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  • 中国空间站

    中国将于2022年左右建成的空间站,将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地,在轨运营10年以上。中国载人航天工程第三步的空间站建设,初期将建造三个舱段,包括一个核心舱和两个实验舱,每个规模20多吨。基本构型为T字形,核心舱居中,实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。随后,空间站运营期间,最多的时候,将有一艘货运飞船、两艘载人飞船。“整个系统加起来将达90多吨。2022年空间站建好后,将随即投入正常运营,开展科学研究和太空实验,促进中国空间科学研究进入世界先进行列,为人类文明发展进步作出贡献。2014年9月10日,杨利伟称,将在2022年前后完成中国空间站的建造。全国政协委员、中国航天科技集团公司科技委主任包为民2017年3月2日接受新华社记者采访时说,中国空间站核心舱已于2016年底完成总装,目前进入整舱测试阶段,预计2018年发射升空。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 中国空间站 外文名: Chinese Space Station
    类型: 航天 发射日期: 2020年
    所属国家: 中国 组成部分: 核心舱和两个实验舱
    属性: 中国航天技术
    建成时间: 2022年前后 总质量: 90吨左右
    轨道高度: 400公里 轨道倾角: 42-43度
    其他名称: 天宫空间站

    目录

    简介/中国空间站 编辑

    空间站结构中国空间站
    中国载人空间站,简称中国空间站,是一个在轨组装成的具有中国特色的空间实验室系统。建造计划预计于2010年至2015年间进行,预计在2020年前后建成。空间站轨道高度为400~450公里倾角42~43度,设计寿命为10年,长期驻留3人,总质量可达60吨,以进行较大规模的空间应用。

    空间站工程将继续使用已有的神舟飞船长征2F火箭、发射场和着陆场。大型空间站的舱室将由正在开发的长征五号火箭发射,核心舱和两个实验舱都是密封加压舱,核心舱前部的5个对接口平时与一艘神舟飞船对接,最后留有2个对接口备用。 

    建设大型空间站是中国载人航天三步走战略的第三步,这个阶段中国将掌握近地轨道空间组装、近地轨道长时间有人驻留等技术。

    全世界已发射了9个空间站。其中苏联共发射8座,美国发射1座。最早的礼炮1号空间站在1971年4月发射,在太空中现存的空间站有:前苏联礼炮号空间站、前苏联和平号空间站、美国天空实验室、联盟号载入飞船进步号货运飞船

    建成时间/中国空间站 编辑

    2014年9月10日,第27届太空探索者协会年会在北京召开。年会中方组委会主席杨利伟称,中国将在2016年前后发射“天宫二号”空间实验室,随后发射神舟11号载人飞船和“天舟一号”货运飞船,并与“天宫二号”对接,将在2022年前后完成中国空间站的建造。[1]

    运营时间/中国空间站 编辑

    中国空间站中国空间站
    中国载人航天工程第三步的空间站建设,初期将建造三个舱段,包括一个核心舱和两个实验舱,每个规模20多吨。基本构型为T字形,核心舱居中,实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。

    核心舱前端设两个对接口,接纳载人太空船对接和停靠;后端设后向对接口,用于货运飞船停靠补给。站上设气闸舱用于太空人出舱,配置机械臂用于辅助对接、补给、出舱和科学实验。

    随后,空间站运营期间,最多的时候,将有一艘货运飞船、两艘载人飞船。整个系统加起来将达90多吨。

    在运营阶段,将可以根据科学研究的需要增加新的舱段,扩展规模和应用能力。

    空间站的一个核心舱和两个实验舱,将由大型运载火箭长征五号B发射;货运飞船和载人飞船增加则由中型运载火箭长征七号发射。

    空间站拟按长期载3人状态设计,运营阶段每半年由载人飞船实施人员轮换,而初期将采用人员间断访问方式。载人空间站建成后,将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地,在轨运营10年以上。

    名称标识/中国空间站 编辑

    名称

    中国载人航天工程标识中国载人航天工程标识

    2013年10月31日,中国载人航天工程办公室对外正式发布中国载人航天工程标识及中国载人空间站、货运飞船名称,载人空间站命名为“天宫”,货运飞船命名为“天舟”。中国载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称具体如下:载人空间站命名为“天宫”,代号“TG”;

