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天和核心舱发射空间站开建,中国天宫号空间站计划解读

  中国空间站"天和"核心舱已准备就绪,近日将在海南文昌航天发射场由长征五号B遥二运载火箭发射升空。 在 2021年~2022年间 ,中国将接续实施11次飞行任务,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,于2022年完成空间站在轨建造,实现中国载人航天工程"三步走"发展战略第三步的任务目标。
  任务概述
  中国的空间站计划,最终目标是在低地轨道自主建设一个常驻的大型空间站,约60~180吨级。该计划分两个阶段进行,试验阶段于2011~2020年进行,包括天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室,2020年之后开始正式组建常驻的"天宫号"空间站。
  预计运营十年以上,至少采用三个轨道舱组成。将先发射无人空间实验室,而后再用运载火箭将载人飞船送入空间,与停留在轨道上的实验室交会对接,航天员从飞船的附加段进入空间实验室、开展工作。
  航天员的生活必需品、工作所需的材料和设备均由货运飞船运送。载人飞船停靠在实验室外,作为应急救生飞船,如果实验室发生故障,可随时载航天员返回,航天员工作完成后,也可乘飞船返回。
  2011年9月29日,第一个先导试验型的空间站"天宫一号"于酒泉卫星发射中心成功发射。2016年9月15日,酒泉卫星发射中心成功发射"天宫二号"。预计将于2021年左右开始在轨组建自己的载人空间站,并开展大规模的空间试验。
  试验阶段
  根据载人航天工程的任务规划,中国在2011年9月29日发射了"天宫一号"目标飞行器,在2016年9月15日发射了"天宫二号"空间实验室,另外发射了4艘飞船——无人的"神舟八号"和载人的"神舟九号"、"神舟十号"、"神舟十一号",进行交会对接试验。
  命名
  中国的大型常驻空间站定名 "天宫号空间站" 。经过公众的投稿,同时结合科研人员与专家的意见,中国载人航天办公室于2013年10月底正式对外宣布了中国的载人空间站被命名为—— "天宫" ,货运飞船被命名为—— "天舟" ,实验舱I、II分别被命名为 "问天" 和 "梦天" ,此外,对各组成舱段也做了命名。
  组成
  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:实验舱前锥段安装一个对接机构,以及交会对接测量和通信设备,支持与飞船的交会对接;柱段可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员必须的生存条件,可用于航天员驻留期间在轨工作和生活;后锥段安装再生生保等设备,就是利用物理化学方法,将航天员代谢废物的回收利用以及吸附剂的循环使用;
  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"字体,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。
  核心舱: "天和号"核心舱,由长征五号乙从文昌发射。取名自天枢与太和,寓意天地人和。舱外设置一架大型机械臂,前端包括一段六接口的节点舱,同时充当空间站进出太空的主要气闸舱。
  实验舱I: "问天号"实验舱,由长征五号乙从文昌发射,控制与实验应用舱,舱外设置一架小型机械臂。
  实验舱II: "梦天号"实验舱,由长征五号乙从文昌发射,专用应用舱。
  空间天文台: "巡天号"空间天文台。
  货运飞船: "天舟号"货运飞船,由长征七号从文昌发射。无人货运飞船,用于补给空间站以及废物排除等任务。
  载人飞船: "神舟号"载人飞船,由长征二号F从酒泉发射。载人飞船,用于航天员的运输和应急返回等任务。
  计划于2021年左右发射核心舱,2023年前完成实验舱II的对接组建。每组航天员驻扎6个月后与下一组航天员进行轮替,完成持续的空间常驻任务。乘员人数为2~3人,设计寿命在10年,规模达到80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"字的扩展构型,三段扩展舱A、B、C处于核心舱的前端,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。载人飞船对接于扩展舱A的正前端。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。长期驻扎航天员人数提高到3~6人,最大规模可达180吨。
  任务目标
  进一步掌握飞行器空间交会对接技术;突破航天员中期驻留、飞行器长期在轨自主飞行、再生式生保和货运飞船补加等关键技术;验证天地往返运输飞船的性能和功能;进行一定规模的空间应用试验。
  任务进度
  "天宫一号" 飞行器,2011年9月29日从酒泉由长二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,成功完成了航天员的短期驻扎任务并且掌握了空间交会对接技术。
  "天宫二号" 空间实验室,2016年9月15日从酒泉由长二F发射,先后与载人的"神舟十一号"以及无人的"天舟一号"货运飞船对接,成功完成航天员中期驻扎任务及掌握空间补给技术。
  "天宫号" 空间站,预定于2021年~2022年组建。计划于2021年~2022年间,从文昌由长五乙依次发射"天和号"核心舱、"问天号"实验舱及"梦天号"实验舱三段空间舱,并在空间组合成"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,以完成常驻任务,每组航天员驻扎6个月后进行轮替。
  此后还可能在基本型的基础上增加三舱,构成空间站的扩展型——"十"字型。空间站基本型重约60吨,将拥有10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)。
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