近地軌道上將迎來中國(guó)人獨(dú)力建造的天宮空間站。
4月29日，中國(guó)在海南文昌用長(zhǎng)征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭成功將空間站天和核心艙送入預(yù)定軌道，中國(guó)空間站在軌組裝建造全面展開。
這是2019年7月19日天宮二號(hào)目標(biāo)飛行器自太空返回地球家園后，中國(guó)人在太空建造的“新家”。這也標(biāo)志著我國(guó)載人航天工程(603698,股吧)開啟新的征程。整個(gè)空間站建設(shè)計(jì)劃將于2022年底前完成。
航天科技(000901,股吧)集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱光辰曾將中國(guó)空間站比作是“三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間的豪宅”，可支持3名航天員長(zhǎng)期駐留，6人短期駐留。
中國(guó)也已經(jīng)將太空探索列為優(yōu)先事項(xiàng)，目標(biāo)是到2030年成為主要的太空大國(guó)。
空間站工程能夠產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，近年來已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，受到航天大國(guó)的高度重視。
值得注意的是，4月18日，俄羅斯副總理尤里·鮑里索夫表示，俄羅斯將對(duì)國(guó)際空間站進(jìn)行技術(shù)檢查，并可能于2025年退出國(guó)際空間站項(xiàng)目，著手建立俄羅斯自己的空間站。
俄羅斯知名航天歷史學(xué)家亞歷山大·熱列茲尼亞科夫認(rèn)為，中國(guó)天宮空間站核心艙的發(fā)射是一項(xiàng)重大成就，這使人類圍繞地球的前哨陣地?cái)?shù)量增加。
開放的太空平臺(tái)媲美國(guó)際空間站
中國(guó)空間站以天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙三艙為基本構(gòu)型。天和核心艙是空間站發(fā)射入軌的首個(gè)艙段，也是目前我國(guó)自主研制的規(guī)模最大、系統(tǒng)最復(fù)雜的航天器，起飛質(zhì)量22.5噸。
天和核心艙的發(fā)射也是完成中國(guó)空間站建設(shè)所需的11項(xiàng)任務(wù)中的第一項(xiàng)，天和將在340至450公里的高度繞地球運(yùn)行。核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段，具備交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長(zhǎng)期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/P>
根據(jù)計(jì)劃，天和核心艙將先后迎接天舟貨運(yùn)飛船和神舟載人飛船的訪問，關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證后與問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙實(shí)施交會(huì)對(duì)接，完成空間站三艙組合體在軌組裝建造。
中國(guó)空間站要在軌運(yùn)行10多年，將在太空軌道上為航天員和科學(xué)家提供開展太空科研的工作環(huán)境，同時(shí)承接載人飛船和貨運(yùn)飛船等多種空間飛行器的對(duì)接�？咳蝿�(wù)。
2011年中國(guó)發(fā)射了太空實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”，并于2016年發(fā)射了“天宮二號(hào)”，兩者都幫助中國(guó)測(cè)試了該計(jì)劃的空間交會(huì)對(duì)接能力。到2045年，中國(guó)將建立每年運(yùn)營(yíng)數(shù)千次載人太空飛行，運(yùn)送成千上萬噸貨物的能力。
“我們把空間站的建造比作是‘搭臺(tái)唱戲’，中國(guó)空間站既是為中國(guó)科學(xué)家，也是為全球科學(xué)家提供的科學(xué)探索平臺(tái)。這一初衷，注定了中國(guó)空間站是開放的�！敝袊�(guó)空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊宏表示。
“諸多‘硬核’技術(shù)為下一步該空間站開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。未來，在該空間站上，或?qū)⒂谐^50個(gè)對(duì)接點(diǎn)用于外部實(shí)驗(yàn)。這也預(yù)示著中國(guó)歡迎與世界各地的科學(xué)家合作�！毕愀鄞髮W(xué)太空研究實(shí)驗(yàn)室總監(jiān)、物理系教授昆汀·帕克（Quentin Parker）告訴第一財(cái)經(jīng)。
此前，中國(guó)載人航天工程辦公室與聯(lián)合國(guó)外空司于2019年6月聯(lián)合對(duì)外公布，來自17個(gè)國(guó)家、23個(gè)實(shí)體的9個(gè)項(xiàng)目成功入選中國(guó)空間站第一批科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這是中國(guó)載人航天工程首次通過聯(lián)合國(guó)進(jìn)行的大規(guī)模國(guó)際合作。
中國(guó)空間站在當(dāng)前北斗、天鏈等先進(jìn)航天技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用了多項(xiàng)先進(jìn)的民用技術(shù)和商用技術(shù)。
根據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院介紹，“開展國(guó)際（區(qū)域）合作，為人類和平開發(fā)和利用空間資源做出積極貢獻(xiàn)”，是中國(guó)空間站五大工程目標(biāo)之一。
據(jù)悉，中國(guó)空間站任務(wù)分為關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、組裝建造和運(yùn)營(yíng)三個(gè)階段，目前，正處于關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段。中國(guó)空間站計(jì)劃于2022年前后建成并投入使用。