    核心舱命名为“天和”,代号“TH”;

    实验舱Ⅰ命名为“问天”,代号“WT”;

    实验舱Ⅱ命名为“巡天”,代号“XT”;

    货运飞船命名为“天舟”,代号“TZ”。[2]

    标识

    中国载人航天工程标识主造型既像一个汉语书法的“中”字,又类似空间站的基本形态,尾部的书法笔触似腾空而起的火箭,充满中国元素和航天特色,结构优美、寓意中国制造。同时,命名中国载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船等5个名称,既注重了单个名称的内涵,又强调了保持全套名称的系统性、协调性和互补性。

    建造情况/中国空间站 编辑

    建设规划

    神八与天宫一号交会对接神八与天宫一号交会对接

    1992年9月21日,中国政府决定实施载人航天工程,并确定了三步走的发展战略:

    第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验

    第二步,在第一艘载人飞船发射成功后,突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;

    第三步,建造载人空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题

    建造历程

    2008年9月,“神七”升空,实现航天员太空行走;

    2010年左右,“神八”、“神九”发射飞行器,实现无人对接。

    从2010年开始到2015年,中国计划发射2到3个空间实验室到太空,将有多艘飞船与之对接。

    2010年左右,“神十”实现有人对接,然后组建有人空间站。

    2011年11月3日,天宫一号神舟八号成功交会对接。中国首个空间“天宫一号”站大致包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其他舱,总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守,能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。具备20吨以上运载能力的火箭才有资格发射核心舱。为此,中国在海南文昌新建第四个航天发射场,可发射大吨位空间站。

    2017年3月,全国政协委员、中国航天科技集团公司科技委主任包为民说,我国空间站核心舱已于2016年底完成总装,目前进入整舱测试阶段,预计2018年发射升空。[3]

    2020年前后,中国将发射空间站核心舱和科学实验舱,开始建造空间站:首先发射核心舱,核心舱入轨后,完成平台测试及相关任务支持技术验证;之后分别发射实验舱I和实验舱II,与核心舱对接,组合形成空间站;空间站在轨运行期间,由载人飞船提供乘员运输,由货运飞船提供补给支持。

    模块组成/中国空间站 编辑

    中国空间站包括核心舱、实验舱I、实验舱II、载人飞船(即已经命名的“神舟”号飞船)和货运飞船五个模块组成。各飞行器既是独立的飞行器,具备独立的飞行能力,又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体,在核心舱统一调度下协同工作,完成空间站承担的各项任务。

    核心舱
    实验2核心舱

    全长约18.1米,最大直径约4.2米,发射质量20-22吨。核心舱模块分为节点舱、生活控制舱和资源舱。

    主要任务包括为航天员提供居住环境,支持航天员的长期在轨驻留,支持飞船和扩展模块对接停靠并开展少量的空间应用实验,是空间站的管理和控制中心。

    实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ

    全长均约14.4米,最大直径均约4.2米,发射质量均约20-22吨。

    空间站核心舱以组合体控制任务为主,实验舱II以应用实验任务为主,实验舱I兼有二者功能。实验舱I、II先后发射,具备独立飞行功能,与核心舱对接后形成组合体,可开展长期在轨驻留的空间应用和新技术试验,并对核心舱平台功能予以备份和增强。

    货运飞船
    货运飞船货运飞船

    最大直径约3.35米,发射质量不大于13吨。货运飞船是空间站的地面后勤保障系统。

    主要任务,一是补给空间站的推进剂消耗,空气泄漏,运送空间站维修和更换设备,延长空间站的在轨飞行寿命;二是运送航天员工作和生活用品,保障空间站航天员在轨中长期驻留和工作;三是运送空间科学实验设备和用品,支持和保障空间站具备开展较大规模空间科学实验与应用的条件。[4]

    构型布局/中国空间站 编辑

    空间站结构空间站结构
    空间实验室采用两舱构型,分别为实验舱和资源舱。
    实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成,密封舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员生存条件,可用于航天员驻留期间在轨工作和生活,密封的后锥段安装再生生保等设备。实验舱前端安装一个对接机构,以及交会对接测量和通信设备,用于支持与飞船实现交会对接
    资源舱为轨道机动提供动力,为飞行提供能源。

