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29年!中国载人航天从立项到空间站“首射”成功,我们要骄傲一把

铁血胖兵 2021-04-30 11:02:33
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今天上午11时22分30秒,在万众瞩目之下,长征五号B遥二运载火箭成功将我国空间站的首个舱段——“天和”核心舱准确送入轨道,太阳能帆板顺利展开,工作正常。发射任务获得圆满成功!

▲长征五号B遥二运载火箭点火起飞

(图源:央视新闻)

这不仅是迄今为止我国建造和发射的最大的航天器,也标志着我国空间站正式进入了在轨建造阶段。而更大的意义还在于:这可是我国的首座空间站!我们中国人自己的空间站!

可以说,从我国成功实现首次载人航天(神舟五号),到航天员首次出舱(神舟七号),再到空间实验室首次发射,天宫与神舟飞船的首次交汇对接(神舟八号+天宫一号),再到天舟货运飞船的首次发射,天舟飞船与天宫飞船的首次对接(天舟一号+天宫一号)、航天员实现首次长期驻留(神舟十一号+天宫二号)…

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▲中国国家博物馆展出的神州五号返回舱

还有杨利伟穿过的宇航服

这些个“首次”,还有其中包括的无数个“首次”,都是在为空间站的建造做准备。

当然,这些成就更要归功于长征二号F、长征七号、长征五号运载火箭,毕竟运力足够强的火箭,才是开展一切航天活动的前提与基础,而这三型火箭,也将继续支持到空间站建造完成。

▲2008年9月27日

航天员翟志刚完成中国人首次太空行走

(图源:央视新闻)

回想我们实现的一步步成就,每一步,都是一个巨大的突破,而今天再从空间站的角度看,这每一步,又只是要建设空间站所必须具备和掌握的。

这也充分说明了,空间站的技术难度有多大。

也正如我国古代教育家荀子所说:“不积跬步,无以至千里”。

而空间站的建造和运行,也将是对我国已经掌握的这些技术和成果的一次综合测验。

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▲中国空间站建设过程演示

(图源:央视新闻)

同时,这也标志着明我国载人航天工程“三步走”战略,正式迈入第三步——建造空间站!

而要胖兵说,这一步,也是一个崭新的起点和全新的高度。因为从此开始,什么载人航天,货运飞船,空间交会对接,航天员出舱,都将只是保证空间站正常运行的正常环节了。我们也要逐渐习惯送个人上太空,就像发一颗卫星那样平常了,都用不着再兴奋,激动了~

这叫啥心态,就是航天强国的心态~

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▲中国空间站完成后示意图

(图源:中国航天科技集团)

按照后续建造任务规划,今、明两年还将接续实施11次飞行任务,其中包括3次空间站舱段发射,4次货运飞船以及4次载人飞船发射,并在2022年完成空间站在轨建造。

今年内,我们还可以期待的是计划6月前后发射的神舟十二号载人飞船和天舟二号货运飞船的,还有9月前后发射的神舟十三号载人飞船和天舟三号货运飞船。而“问天”和“梦天”两个实验舱将在明年发射。

▲神舟载人飞船与核心舱对接效果图

(图源:央视新闻)

所以,胖兵还是带大家先来了解下中国空间站。

首先来看此次发射的“天和”核心舱。这可是一个长16.6米、最大直径4.2米,重量达到22.5吨大家伙,能供3名航天员在轨长期驻留。

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▲从展览现场的1:1模型更能体现出它的体积

而此次发射首次应用的柔性太阳翼也是一大亮点,相比传统的刚性太阳翼小,不仅体积更小,而且展开面积大,折叠后的厚度也只有前者的1/15,功率重量比也更大。

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▲“天和”核心舱的柔性太阳翼展开

而这个核心舱又细分为节点舱、生活控制舱和资源舱。其中,节点舱用于对接“神舟”载人飞船、用于空间实验舱的停泊和航天员的出舱;生活控制舱则供航天员工作、实验和休息。资源舱则负责为核心舱提供能源保障,并对接“天舟”货运飞船。

▲天舟货运飞船与核心舱对接效果图

(图源:央视新闻)

接下来,就是明年发射的“问天”和“梦天”两个实验舱了,他们也是两个20吨级的舱段,将分别用于生物、材料、微重力流体和基础物理等方面的科学实验。

其中,“问天”实验舱将主要用于开展舱内和舱外的空间科学实验和技术试验。同时,它也是航天员的工作,生活场所和应急避难所,这里还配有专供航天员出舱活动的气闸舱,还有小型机械臂,可自动进行舱外载荷安装。另外,它还具备核心舱的部分关键功能,必要时也可以在这里控制,管理空间站,算是个备份。

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▲中国空间站效果图,

实验舱I为“问天”,实验舱II为“梦天”

(图源:央视新闻)

然后是“梦天”实验舱,它除了具备和“问天“实验舱类似的功能外,主要就是配置有货物专用的气闸舱,可在航天员和机械臂的辅助下,使货物、载荷自动进出舱。

▲“梦天”实验舱配备的机械臂与

航天员舱外维修作业效果图

(图源:央视新闻)

