遥遥领先!神舟十七发射后,空间站又有大变化,设计太巧妙了

神舟十七号飞船发射之后,中国空间站又会有一个明显的变化,将形成一个“大鹏展翅”的完全体状态!

要实现这一步,航天员将进行一系列史无前例的大胆操作,每一步都将会创造历史。

大家好我是空天同学,我简单做了个动画,给大家展示一下中国空间站接下来的变化。

首先这是天和核心舱,是空间站最核心的部分,一头对接天舟货运飞船,可以直接把物资搬到核心舱;另一头就是节点舱,对接神舟飞船;节点舱右边对接问天实验舱;左边对接梦天实验舱。


动画:空间站一期建设

注意到这里,就是空间站现在的形状,最近有一些网友用望远镜看到了空间站,就是这个形状,但是很快,这个形状就要发生改变了。

算上两艘神舟飞船、一艘天舟飞船,总重量可以达到90吨;问天和梦天两个实验舱都超过18米,加上中间节点舱,一共形成了40多米宽的跨度。

空间站现状


两边的太阳能电池板,也叫太阳翼,长度超过55米,比咱们运20战略运输机的宽度还要大得多,可以想象中国空间站的尺寸到底有多大。

核心舱两边也有太阳翼,目前是夹在中间的,那么接下来的操作,就是要把天和核心舱的太阳翼,拆下来,再分别安装到问天实验舱、梦天实验舱的末端去,这个过程叫做转位安装


动画:核心舱太阳翼转位安装

一旦完成之后,中国空间站的一期,才算是真正达到了最终状态。核心舱太阳翼的长度有12.6米,那么转位安装之后,整个中国空间站的宽度,将达到70米左右,比一架波音747还要宽。

到时候中国空间站,就呈现出一种“大鹏展翅”的状态,末端各有三块太阳翼,感觉也像一个“艹”字头。



那怎么实现这个最终形态呢?办法就是,太空行走,而且不是一次,是很多次太空行走,航天员要手动把太阳翼从核心舱的底座上拆下来,然后再通过机械臂,搬到实验舱的末端,最后装到桁架上去。

两位航天员多次太空行走,除了要从核心舱爬到实验舱的末端,还要拆掉螺丝、电线,最后还要重新装好,其实还挺复杂的,之前我们还从没搞过这么复杂的太空行走,所以每一步都是创造新的历史。


中国航天员太空行走


那为什么要换位置呢?

答案很简单,就是确保太阳翼之间不会相互遮挡太阳光,保证发电效率。但其实还有一个隐藏的好处。

这里先说一下,咱们的太阳翼是柔性的,长度12.6米,厚度却只有1毫米,可以像布一样折叠起来,134平米的太阳翼完全折叠起来之后,只有10多厘米的厚度。航天员在太空搬着走,那就太方便了,基本不用担心磕磕碰碰。


柔性可伸缩


装好之后,太阳翼还能自动打开,折叠或者打开的过程只需要几十分钟,可以重复折叠,设计非常巧妙,发电效率达到了30%,国际空间站的太阳能电池板只有22%。我们遥遥领先。

整个中国空间站的发电能力,达到了90千瓦,足够空间站上面所有的设备同时使用。这就是中国空间站的独门黑科技,柔性太阳翼。

如果一句话概括,中国空间站到底有多厉害?

用了国际空间站六分之一的重量,实现了三分之一的航天员活动空间、二分之一的发电量、五分之四的实验机柜数量。这个设计效率,比国际空间站不知道高了多少。



中国空间站三个舱段的初始重量是67.5吨,航天员的活动空间是122立方米,设计发电量90千瓦,安装了25个实验机柜。

光是一个天和核心舱,就具备了国际空间站曙光号核心舱、星辰号服务舱、团结号节点舱三个舱段的功能。

这就是自己研制的好处,所有的舱段功能,都是统筹规划好的,基本不存在重复、不存在浪费。


天和核心舱


在不浪费的基础上,中国空间站又尽量做到了很高的可靠性,多个系统互相备份。

比如说,天和核心舱负责整个空间站组合体的控制,但是问天实验舱也有一套备份的控制系统,一旦天和的控制系统出了故障,可以马上切换到问天来控制,确保整个空间站不会失控。

咱们再重新看一下太阳翼,光是这一个设计,就能把中国人的智慧体现的非常到位。

苏联的和平号空间站,它的几个太阳能电池板都是直接装在中间的,就很容易互相遮挡,导致整个发电效率下降。


苏联和平号空间站


后来国际空间站吸取教训,就设计了一个非常巨大的桁架,16个太阳翼分别装在两边,就像一个扁担挑着担子,这样就不会遮挡。

但是代价也非常大,首先就是非常笨重,体积大重量也大,桁架长度达到了100米。

其实国际空间站总共420吨,去掉这个桁架和附属结构的话,可以给航天员工作生活的舱段也就只有180吨,有点不成比例,这也是国际空间站设计效率不高的原因。


国际空间站


当然,桁架结构也有好处,就是方便组合、拓展。但是我们知道,每一克重量都是要用火箭打上太空的,所以巨大的重量背后,就是巨大的发射成本,巨大的资金浪费。


对比之下,中国空间站在问天和梦天实验舱的末端,分别装了一个小桁架,整个问天和梦天组合起来,也形成了一个扁担,刚好也起到了国际空间站大型桁架的作用,不仅给太阳翼提供了非常充足的空间,而且大大减轻了整体的重量。


看起来相差很大?


如果去掉桁架,中国空间站二期已经接近国际空间站的大小


进而明显降低了发射的成本,减少了建设的周期。我们的科研人员可以说把空间站的技术优化做到了极致,不为他们点个赞简直说不过去。

上面这两个图就很明显,如果去掉桁架,中国空间站二期建成后,尺寸已经很接近国际空间站的主体部分。这就是优势。

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页面更新:2024-03-02

标签:空间站   天和   神舟   桁架   航天员   遥遥领先   飞船   中国   巧妙   太空   核心   太阳   国际

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