電池”,光電轉換效率達到了30%以上。每個功率20千瓦,總功率可達80千瓦。加上核心艙電池翼發電,空間站總功率可達100千瓦以上,從而能很好滿足空間站的需求。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                     ?。▓D表:我國計劃2022年前后建成可載3人的空間站,新華社記者 肖瀟 編制)
                      我國空間站達到世界第三代空間站水平,屬于經濟適用型,特點是起點高,效益高,技術新,保障強。雖與國外的和平號、“國際空間站”相比,我國的規模相對較小,但從建造成本和應用效益的角度綜合分析,這是符合中國國情和實際需要的理性選擇。我國既不貪大求全,但又規模適度,與“國際空間站”相比,我國空間站載荷支持效率更高,可提供多種標準接口,有望取得較高的工程應用效益。
                      六、應用條件好
                      我國空間站運行于傾角41~42°、軌道高度340~450千米的近圓低地球軌道,約90分鐘繞地球一圈,采用近似三軸穩定對地指向。其軌道完全脫離了地球大氣,處于地球電離層F2層,適于開展巡天類空間天文觀測和特定空間物理研究;對地球觀測而言,空間站軌道覆蓋南北緯42°以內、地球人口居住90%的區域,與一般地球遙感衛星采用的太陽同步軌道相比,空間站軌道的交點地方時在不斷變化,可實現對同一地區可變光照條件下的觀測;由于軌道高度較低,相同對地觀測儀器的空間分辨率較高。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                      “天宮”可提供長時間的微重力環境,微重力水平為10-3~10-4g。在微重力條件下,地面重力效應導致的流體中的浮力對流、重力沉降、液體壓力梯度等現象基本消失,地面重力效應所掩蓋的一些次級效應凸顯,導致流體形態和物理(化學)過程等發生顯著變化,影響或改變流動和燃燒機制,也影響到相關的材料(包括生物材料)加工及制備過程;微重力還會對一些基礎物理的實驗條件產生重要影響,能夠以更高的指標和精度開展實驗,對重要的基礎物理理論進行驗證。此外,各種生物包括人類的生存和進化一直是在重力環境下實現的,微重力環境對生物體及其各層次的影響十分顯著。因此,微重力環境是開展相關科學研究獨特而寶貴的資源。
                      這些都為航天員在空間站開展空間應用提供了很好地條件。我國航天員乘組均具有執行空間實驗及其它任務的能力,包括對有效載荷進行在軌操作、狀態監視、樣品更換、回收處置等,以及按要求完成有效載荷項目的在軌建設和擴展。航天員乘組還具有艙內外載荷維修與更換能力。
                      中國載人航天工程利用空間站支持能力、微重力和輻射環境、航天員較長在軌駐留、天地往返等有利條件,共規劃安排了11個空間科學與應用研究方向,包括航天醫學、空間生命科學與生物技術、微重力流體物理與燃燒科學、空間材料科學、微重力基礎物理、空間天文與天體物理學、空間物理與空間環境、空間地球科學及應用、航天元器件與部件、航天新技術、空間應用新技術等方向。
                      七、建站為應用
                      在我國實施載人航天工程之初就流行著一句話:“造船為建站,建站為應用”。建造空間站的最終目的是開展科學應用。它將用于科技研究、科普教育和國際合作等,目標是取得有重大科學價值的研究成果和取得有重大戰略意義的應用成果。
                      空間站應用主要領域包括航天醫學實驗、空間科學研究與應用以及航天技術試驗三大類?!疤鞂m”空間站的三個艙段艙內將布置13個科學實驗柜,它們支持航天醫學、空間生命科學與生物技術、微重力流體物理、微重力燃燒科學、空間材料科學、微重力基礎物理以及航天新技術等廣泛領域的空間科學實(試)驗研究。
                      根據公開的《中國空間站空間科學實驗資源手冊》介紹,空間站規劃了密封艙內的空間實驗柜、艙外暴露實驗平臺以及共軌飛行的“巡天”光學艙。其中核心艙、實驗艙I和實驗艙II的密封艙內均配備了科學實驗柜。實驗艙I和實驗艙II外還配備了暴露實驗平臺,配置了多個標準載荷接口或大型載荷掛點,用于開展天文觀測、地球觀測、空間材料科學、空間生物學等多種類型的暴露實驗或應用技術試驗。
