中国航天今后需要什么样的空间站?

作者&投稿:成王喻 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
未来中国空间站会是什么样?~

从2013年开始,全国政协委员、中国载人航天工程总设计师周建平每年都在全国政协大会期间接受采访并介绍最新进展。“神舟十号”、“天宫一号”、“天宫二号”、“神舟十一号”、“天舟一号”……今年,他讲述“空间站时代”整体规划。

周建平说,中国空间站基本构型由一个核心舱和两个实验舱组成,这三个舱每个都重达20吨以上。这种三舱构型可以对接两艘载人飞船、一艘货运飞船。其中,核心舱用来控制整个空间站组合体,两个实验舱分别用于生物、材料、微重力流体、基础物理等方面的科学实验。目前各舱段都处于初样研制阶段。

周建平还说到将与空间站伴飞的光学舱亦在研制中,它将搭载2米口径的巡天望远镜。这台望远镜的分辨率与美国哈勃空间望远镜相当,但视场角是后者的200多倍,它将在大范围巡天科学研究方面显身手。

中国国家航天局目前计划2020年或之后发射第4个规模大得多的“空间站”。但别太乐观。忧思科学家联盟的太空专家格雷戈里·库拉茨基说:“中国人在组装空间站前还有很多工作要做。”
无论如何,到本世纪20年代中后期对国际空间站的使用到达期限时,中国人可能拥有一个持久的大型空间站。届时,延长国际空间站的使用年限将需要注入代价高昂的新技术,而那是需要重大政治意愿的。现在美国国家航空航天局预算不增,而美俄关系又处于低谷。在这种情况下,国际空间站可能沦为华盛顿和莫斯科的昂贵负担。
这正是中国握有优势的地方。诚然,天宫小且有些过时——它们要支持的更大空间站将仅仅是复制1998年建成的国际空间站。但给人印象深刻的是,北京稳步推进空间站建设,年复一年,从容不迫,不受经济危机和政治换届的影响。
对于动辄耗资几百亿、几千亿美元,并且需要多年甚至几十年研发的太空项目,这种稳定是至关重要的。而且在太空领域,事实表明,中国共产党做得非常稳当。库拉茨基解释说:“不少中国航天人向我表示,中国不着急。他们不跟谁竞争,安全比赶时间更重要。”
实际上,相比空间站本身,国内对空间站的持续政治支持,对中国未来成为太空强国更为重要。相比之下,美国几乎认定,支持本国太空项目的政治意愿将会到头,私营公司会填补空白。

据中国载人航天工程新闻发言人表示,中国载人航天发射时间表已经公布,将于2016年第3季度择机发射天宫二号,这是继天宫一号之后的又一座空间实验室。在同年第四季度将发射“神舟十一号”飞船,实现与天宫二号的对接任务。需要指出的是,“神舟十一号”飞船只有两名宇航员,这两名宇航员将在天宫二号上完成太空中期驻留试验。这份关于“天宫二号”空间实验室的详细建设时间表引发了外界的关注,标志着我国载人航天开始逐渐推进空间站的建设,从短期有人照料式向中期驻留式前进。

在天宫二号任务前后,有两个比较重大的中国航天事件。第一个是在2016年6月,我国的长征七号运载火箭会进行首次发射,作为一种两级半构型的运载火箭,近地轨道运载能力达到了13.5吨。发射场地位于海南省新建的航天发射场,将逐步替换到我国现役的长征二号、三号和四号火箭,由此可见其意义的重要性。在天宫二号任务之后,中国航天还将使用“长征七号”火箭发射“天舟一号”货运飞船,由此建立一种成熟的天地往返补给体系,为今后实现建造“长期有人照料式空间站”奠定基础。


天宫二号任务之后,中国航天还将使用长征七号火箭发射“天舟一号”货运飞船,由此建立一种成熟的天地往返补给体系

天宫二号才是真正的空间实验室

建造天宫二号是建立在建造天宫一号的基础之上,后者于2011年9月发射升空,其定位是目标飞行器。更确切地说是空间实验室的实验型号,先发射一个实验型号对空间实验室进行在轨验证,熟悉其基本运行情况,掌握空间实验室的制造、发射和在轨运营等相关技术。因此也有了后来的神舟八号、九号和十号任务,这些飞船与天宫一号进行了对接操作,其中,神舟九号和神舟十号是有人飞船,神舟八号是无人飞船。通过“三船模式”演练和熟悉之后,我国基本掌握了空间实验室的运营,但是还有一个问题没有解决。

天宫二号

天宫一号实现的是发射、交会对接等技术,这是建立空间站的基本前提,但要维持一个轨道栖息环境,还需要更关键的再生式循环技术。这就要求天宫二号能够满足航天员较长时间的生活需求,通过货运飞船的补给实现燃料、食物的更新,这是天宫一号任务不涉及的。在美、俄合作建造的空间站中,利用货运飞船进行物资补给是空间站再生式循环体系的一部分,如果没有货物补给能力,这样的轨道飞行器还称不上真正意义的空间实验室。天宫二号要实现的就是货物补给,并进一步巩固验证在轨对接技术。

天宫一号实现的是发射、交会对接等技术,这是建立空间站的基本前提

天宫二号的基本结构与天宫一号基本相同,也可以认为天宫二号是天宫一号的备份,但内部设备上会有所不同。比如天宫二号会搭载高灵敏度伽玛射线探测器,用于中国和瑞士一起执行的空间伽玛射线探测计划。实验舱内会增加许多空间科学设备,可开展对地球的观测、宇宙空间观测等任务。

中国要建造什么样的空间站?

