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天宮一號相比前輩身兼數職 中國特色趕超世界

發佈時間:2011年09月30日 07:00 | 進入復興論壇 | 來源:京華時報


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圖/新華社

  空間站就是一座空中樓閣,體積大、運行時間長、可供多名航天員巡訪並長期居住和工作的大型航天器,能用於大規模開發太空資源。從世界上第一座空間站“禮炮1號”于1971年4月19日升空至今,人類已發射了10座空間站,它們在科學研究、技術試驗等諸多方面,發揮著作用。

  我國將在2020年建成自己的第一座空間站,就在昨晚,作為“先遣兵”的“天宮一號”升空,拉開了我國載人空間站建設的大幕。

  >>歷程

  前蘇聯曾發射8座空間站

  “天宮一號”是我國載人空間站“先遣兵”,其實早在20世紀初,當科學家們剛意識到太空旅行有實現可能性時,就計劃要在地球軌道上建造一個永久平臺,通過它來觀察地球,研究空間,作為駛向月球和其他星球的飛船的組裝場和補給站。

  1971年,前蘇聯“禮炮1號”進入太空,這是人類歷史上首個空間站,其上裝有各種試驗設備、照相攝影設備和科學實驗設備。與聯盟號載人飛船對接組成居住艙,可住6名宇航員。“禮炮1號”空間站在太空運行6個月,相繼與聯盟10號,聯盟11號兩艘飛船對接組成軌道聯合體,每艘飛船各載3名宇航員,共在空間站上停留23天。

  “禮炮1號”的上天對美國産生了極大的刺激。美國用阿波羅工程的剩餘材料研製了名叫“天空實驗室”的空間站,于1973年5月14日發射升空,並創下了當時連續載人航天84天的世界紀錄。

  此後,美國似乎有些“喜新厭舊”,將研製中心轉移到了航天飛機的身上。

  前蘇聯則對空間站一直格外青睞,先後獨自發射了8座空間站,在空間站領域著實領先了一步。

  最終,美俄等16個國家又聯合建造了國際空間站,並於今年5月最終完工。

  >>對比

  中國特色趕超世界頂級

  人類空間站之旅至今已有30多年,耗費了海量的人力和物力。而用最小的投入換取最大的産出,這就是中國特色的航天事業發展之路。正如天宮一號目標飛行器總設計師張柏楠所説,中國航天的這一特色也就意味著,“天宮一號”與國際上其他先導試驗型的空間站相比,無論是從其自身裝備還是其承擔的任務來看,都須“身兼數職”,且要“勇挑重擔”,以驗證眾多技術,承擔多項任務。

  前蘇聯從“禮炮1號”到“禮炮7號”,反復試驗,最終完成和平號空間站的建設工作。嚴格來講,至少“禮炮1號”—“禮炮5號”都是空間實驗室的水平,規模達十幾噸。雖然“天宮一號”規模沒“禮炮”那麼大,但方案和技術相差無幾。同時,“天宮一號”還須要用小其一半的規模達到相同的試驗目的,效率、效益都要高得多。

  美國也是在很長的一段時間內才掌握了空間站建設的諸多關鍵技術。其早期的天空實驗室,雖然規模達到100多噸,但並不具備載人生活保障能力和在軌補加能力,壽命非常有限。

  在空間站建設方面,中國雖起步較晚,相較于國際空間站而言,規模相對有限,但“天宮一號”是純粹的“獨立自主”,所攜帶的設備水平卻並不差。一旦“天宮一號”圓滿實現三次交會對接任務,組合體控制技術迎刃而解,眾多關鍵技術也都有了眉目,必將極大增加空間站建設成功的把握,意義非凡。

  >>未來

  人類有望建造太空旅館

  經過30多年的空間站研究和實踐,人類認識到空間站的廣泛用途,如科學實驗、望天觀地、通信導航、空間組裝、技術試驗、材料加工、太空維修、星際中轉等。

  人類現已完成了試驗性、實用性、長久性空間站的發展階段,國際空間站的建造,標誌著永久性空間站的發展階段業已形成,它使載人航天的意義更加明朗。

  從目前來講,空間大、運行時間長的空間站是最適合長期載人航天、開發太空資源的理想基地。它不僅能進行各種科研、試驗、軍事和生産活動,還可以作為服務中心,為其他航天器提供組裝、維修等服務,也能作為宇宙旅館或載人登火星的中轉站。