    基本构型

    天宫号空间站的基本构型由一段核心舱和两段实验舱组成“T”字型。两段实验舱分别长期停靠在核心舱的左右两端,货运飞船以及载人飞船分别对接于核心舱前后两端。计划于2020年发射核心舱,至2022年实验舱II对接后完成组建。每组航天员驻扎最长达6月后与下一组航天员进行轮替,达成长久不断续的空间常驻任务。长期乘航天员人数2至3人。设计寿命在10年。规模达到60吨。

    扩展构型

    天宫号空间站的基本构型成功组建后,可根据需求,在核心舱的前端增建三舱组成空间站“十”字型的扩展构型。三段扩展舱处于核心舱的前端,三段扩展舱A、B、C建组成小“T”字型,扩展舱A后端与核心舱前端对接,扩展舱B和C与扩展舱A前端的左右处对接。载人飞船再对接于扩展舱的正前端。另可依据需求增配第二艘载人飞船以备紧急返回使用,对接于核心舱前端下方。长期乘航天员人数提高到3至6人。最大规模可达180吨。

    任务计划/中国空间站 编辑

    中国空间站中国空间站
    ① 天宫一号目标飞行器(2011年9月29日发射) —— 从酒泉由长二F发射,先后与无人的神舟八号以及载人的神舟九号、神舟十号对接,成功完成短期驻扎任务并且掌握了空间交会对接技术。

    ② 天宫二号空间实验室(预定2016年发射) —— 计划于2016年从酒泉由长二F发射,将先后与无人的天舟一号货运飞船以及载人的神舟十一号、神舟十二号对接,以完成中期驻扎任务及掌握空间补给技术。

    ③ 天宫三号试验核心舱(预定2018年发射) —— 计划于2018年从文昌由长五B发射,将先后与多艘天舟号货运飞船和神舟号载人飞船对接,以完成中长期长久不断续的驻扎任务及为未来大型的天宫号空间站备下工程技术基础。

    ④ 天宫号空间站(预定2020年至2022年间组建) —— 计划于2020年至2022年间从文昌由长五B依次发射天和号核心舱、问天号实验舱及巡天号实验舱三段空间舱,并在空间组合成中国天宫号空间站的基本型(T字型),并与多艘天舟号货运飞船和神舟号载人飞船对接,以完成长期长久不断续的常驻任务(每组航天员驻扎长达6月后进行轮替)。此后还可能在基本型的基础上增加三舱(未命名舱段A、B、C)构成空间站的扩展型(十字型)。60吨级的空间站基本型将拥有十年的设计寿命、两架机械臂(大型安置在天和号核心舱外、小型在问天号实验舱外)。

    面临问题/中国空间站 编辑

    只有具备了20吨以上运载能力的火箭,才有能力发射核心舱;此外空间站在运行期间也需要大运载能力的货运飞船来回运输大量物资。而目前中国的火箭运载能力最大只有12吨。中国正在研制一种具备大推动力的运载火箭——长征五号,其运载能力将超过20吨。

    开展能力/中国空间站 编辑

    中国空间站中国空间站
    空间站拟按长期载3人状态设计,运营阶段每半年由载人飞船实施人员轮换,而初期将采用人员间断访问方式。载人空间站建成后,将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地,在轨运营10年以上。
    中国载人航天工程第三步的空间站建设,初期将建造三个舱段,包括一个核心舱和两个实验舱,每个规模20多吨。基本构型为T字形,核心舱居中,实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。
    核心舱前端设两个对接口,接纳载人太空船对接和停靠;后端设后向对接口,用于货运飞船停靠补给。站上设气闸舱用于太空人出舱,配置机械臂用于辅助对接、补给、出舱和科学实验。
    随后,空间站运营期间,最多的时候,将有一艘货运飞船、两艘载人飞船。整个系统加起来将达90多吨。
    中国空间站具备开展能力。在运营阶段,将可以根据科学研究的需要增加新的舱段,扩展规模和应用能力。
    空间站的一个核心舱和两个实验舱,将由大型运载火箭长征五号B发射;货运飞船和载人飞船增加则由中型运载火箭长征七号发射。
    中国载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称具体如下:载人空间站命名为“天宫”,代号“TG”;核心舱命名为“天和”,代号“TH”;实验舱Ⅰ命名为“问天”,代号“WT”;实验舱Ⅱ命名为“巡天”,代号“XT”;货运飞船命名为“天舟”,代号“TZ”。
    中国载人航天工程办公室负责人称,自发布之日起,中国载人航天工程启用新的标识,载人空间站及货运飞船有关文件与宣传文稿一律使用新的规范名称和代号。

