今年5至8月,我国空间站第二和第三个舱段“问天”号、“梦天”号就要发射升空,与“天和”核心舱进行模块化对接,完成一期工程建设。空间站模块化的概念,最早是苏联第三代空间站“和平”号提出的,而从舱段外形和布局来看,我国“天宫”又与“和平”号十分相似,因此有观点认为我们的空间站其实就是“和平”号的翻版,事实上真的这样吗?
和平号空间站
一期工程完成之后的天宫空间站
首先,“和平”号给人的感觉非常杂乱,这主要是它几乎每个舱段都自带太阳能电池板,还有一些散热板,随着舱段的对接,各个方向都有,张牙舞爪的,这带来了一个非常严重的问题,那就是太阳能电池板互相遮挡,严重影响发电效率。而且这些太阳能电池板非常容易碰撞,美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机与“和平”号对接的时候,就曾与空间站的太阳能电池板发生过碰撞。
和平号的太阳翼太乱了
仅一个舱段就这么乱
而我们的“天宫”空间站一开始就非常注意这个问题,在“问天”号和“梦天”号对接上来之后,“天和”核心舱的太阳能电池板会移到两个实验舱的末端,和它们自带的超级巨大的太阳能电池板组合在一起,而且还可以随着空间站运行位置和阳光照射方向,进行三个自由度的转动,彻底解决了互相遮挡的问题。
厉害了,还可以这样转动
其次,“和平”号空间站的第一个扩展舱段“量子1号”,是直接对接在核心舱的尾部的,而第二、三个扩展舱段“量子2号”和“晶体”号,则是垂直于空间站的轴线进行对接的,直到“光谱”号对接的时候,才将“晶体”号去掉散热板,移至侧面对接口,尔后的“自然”号则是直接对接在侧面。对接过程非常复杂,曾多次将空间站搞翻。
和平号核心舱
增加量子1号舱之后
增加量子2号舱之后
增加晶体舱之后
增加美国光谱舱之后
增加美国自然舱之后
而我国空间站的2个扩展舱段,先都是轴向对接核心舱,以减少对组合体的干扰,然后再通过转位机械臂,转移至侧面两个对接口,空出的轴向对接口,可以再连接一个核心舱,开始空间站的二期工程。
我们的实验舱转位方式
天宫空间站二期和三期工程
第三,虽然我国空间站的核心舱与“和平”号的类似,都是由大柱段、小柱段和节点舱组成,但在节点舱,我们设置了一个出舱口,在“问天”实验舱投入使用之后,那里还会有一个更专业的出舱口。
咱们节点舱的出舱口
问天实验舱的出舱口
从“和平”号开始,美俄就已经在空间站开始深度合作了,比如“光谱”号遥感舱和“自然”号地球观测舱,其实就是美国出资,由俄罗斯建造和发射的,这与后来国际空间站第一个舱段“曙光”号一样。不仅如此,NASA还为“和平”号空间站提供了一个对接舱,专门用于与航天飞机对接。
美国航天飞机曾3次对接和平号
当然,将来我们也要走这一步,进行国际合作,甚至可以容纳外国的舱段,比如可能在二期、三期工程出现的意大利舱段,以及俄罗斯与国际空间站分家之后,万一自己建不了ROSS极轨服务站,让我们接纳它,也是一个可能的选择。当然,俄罗斯的舱段想要对接到“天宫”上来,需要解决对接口兼容和变轨燃料供应等等一系列非常复杂的问题。
俄罗斯舱段告别国际空间站效果图
第五,我们的空间站上,有2个可7自由度可爬行的机械臂,和1个转位机械臂,负责辅助航天员出舱、平时空间站外部的检查和舱段的转位。而苏联/俄罗斯直到今天,尚没有这项技术,无论是“和平”号还是国际空间站俄罗斯舱段,依靠的都是较为原始的吊杆,虽然也能用于舱段的转位,但功能单一,操作起来也非常麻烦。俄罗斯最新发射的“科学”号实验舱,虽然也有一个7自由度可爬行机械臂,但那是欧洲的。
科学号实验舱上的欧洲机械臂
最后,“和平”号空间站完全是积木式搭建的,而我们的“天宫”目前虽然主体的搭建和“和平”号一样,但薄膜式太阳翼采用的是可伸缩式的桁架。而未来的二期、三期工程,我们可能还会和国际空间站一样,采用大桁架,形成积木搭建和桁架挂载混合式布局。当然,我们的大桁架,功能会比国际空间站多得多。
我国空间站将来可能有桁架
总体来说,“和平”号空间站虽然对我们的“天宫”有借鉴作用,但随着航天科技的进步,以及咱们在设计之初就有综合考虑的超前意识,使得“天宫”空间站相比“和平”号,已经从量变进化到质变,双方不可同日而语。
我国空间站一期工程
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