天宫二号的发射使中国进一步接近空间站,可以认为天宫二号是建造空间站的基础。今后还将发射的天宫三号等都是建造空间站之前的必要准备,主要是对在轨对接、补给、再生式循环体系等技术不断熟练,最终为中国的空间站服务。中国下一步建造的空间站的总质量在100吨上下,根据对接物体的规模浮动质量上限。按照设想,中国的空间站由一个核心舱构成,还有两个实验功能舱,这是关键的部分,如果对接一艘货运飞船和一艘载人飞船,那么其质量会达到100吨左右。

中国的空间站与和平号类似,为组合结构,通过发射一个核心舱,在发射数个功能舱与之对接

这个质量与目前世界上已经建成的空间站相比仍然有一定的差距,在苏联时代建造的“和平号”空间站的总质量为137吨,由7个舱室构成,目前,和平号已经坠入大气层烧毁。轨道上仍然在运行的是国际空间站,由美国、俄罗斯、日本和欧盟等一起建造,其总质量为400吨,使用桁架结构,与“和平号”空间站有所不同。中国的空间站与和平号类似,为组合结构,通过发射一个核心舱,再发射数个功能舱与之对接,并且预留出2~3个航天器对接舱口,形成一个轨道组合体。

天宫二号进入轨道后,“神舟十一号”飞船将与它对接,两名宇航员会在轨道上停留大约30天,打破之前的在轨驻留纪录。航天员在中期驻留期间会进行各种科学实验,以天宫二号为栖息地,对各种再生式循环技术进行验证,探索人类如何长时间在外层空间环境中生存的方法。这也是“天宫二号”任务的出发点,在逐渐掌握轨道对接、再循环等各种轨道生存技术后,中国的空间站建造就可以提速了。

轨道上仍然在运行的是国际空间站,由美国、俄罗斯、日本和欧盟等一起建造,其总质量为400吨

国际上空间站的发展趋势

在一般情况下,一座空间站能运营15年左右,按照和平号的建造经验,从制定计划到组装完毕花了近20年的时间,于1996年才最后成型。和平号的总质量为137吨左右,容积为470立方米,这个大小其实与美国航天飞机差不多。它以全寿命运营了15年,而其设计寿命为5年,但是建造于苏联时代的空间站一直出现大大小小的毛病,前后一共出现1500多次故障,并且有100多次无法修复。由此看出,建造空间站的难度大,维护起来更是需要足够的技术和资金,在轨道上长期运行是对各种设备的考验,比如美、俄合作建造的空间站表现出超期服役的能力。

在逐渐掌握轨道对接、再循环等各种轨道生存技术后,中国的空间站建造就可以提速了

由美、俄、欧盟、日本主导建造的国际空间站预计于2020年到期,但是从目前情况看,国际空间站基本没出过大毛病,除了马桶故障惊动了全世界外,国际空间站的运营状态仍然算是良好。由于美、俄都是空间技术强国,对合作运营空间站都有各自的想法,不出意外,国际空间站至少可被延长使用到2030年。美国宇航局已经提出一个思路,如果人类不走出近地轨道,我们将永远无法抵达火星,言外之意是轨道高度仅为300多公里的空间站时代已经结束,下一步将脱离地球磁场保护,把空间站放到月球轨道上。

月球轨道空间站

这也是在未来数十年间,空间站的发展趋势,走出地球磁场的保护才是进入深空的前提。对于中国而言,在熟悉近地轨道空间站的建造和维护技术后,下一步就需要进入深空,因为不以脱离地球为目的的载人航天活动都只是徒劳的。



中国载人航天的近期目标是什么
答:【2020年前后】建立自己的空间站 天宫一号发射成功,标志着我国已经拥有建设初步空间实验室,即短期无人照料的空间实验室的能力。长征二号F火箭总指挥黄春平称,中国将在2020年前后建立自己的空间站。在中国的载人航天“三步走”计划中,我国最终要建设的是一个基本型空间站,它的规模不会超过国际空间站。

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答:2000年11月,我国政府发表《中国的航天》白皮书,介绍了我国航天事业近期和远期的发展目标,其中有关载人航天工程的目标包括:近期(今后10年或稍后一个时期)发展目标:实现载人航天飞行,建立初步配套的载人航天工程研制试验体系;发展空间科学、开展深空探测。远期(今后20年或稍后一个时期)发展目标:建立中国的载人航天体系。

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有没有关于介绍中国航天方面的资料,主要关于今后发展方向、前景/蓝图的...
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