                      科學實驗柜以標準實驗柜體與專業科學實驗系統結合的方式,針對相關學科方向的需求,整體設計集成,支持相應方向的科學實驗項目。它可通過更換實驗樣品或實驗單元,支持多個科學研究項目的滾動實施。另外,科學實驗柜根據用途可以分為12個學科方向實驗柜和4個共用支持實驗柜。
                      其艙外暴露實驗平臺,及多個標準載荷接口或大型載荷掛點用于開展天文觀測、地球觀測、空間材料、空間生物等多種類型暴露實驗或應用技術試驗。艙外暴露實驗裝置是為不同方向的實驗設計的,目前在空間生命科學與生物技術、空間材料科學和航天元器件與部件等3個研究方向安排了3個暴露實驗裝置,支持該學科方向的實驗研究。
                      八、兩船保運輸
                      目前,世界現役的載人航天器有兩種,一類是作為交通工具的宇宙飛船,其優點是可以天地往返,但它們體積小,運行時間短,主要來接送航天員和貨物;另一類作為科研基地的空間站,其優點是體積大、壽命長和功能強,但不能進行天地往返,需要用宇宙飛船提供運輸服務,主要用于科研、生產和在軌服務等。
                      為此,我國在研制和發射空間站艙段之前,先成功研制和發射了“神舟”載人飛船和“天舟”貨運飛船。在“天和”核心艙升空后,今年我國將陸續發射“神舟”和“天舟”飛船各兩艘,分別把航天員和核心艙所需物資送到核心艙內。明年,還將發射“神舟”和“天舟”飛船各兩艘。
                      至今,我國已陸續成功發射了6艘“神舟”載人飛船,把11名航天員、14人次送上了太空,所以該飛船的技術比較成熟。
                      “神舟”總長近9米,總重約8噸左右,乘員人數3人,自主飛行7天,??匡w行180天。它由系統總體和13個分系統組成,其中包括環境控制與生命保障、回收著陸、儀表與照明、應急救生、乘員等分系統。
                      該載人飛船采用3艙式構型。位于飛船前部的軌道艙用于航天員入軌后的工作、吃飯、方便、睡覺。其前端有交會對接裝置,可與空間站核心艙交會對接。位于飛船中部的返回艙是航天員往返時的座艙,也是飛船的控制中心,具有著陸后支持航天員陸上生存48小時、海上生存24小時的能力。位于飛船后部的推進艙為非密封結構,為飛船提供動力、電源、燃料等。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                      我國曾于2017年4月20日發射了首艘貨運飛船天舟一號,它順利地完成了各項預定任務,從而表明“天舟”貨運飛船達到了設計目標,能滿足我國空間站貨物運輸需求。
                      “天舟”貨運飛船由貨物艙和推進艙組成,整船最大裝載狀態下重量達13.5噸,上行貨物運輸能力為6.9噸,這在世界現役飛船中是最大的。其載貨比達51%,也是世界第一,所以能以最小的結構重量達到最大的裝貨能力,在軌壽命不小于1年。
                      它不僅可以為核心艙送去航天員所需各類生活用品、各種科研設備等,還能作為一個空間站的臨時艙段開展科學實驗和技術試驗,也可以提升空間站的軌道、帶回和銷毀空間站上的垃圾等。
                      九、三箭顯神通
                      上述的空間站“天和”核心艙和兩個實驗艙、“神舟”載人飛船和“天舟”貨運飛船將分別由三種型號的“長征”運載火箭在這兩年發射升空。其中長征五號B用于發射“天和”核心艙和兩個實驗艙,長征二號F用于發射“神舟”載人飛船,長征七號用于發射“天舟”貨運飛船。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                     ?。?月23日,空間站天和核心艙與長征五號B遙二運載火箭組合體已轉運至發射區。新華社發(郭文彬 攝))
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                      長征五號采用二級半構型,長征五號B是在長征五號的基礎上去掉了長征五號的第二級,即采用一級半構型。其芯級直徑為5米,裝有2臺推力均為50噸的液氫/液氧發動機;芯級并聯了4個直徑3.35米的助推器,每個裝有2臺推力均為120噸的液氧/煤油發動機。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                     ?。?月23日,空間站天和核心艙與長征五號B遙二運載火箭組合體已轉運至發射區。新華社發(郭文彬 攝))