总之,建成后的中国空间站,将是一个运行在距地面400~450公里高度,倾角42~43度的近地轨道的,总重70吨的国家级太空实验室和“太空母港”,可供3名航天员长期驻留,6明航天员轮换期驻留,每组航天员最长的驻留时间也可达到6个月。而空间站的在轨寿命至少将为15年。

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▲中国空间站在轨运行效果图

(图源:央视新闻)

介绍完空间站,接下来大家可能想了解的,可能就是中国空间站在国际上是个啥水平了。

那么胖兵就结合目前人类已发射的空间站给大家说一说:

从1971年4月19日用“质子号”火箭成功发射了世界第一座空间站——“礼炮-1号”开始至今,全球已发射国10座空间站。

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▲苏联“礼炮-1号”(Салют-1)空间站

而首先结构上讲,这些空间站可分为两种:

一种是单舱式空间站。即只一个舱段,发射一次就能送上太空。苏联的“礼炮1号”至“礼炮7号”,还有美国的“天空实验室”,包括我国的天宫一号、二号都算这种空间站。特点是成本低,技术简单,但容积小,工效低,很多科学实验都无法进行,而且航天员的不能长期驻留(一般就是一两个月,但礼炮七号冲过237天的纪录)。

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▲苏联“礼炮-1号”空间站剖面图

另一种就是多舱式空间站。苏联/俄罗斯发射的“和平号”及由16个国联合研制的“国际空间站”都属于这种。这种空间站的特点是需要分成数次发射多个舱段,并在轨道上组装。优点当然就是航天员生活工作空间大,运行时间长。但是技术复杂,风险高。

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▲美国“天空实验室”(SkyLab)空间站

此外,空间站也有像战斗机那样的代分:

比如苏联的“礼炮1号”至“礼炮5号”,美国的“天空实验室”都是第一代。苏联的“礼炮6、7号”则是第二代,苏/俄的“和平”号是第三代,“国际空间站”则是第四代。

而每一代空间站都有啥区别呢?

第一代空间站,也叫试验性空间站,特点是只有1个对接口,只能接纳1艘载人或货运飞船,科研仪器和物资也是发射前就装入的。

第二代空间站,也叫实用性空间站,特点就是有两个对接口,可同时接纳载人和货飞船。

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▲苏联“礼炮-7号”(Салют-7)空间站

属第二代空间站

第三代空间站,也叫长久性空间站。特点就是像搭积木一样建设,率先发射核心舱,发射后续的其它实验舱,形成庞大的复合体。而核心舱就已经具备了空间站控制和共航天员生活居住的能力,比如“和平”号空间站就是这样。

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▲苏联“和平”号(Мир)空间站

属第三代空间站

第四代空间站,也叫永久性空间站。它最大的特点就是采用了桁架挂舱式构型,即以上百米的组装式桁架作为基础结构,然后再将多个舱段和设备安装在桁架上。如“国际空间站”就是世界第一座,也是唯一一座永久性空间站,它包括了13个增压舱,其中6个用于科学实验,3个供航天员居住,1个为多功能货舱,3个为对接用的节点舱。

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▲国际空间站

(International Space Station)

所以总的来看,我国空间站在国际是上实际属于第三代水平,但为什么不直接搞第四代呢?因为从分代和特点上大家已经能看出来,第四代的国际空间站,主要特点就是通过采用大型桁架式结构来造的更大,所以总尺寸能达到73米长,109米宽、20米高、419吨重。

而我国是否需要这么大的空间站,就要综合考虑需要,技术难度,建造时间和成本等方面的因素了,毕竟国际空间站是一个有16个国家参与,并且历时12年才建造完成的大项目。而且从1998年开始建造到2010年完成,各成员国的累积投入也达到了1551亿美元。

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况且,我国空间站的跨度已经足够大了,毕竟从发展上来说,我们相当于国际上第一代水平的空间站才发射了天宫一号,二号两个,而第二代是跳过,直接就到第三代了…

而对于中国空间站的后续建造和发展,我们也可以稍微参考下之前“和平号”。

“和平”号是从1986年2月20日开始建造,到1996年4月23日第5个实验舱,再加上“联盟”号载人飞船、“进步”号货运飞船组成“完全体”的,前后共历时12年。而“和平”号空间站全长也达到了87米,质量达到123吨。而中国空间站后续的规模,也将达到100吨级。

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▲“和平”号空间站各个舱段安装时间示意图

(2001年为退役前最后对接了载人飞船)

不过,相比国外如何如何,都不是重要的,最重要的是我们要做好自己的事情,看到我们自己所取得的成就。别忘了,我国的载人航天工程在1992年1月才立项,至今已有29年,到明年空间站建成就是整整30年。能用30年实现这么大的跨越,也是相当了不起的!

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▲中国空间站效果图,实验舱I为“问天”

实验舱II为“梦天”

(图源:中国航天技术研究院)

但是,我们也不要有“国外用了XX年,我们才用了XX年”,这种心理。毕竟,我们建造空间站,不是为了攀比。而是为了探索太空,这个人类共同的追求。

而正迈入航天强国行列的我们,也必将与世界顶尖的同行一道,为人类的太空探索做出越来越大的贡献!

我们的征途是星辰大海!

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