  換句話説,利用空間站能長期載人的優勢,可進一步研究地球環境和宇宙空間,並開發太陽系;實現空間工業化生産,進行微重力科研及材料、生物製品等産品的空間加工和生産……

  今後,人類還有望建造基於空間站的太空旅館、太空工廠以及可以産生人造重力的太空城。

  空間站代溝

  >>第一代

  一個接口難及時補給

  第一代空間站也叫試驗性空間站,前蘇聯“禮炮1號”至“禮炮5號”和美國“天空實驗室”是第一代空間站。

  其主要特徵是空間站上只有1個對接口,因而只能接納1艘客貨兩用飛船運送往返人員和少量物品。

  其科研儀器和主要物品均是發射前就裝入了空間站內,無法及時補給,這就限制了載人航天的時間和空間站在軌運行的壽命。不過,第一代空間站解決了許多有關的重大科技問題。例如,證實了在太空也和地面一樣,有必要把臥房、工作間等按各自的特點分別建造,以免相互束縛和影響;可用輪換航天員的辦法,使空間站利用率大為提高。空間站雖然是短暫性的,但相比其他航天器,也有較大的進步。

  >>第二代

  可同時對接兩艘飛船

  第二代空間站也叫實用性空間站,“禮炮6號”和“禮炮7號”都在此列。

  “禮炮6號”和“禮炮7號”分別於1977年9月29日、1982年4月19日入軌。其主要特點是均有2個對接口,即可以同時接納2艘飛船,從而把載人與運貨分開,大大延長了空間站的壽命和航天員的在軌時間。

  >>第三代

  積木式建成太空城堡

  第三代空間站也叫長久性空間站。這一代的代表和平號空間站採用積木式構型,于1986年2月20日開始了如同搭積木一樣的建造過程。其最大特點是率先升空的核心艙不僅能用於航天員生活居住,控制整個空間站正常運行,還有6個對接口,先後對接了5個專用實驗艙及聯盟號載人飛船、進步號貨運飛船,形成了龐大的空間複合體。“和平號”是世界第一個多艙式空間站,如同一座空間大廈或宇宙城堡,大大擴展了航天員的活動空間,具有功能強、壽命長、使用範圍廣等一系列優點,但也存在供電嚴重不足、效率不高、故障頻繁等問題。

  >>第四代

  16國打造永久性堡壘

  第四代空間站也叫永久性空間站,是由16個國家聯合建造。它採用桁架挂艙式構型,以上百米的組裝式桁架為基礎結構,然後將多個艙段和設備安裝在桁架上。國際空間站共有13個增壓艙,其中6個用於科學實驗,3個供航天員居住,1個為多功能貨艙,3個為對接用的節點艙,容積約1000立方米,質量約400噸,是開發太空的理想平臺。其優點是可以實現集中供電,靈活性強,工作效率高,且使用維修方便。但它的缺點是費用高、技術複雜。

  空間站類別

  單艙式空間站:目前已發射的有前蘇聯的“禮炮1號”至“禮炮7號”和美國的“天空實驗室”。

  這種只有1個艙段的空間站只需運載火箭運送1次就能完成。其優點是所用硬體少、成本低、技術簡單,不需要航天員出艙,因而早期的空間站都採用這種設計方法。但它也有致命的缺點,那就是容積小、太死板、工效低,影響了許多科學實驗活動的進行,並且很難實現長期載人航天。

  多艙式空間站:目前已發射的有前蘇聯/俄羅斯的“和平號”和多國研製的國際空間站。這種空間站是由陸續發射的多個艙段在軌道上組裝而成。其優點是航天員的生活和工作空間大、靈活性強、運行時間長;缺點是技術複雜,投資和風險大。

  據權威專家公開介紹,從我國實際情況考慮,我國空間站是多艙式空間站,將採用積木式構型,它包括1個核心艙、2個實驗艙,總質量60噸。

  1.科學動力平臺的太陽電池陣(俄)

  2.太陽電池陣(美)

  3.綜合桁架組合(美)

  4.實驗艙(日)

  5.中心艙(美)

  6.實驗艙(美)

  7.哥倫布軌道設備(歐空局)

  8.居住艙(美)

  9.太陽電池陣(美)

  10.熱控制系統散熱器(美)

  11.功能能源艙(俄)

  12.服務艙(俄)

  13.進步號飛船(俄)

  數説

  108.8米

  國際空間站長108.8米,幾乎與一個標準足球場的長度相當。

  935立方米

  國際空間站內部增壓艙容積約為935立方米,近似于一架波音747噴氣式客機客艙體積。

  454噸

  國際空間站重近454噸,大約相當於320輛小轎車的重量。

  3567平方米

  國際空間站太陽能電池板展開後面積達3567平方米,可覆蓋8個籃球場。