                      該火箭的起飛質量約849噸,起飛推力約1078噸,近地軌道運載能力25噸。這是目前我國近地軌道運載能力最大的運載火箭,也是我國目前唯一利用一級火箭直接將有效載荷送入預定軌道的運載火箭。其近地軌道運載能力躋身國際前列,為我國空間站工程任務的順利實施奠定了堅實基礎。
                      長征五號B總長約53.66米,其中整流罩長度20.5米,相當于六層樓的高度,比長征五號的整流罩長8米,這也是目前我國最大的整流罩,為裝載空間站艙段而量身打造的。
                      發射“神舟”載人飛船的長征二號F是我國第一種也是目前唯一一種載人運載火箭,它已成功發射了6艘“神舟”載人飛船,發射載人飛船狀態時的近地軌道運載能力為8.1噸。它是在長征二號E基礎上廣泛采用了冗余設計,提高了元器件等級和篩選標準,結構設計提高了剩余強度系數,發動機也進行了旨在提高可靠性的設計,并增加了故障檢測處理和逃逸系統,以保證航天員的安全,使火箭可靠性從長征二號E的91%提高到97%。其頂部裝有一個類似避雷針的逃逸塔,可使航天員的安全性達到99.7%,從而在功能、性能、可靠性和安全性方面全部達到了載人運載火箭的要求。
                    天舟二號發射成功,空間站,核心艙
                     ?。?017年4日17日,長征七號遙二運載火箭與天舟一號貨運飛船組合體在垂直轉運中)
                      長征七號采用兩級半構型,可以把14噸的有效載荷送入近地點200千米、遠地點400千米、傾角42°的地球近地軌道。
                      它是利用長征二號F火箭成熟技術,在大體不變情況下換成新研制的120噸級液氧/煤油發動機。其優點是:一是提高了火箭的運載能力,把我國火箭的近地軌道運載能力由8.6噸一下提高到14噸。二是推進劑綠色環保,燃燒后產生二氧化碳和水。三是便宜,平均成本僅為常規推進劑的1/10強;四是今后可重復使用。
                      其基本型總長53.1米,芯一、二級直徑3.35米,單個助推器直徑2.25米起飛質量約595噸,起飛推力720噸。其芯一級裝有2臺單臺推力為120噸的雙擺液氧/煤油發動機;芯一級并聯了4個助推器,每個助推器裝有1臺單臺推力為120噸的單擺液氧/煤油發動機;芯二級直徑為3.35米,裝有4臺單臺推力為18噸的雙擺液氧/煤油發動機。其整流罩直徑4.2米。
                      最后,祝我國“天宮”空間站建造順利,應用廣泛。
                     ?。ㄗ髡撸喝珖臻g探測技術首席科學傳播專家,龐之浩)
                    本文來自:中國數字科技館
                    特別聲明:本文轉載僅僅是出于科普傳播信息的需要,并不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站注明的“來源”,并自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或其它相關事宜,請與我們接洽。
                    [責任編輯:劉興飛]
                    分享到:
                    文章排行榜
                    ©2011-2021 版權所有:中國數字科技館
                    未經書面許可任何人不得復制或鏡像
                    京ICP備11000850號-1 京公網安備11010502039775號
                    信息網絡傳播視聽節目許可證0111611號
                    國家科技基礎條件平臺
                    ./t20210602_1048932_taonews.html
                    久久这里只精品国产免费99热4_一起射久久_久久在线视频_日日天天夜夜久久_日日扞夜夜燥国产