    节能典范

    中国空间站研发面临很多技术上的挑战,将以更先进的控制技术、能源技术、再生技术,将空间站打造成节能典范。
    要为航天员的生活、工作、实验提供很好的条件,保证满足空间科学研究的需要,相应对空间站规模和性能提出要求。这就需要利用最新的科技成果,提高空间站对人的保障能力;掌握更好的控制技术,进一步提升空间站姿态稳定度、微重力水平。
    空间站要长期运营,需考虑经济性问题,如何通过绿色、再生技术等,提高空间站物资循环利用率,减少地面补给需要,实现资源再利用,譬如,用废水、尿液制造氧气,对二氧化碳等人体废弃物进行的再生去除等。
    空间站还需要更大规模的供电能力。光电和太阳能在地面都有应用,空间上会更重视利用太阳能发电,进一步提高太阳电池发电效率,提高储能电池效率及寿命、可靠性安全性。空间站是太空城市和宇宙飞船的模型。美国科学家早已计划,用核能代替庞大笨重的太阳能电池。

    文明进步

    2020年空间站建好后,将随即投入正常运营,开展科学研究和太空实验,促进中国空间科学研究进入世界先进行列,为人类文明发展进步作出贡献。
    考虑到当前需求和耗费等因素,中国不搞国际空间站这么大规模的空间站,考虑的规模是适度的,可以满足重大科学研究项目的需要,而扩展能力的设计将使我们能根据科学前沿的发展需求,提供更为强大的支持能力。
    中国空间站建设将瞄准掌握空间站建造技术,用与时代同步的技术,建造有中国特色、时代特征的空间站。
    中国的空间站也将为全球科学家提供科学研究和实验机会,满足最新最好的空间探索及空间资源利用等科研需要,使中国载人航天发展进入探索科学前沿、开发空间资源、造福人类社会的新阶段。

    应用前景/中国空间站 编辑

    中国要把空间站建成开展大规模空间科学实验与应用的太空实验基地。张伟指出,“与前期任务相比,我国载人航天事业将更加开放,包括国际和国内两个方面。与此同时,有望产出一大批重大科学成果,突破一大批核心关键技术,获得无法估量的经济和社会效益。例如,开展国际前沿的量子调控与光传输研究将有力促进世界量子通信技术的发展,甚至引发通信革命。

    空间科学研究的应用前景十分广阔。张伟分类介绍说,比如空间生物学研究应用方面,可以为培育优良物种、探索疾病机理、研发生物药物、改进人类健康而服务;微重力流体与燃烧研究应用方面,可以促进新型清洁能源开发、改善地球环境;空间材料研究应用方面,开展空间材料加工、先进材料制备等研究,探索和揭示材料物理和化学过程规律,可以改进地面材料加工与生产工艺,研发与生产先进材料,推动工业技术进步。

    “大家可能不知道,日常生活中的方便面、耐克鞋气垫都是从航天员的食物和穿戴用品中民用化而研制出来的,而先进超声诊断与远程医疗技术等更是空间科学研究给人类带来的福音,国际空间站开发的靶向药物输送技术已经用于乳腺癌治疗临床试验,预计将获得广泛应用。”张伟表示,“科学发展、技术进步归根到底是为了服务国家、造福民众。”[5]

    2018年3月31日,从中国航天员中心获悉,随着我国载人航天工程进入空间站时代,航天员已全面开展空间站任务训练。 
    2018年5月28日,中国常驻维也纳联合国和其他国际组织代表团与联合国外层空间事务办公室在维也纳共同举办中国空间站国际合作机会公告发布仪式,正式开启中国空间站国际合作,盛情邀请世界各国积极参与,利用未来的中国空间站开展舱内外搭载实验等合作。[6]

    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2015-08-18
    [2]^引用日期:2015-08-18
    [3]^引用日期:2017-03-02
    [4]^引用日期:2015-08-18
    [5]^引用日期:2015-08-18
    [6]^引用日期:2018-08-08

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