中國(guó)空間站建成后，可與目前唯一在役的國(guó)際空間站媲美。一個(gè)核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的總體重量約70噸。如果需要，中國(guó)空間站未來可以擴(kuò)展到180噸級(jí)。雖然在總體規(guī)模上不及國(guó)際空間站，但仍能滿足重大科學(xué)研究項(xiàng)目的需要，同時(shí)具備擴(kuò)展和支持來往飛行器對(duì)接的能力。
“這綜合了中國(guó)空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)需求及相關(guān)成本效益等多方面因素，是合理的�！盦uentin Parker說。
據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站核心艙結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師施麗銘介紹，天和核心艙的體積非常大，重量相當(dāng)于3輛大客車的空重重量，直徑比火車和地鐵的車廂還要寬不少，航天員入駐后，活動(dòng)空間非常寬敞。
天和背后的上海力量
據(jù)空間站副總指揮甘克力介紹，在核心艙的研制任務(wù)中，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院承擔(dān)了電源分系統(tǒng)、對(duì)接與轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)、測(cè)控通信產(chǎn)品、資源艙結(jié)構(gòu)與總裝及電纜網(wǎng)研制任務(wù)。其中電源分系統(tǒng)作為整個(gè)核心艙任務(wù)的四大關(guān)鍵技術(shù)之一，充當(dāng)著未來空間站“太空電站”的作用。
核心艙作為我國(guó)壽命設(shè)計(jì)要求最長(zhǎng)的一個(gè)飛行器，10年的在軌飛行對(duì)所有產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命提出了最高要求。
空間站副總設(shè)計(jì)師羅斌告訴第一財(cái)經(jīng)記者，核心艙的柔性太陽翼集合了大面積輕量化、重復(fù)展收高可靠、低軌10年在軌長(zhǎng)壽命、剛?cè)岵?jì)高承載等四大全新技術(shù)。雙翼展開面積可達(dá)134平方米，收攏后只有一本書的厚度。
與傳統(tǒng)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9KW的電能，在滿足艙內(nèi)所有設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，也完全可以保證航天員在空間站中的日常生活。
比如，為了確保太陽翼在10年的在軌工況中“張弛有度，收放自如”且“萬無一失”，團(tuán)隊(duì)在地面完成了40萬次熱真空疲勞壽命試驗(yàn)、100萬次常溫常壓壽命試驗(yàn)，驗(yàn)證了產(chǎn)品的高可靠、長(zhǎng)壽命。
空間站建造作為一個(gè)龐大工程，除了最受關(guān)注的空間站系統(tǒng)，同時(shí)也離不開火箭、貨船、載人飛船、航天員等配合。
成功將我國(guó)空間站天和核心艙精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道的長(zhǎng)征五號(hào)B遙二運(yùn)載火箭，由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司研制。這是長(zhǎng)征五號(hào)B首次應(yīng)用性飛行，也是助力我國(guó)空間站在軌關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證的關(guān)鍵之戰(zhàn)。其中，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院承擔(dān)了長(zhǎng)五B四個(gè)助推器的抓總研制工作。
核心部件100%自主可控
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師侯永青介紹稱：“中國(guó)空間站設(shè)計(jì)在軌飛行10年，具備延壽到15年的能力。為了保證空間站在軌不小于15年長(zhǎng)壽命要求，我們從設(shè)計(jì)伊始，就開展了長(zhǎng)壽命、可靠性、維修性、安全性一體化設(shè)計(jì)。”
值得關(guān)注的是，此次發(fā)射的天和核心艙實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全部國(guó)產(chǎn)化，部組件全部國(guó)產(chǎn)化，原材料全部國(guó)產(chǎn)化，關(guān)鍵核心元器件100%自主可控。
近年來，我國(guó)在航天技術(shù)方面不斷取得進(jìn)展。2020年中國(guó)成功完成35次宇航發(fā)射，包括嫦娥五號(hào)發(fā)射成功，首次完成我國(guó)月表采樣返回；首次火星探測(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”探測(cè)器成功發(fā)射。發(fā)展航空航天科技也是中國(guó)“十四五”規(guī)劃中的重要內(nèi)容。
對(duì)此，中科院上海物理技術(shù)研究所王建宇院士對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，通過發(fā)展科技戰(zhàn)略技術(shù)，中國(guó)有望擺脫對(duì)國(guó)外“卡脖子”技術(shù)的依賴。
從國(guó)家全產(chǎn)業(yè)鏈角度，我國(guó)開展空間站工程，能極大地引領(lǐng)和帶動(dòng)包括空間科學(xué)、生命科學(xué)等多種前沿學(xué)科和原材料、元器件、智能制造等多領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)發(fā)展�？臻g站作為長(zhǎng)期在軌運(yùn)行的“太空母港”，其天然的高真空、微重力、超潔凈環(huán)境也可以充分用于開展各類科學(xué)技術(shù)研究，推動(dòng)科技進(jìn)步。
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