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中国空间站一次造了两?地面先建同比例伴飞舱,所有工作提前预演

神舟十五号与十四号的“太空会师”,6人同住空间站,实际上就是“极限挑战”,不过在地面同样的人员已经模拟完毕。太空中的中国空间站,实际上只是我们载人航天建造的一部分,在地面1:1伴飞舱已经将后续工作一一预演。

那么我们到底建造了几个空间站,它们各自有什么作用?中国空间站究竟能建造成多大?

地面伴飞舱,航天员的“保护伞”

航天员们登陆太空前,在航天员中心要进行一系列的训练,为了熟练掌握各项工作,以后可以舒适地在太空生活。我们建造了两套等比例空间站。

一套在深水池里,主要模拟太空失重环境,让航天员熟练舱外作业等科目作业流程和技术演练;

一套在地面,与太空中的空间站是“双胞胎”,作为伴飞舱使用,提前演练,为航天员们在太空生活、工作提供实时支持。

“太空会师”前,地面伴飞舱的6名工作人员已经提前1-2天,将代谢系统调成6人状态,来实际预判环境控制能力什么时候达到顶点,什么时间平衡浓度可能会超限,什么时候启动非再生系统。

这次太空会师,对电力供应,系统协同,环控生保系统都提出了最高的要求,为了确保万无一失,不光地面先行模拟,空间站上面还有备份系统

而关系到航天员生活方面的系统,更是有2份再生系统,1份非再生系统,工程上可以保障6人生活10天,实际上设计可以更长时间。

如果要实现6人长期在轨,也可以通过地面伴飞舱去模拟工作模式然后去设计。

“载人航天,人命关天”,保障航天员在轨安全是我们载人航天的最高使命,为了保障航天的生活所必需的氧气和水,环控生保系统攻克了国际空间站未能实现的功能。

目前其他回收率100%,尿液、汗液等液体整体水资源回收率83%,这意味着在运载成本高达1万多美元每公斤的前提下,每年光氧气和水的补给就能节约数十亿美元。

不仅是节约成本,在太空如果没有水,中国空间站的建造就无从谈起。2012年时,我们的空间站技术尚有10余项关键技术处于空白期,其中就包括再生系统。

206所承接项目后,白手起家,在严密的技术封锁下,做出了七八套样机,数百轮试验,终于解决了难题,取得了突破性进展。

2020年3月,再生式环控生保系统终于完成正样飞天产品交付,实现了由“补给式”向“再生式”的重大跨越。

2022年,4月29日,天和核心舱在轨运行一周年,环控生保系统安全生产了365天,精确到秒都没有任何故障,这意味着我们独立自主的核心技术,安全可靠。

这背后是研制团队的严格和苛刻,一个尿处理系统里面轴承研制团队干了5年,为的就是在强酸强氧化化的环境下能够长寿命、低噪音稳定运转。

1.5个立方米的规划好的空间里,实现尿液回收,就是相当于将一个卫星微型化工厂装在空间站,而国际空间站的再生系统,20年来统计的数据表明:环控生保系统在轨故障率高,平均每年22起。

不带隐患上天,出了故障有预案。当航天员把地球的生活搬上了太空,环控生保团队也把航天员的太空生活搬进了空间站地面伴飞舱。

神舟十二号航天员登陆太空前,就在伴飞舱与环控生保团队参与了一年多的研制工作。

在轨期间,这套系统也是他最关注的,与地面系统成功处理过卫生间系统的轻微问题。

而执行飞天任务的航天员,不但是飞行工程师,也是科学家,更是预备的维修员,他们不但在地面时熟练掌握各个子系统的运营,更会应急维修。

地面团队要做的就是尽量不维修,即便是需要保养、维修,也提前做好预案,然后天地协同,快速解决问题。

积木式空间站,可根据需要扩展

太空会师时,我国的空间站形成最大构体“三船+三舱”模式,神舟十五号如果完成出舱任务后,空间站建造阶段即将完成,进入运营阶段。

而神舟十五号最重要的任务就是将核心舱两侧太阳能板,迁移到梦天和问天实验舱两端,以便于以后暴露平台的运行,以及保障空间站发电效率。

根据空间站总指挥王翔表示,未来如果需要,我们可以借助机械臂实现舱段的扩展,实现“十”字形,或者“干”字形,甚至各种造型。

从技术上说完全不是问题,咱们的控制系统已经具备多舱段系统能力,可以在现有三舱构型基础上,预留了机、电、热等扩展接口,具备扩展对接3个新舱段,形成约180吨六舱组合体的扩展能力。实验能力至少是3舱规模的两倍,超越ISS成为实验能力第一空间站。

此外,天和核心舱在大柱段舱外预留1个大型载荷挂点的接口,支持在轨安装大型载荷。问天实验舱舱外预留了1个扩展暴露载荷平台接口和1个大型载荷挂点接口。

拓展方式上也充满活力,拓展舱段既可以独立飞行,也可以与空间站成一体。我们的巡天光学望远镜采用的就是这种“同轨伴飞”模式。

目前,与我国达成合作的已经有17个国家,航天五院的空间站系统总指挥翔还表示:“从我国空间站的最初设计来说,空间站的前向,可以继续发射对接一个扩展舱段,而这个扩展舱段又可以带上去一个新的节点,给后续的飞行器更多的对接空间。”

好嘛,这不就是“一条藤上七朵花”的葫芦娃模式么,还是那句话一切根据需要,一期工程结束后,如果“卖票”情况好,咱们将备用舱段发射上去也未尝不可。

总之,我们在太空建造了一座空间站,在地面至少也已经建造了3个:一个伴飞,一个模拟太空环境,另外一个备用。还不算其他备用舱段。

正是这种宁愿备而无用,不可有用无备,才让中国航天一路长虹。

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