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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。
中国载人航天计划的未来任务概况
第一步是发射无人和载人飞船,将航天员安全地送入近地轨道,进行对地观测和科学实验,并使航天员安全返回地面。随着我国第一名航天员杨利伟于2003年10月16日安全返回,中国载人航天工程的历史性突破、即第一步的任务已经完成。
第二步是继续突破载人航天的基本技术:多人多天飞行、航天员出舱在太空行走、完成飞船与空间舱的交会对接。在突破这些技术的基础上,发射短期有人照料的空间实验室,建成完整配套的空间工程系统。发射神舟六号,即标志着中国开始实施载人航天工程的第二步计划。
第三步,建立永久性的空间试验室,建成中国的空间工程系统,航天员和科学家可以来往于地球与空间站,进行规模比较大的空间科学试验中国载人航天“三步走”计划完成后,航天员和科学家在太空的实验活动将会实现经常化,为中国和平利用太空和开发太空资源打下坚实基础。
中国建立外太空空间站,需要做什么准备?
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。
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。
2030年前
实现载人登月计划
“2030年以前,中国一定能实现载人登月的梦想。”黄春平激动地表示。他还表示,中国载人航天工程运载火箭顾问组已经制定了登月计划的具体方案与实施时间,但现在不便向外界透露。
据悉,中国的载人登月工程已进入到“嫦娥工程”二期阶段,在此之后,中国2017年还将启动“嫦娥工程”三期行动。“嫦娥工程”三期完成以后,中国将进入载人登月阶段,那时中国的载人登月计划就会全部浮出水面。有分析人士认为,中国的载人登月计划将会成为“嫦娥工程”的第四期工程。
根据中国科学家的设计,我国所计划采用的方式是先用运载火箭将飞船送上地球轨道,随后飞船自行移动至月球轨道,释放出登陆舱,降落在月球表面,宇航员登陆月球。活动完成后,宇航员返回登陆舱,飞离月球,与在月球轨道上等待的飞船重新对接,至此登月过程结束 。
天宫一号
神舟七号任务完成后,下一步,中国载人航天工程将重点突破空间飞行器交会对接技术,为建立空间实验室做准备。而“天宫一号”实际上就是一个空间实验室的雏形,它的重量和神舟七号一样,用它来完成和飞船的交会对接。“天宫一号”主体为短粗的圆柱型,直径比神舟飞船更大,前后各有一个对接口。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,实验舱前端安装一个对接机构,以及交会对接测量和通信设备,用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力,为飞行提供能源。中国将于2010到2011年底发射“天宫一号”目标飞行器。“天宫一号”重八吨,类似一个小型空间实验站;发射“天宫一号”后两年内,中国将相继发射神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船,分别与“天宫一号”完成空间交会对接。这基本上要在两年之内完成,因为“天宫一号”寿命只有两年。神舟十号飞船完成交会对接以后,2020年就要建设中国自己的空间站。
神舟八号
神舟八号飞船,是中国神舟系列飞船的第八个。中国工程院院士、原“神舟”号飞船总设计师戚发轫透露,在中国的载人航天“三步走”计划中,中国最终要建设的是一个基本型空间站,它的规模不会超过现有的“和平号”或国际空间站。戚发轫院士介绍,基本型空间站大致包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其他舱,总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守,能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。具备了20吨以上运载能力的火箭,才有资格发射核心舱。为此,我国在海南文昌新建继酒泉、太原、西昌之后的第四个航天发射场,主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。同时,我国还将在天津新建总装场。
依中国现在的实力要建太空站是不可能的,太空站是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。空间站分为单一式和组合式两种。单一式空间站可由航天运载器一次发射入轨,组合式空间站则由航天运载器分批将组件送入轨道,在太空组装而成。我国将于2010年—2011年底发射天宫一号目标飞行器,天宫一号的重量有8吨,类似于一个小型空间实验站,在发射天宫一号之后的两年中,我国将相继发射神舟8、9、10号飞船,分别与天宫一号实现对接。
我国有望于2014年用“长征五号”把中国空间站送上太空,中国最终将建设一个基本型空间站。
1、空间站对接技术
2、太空行走
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