作者:沈海军 来源: 发布时间:2021-9-4 8:16:46
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2020年至今,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:北斗导航系统完成全球组网,重型运载火箭长征五号B全面投入应用,嫦娥五号完成中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:首次航天器登月采样和返回,火星探测天问一号一次性成功实施火星“绕”“降”“巡”等三大工程目标,高分卫星工程、科学卫星和商业航天项目如火如荼,呈现出了欣欣向荣的气象。这些成就反映出了中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:航天的实力,也标志着中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:从世界航天大国迈入航天强国的行列。 不久前,继天舟货运飞船、天和核心舱发射与对接任务完成之后,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:神舟十二号载人飞船再次携3名航天员飞赴太空,意味着中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站的时代即将来临。
人类空间站史回顾
空间站又称“太空站”或“航天站”,是一种在近地球轨道上长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。 1971年,苏联礼炮1号空间站成功发射升空,成为人类历史上首个空间站。此后的15年里,苏联又相继发射了礼炮2号至礼炮7号共6个空间站。1973年,美国也成功发射了天空实验室号空间站。这些空间站中,礼炮1号至5号,以及天空实验室号为单模块、单对接口结构,被称为第一代空间站。而礼炮6号和礼炮7号的结构为单模块、双对接口,可同时对接载人飞船与货运飞船,满足宇航员长期在轨驻留的需要,被称为第二代空间站。 1986年,苏联开启了新一代和平号空间站建设。该空间站历时十年建设,先后对接了5个舱段、模块,后运行到2000年才退役。和平号空间站结构具有多模块、积木式特征。在轨模块化组装,大大降低了每次航天发射的载重,更安全,更适用于太空大型空间站的组建,故被称为第三代空间站。和平号空间站在轨驻人运行4590余天,共接纳了来自12个国家的135名宇航员,完成了78次出舱行走,以及海量的科学实验,这些数据指标远远超越了此前所有载人航天任务的总和。 国际空间站被称为第四代空间站,由美国主导,由俄、日、加等15个国家参与共同建造、运行和使用。该空间站始建于1998年,各功能模块随后被陆续送入轨道装配,2011年2月组装工作全部结束。国际空间站为多模块、桁架和积木式混合结构,是人类拥有过的规模最大的空间站。国际空间站中科学家们完成了数不清的科学实验,为人类科技进步和航天技术发展做出了卓越贡献。 1992年,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:制定了载人航天工程“三步走”发展战略,开启了建设空间站的序幕。2011年至2016年期间,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:通过天宫一号、天宫二号验证了空间站的一系列关键技术。从2020年始,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:相继成功发射了天宫空间站天和核心舱、天舟二号货运飞船和神舟十二号载人飞船,完成了飞船与核心舱的对接和在轨测试,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:航天员首次进入中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:人自己的空间站。按计划,在未来的一年半内,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:将陆续发射多个舱段和飞船,并于2022年年内完成空间站的建设。
中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站价值巨大
首先,建设空间站可直接带动整个科技产业链及相关科技的进步,具有重大的战略意义。以天和核心舱为例,该舱段由我国自主建造,产品、部组件、原材料、关键元器件均实现了国产化。这其中带动了基础研究领域、工业制造领域、数据应用领域等诸方面的长足进步。 以新一代运载火箭为例,研制中许多先进技术经过转化,已成功运用到大型客机、高铁、风力发电等行业的设计研发中,直接服务于国民经济发展,有效提升了我国的基础工业技术水平。 第二,空间站内可以进行空间科学试验以及技术试验。根据任务安排,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站计划于2022年完成在轨建造,具备长期开展近地空间有人参与科学实验、技术试验和综合开发利用太空资源的能力。 作为长期在轨运行的“太空母港”,空间站具有天然的高真空、微重力、超洁净的环境。利用空间站的特殊环境,可瞄准人工智能、量子信息、集成电路、空天科技、深地深海等前沿领域,开展相关科学技术研究,产出一批具有前瞻性的重大科技成果。 第三,空间站上可开展中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网和生物技术研究。中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站将安装1000多套仪器设备,用于支持中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、微重力基础物理等学科领域。 有数据显示,历来的空间站科学研究中,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网和生物技术的占比最高,而中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站科学实验第一批入选的9个项目中,至少有两项与中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网直接相关。因此,天宫号空间站的建成将为中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网和生物技术的发展提供新的创新载体,助力中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:科学家揭开生命的奥秘。 第四,空间站科技成果的转化。以天宫号航天员尿处理与回收系统为例,该产品可实现航天员日常生活排泄物的可重复利用,使得航天员的生活必须品大大减少。再如,空间站的低重力、真空、超净环境可以冶炼地球上无法冶炼的高性能合金,也可以生产性能更优越的半导体晶体。这些高科技如若未来得到落地转化,必将产生显著的社会经济效益。 第五,空间站建成之后,就相当于在太空为所有航天器建造了一个港口,可为其他航天器提供在轨服务。此外,天宫空间站给中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:科研人员的太空研究提供了极大便利,利用空间站的空间资源,进行太空探索和前沿科学研究,可为未来人类移民外太空积累科学基础。 总之,以前的中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:科研人员没有机会进行如此级别和深度的太空探究,而天宫空间站将为中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:的科研人员插上“梦想的翅膀”。
中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站具备明显的后发优势
从结构上划分,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站属于第三代空间站。作为第四代的国际空间站,现已年久失修,预计2024年左右退役,到时中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站将成为唯一在轨运行的空间站。中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站有如下优势: 一是设计更为合理。由于美俄标准不统一,国际空间站舱室利用上存在大量冗余和浪费,很多地方设计不合理。例如,宁静号对接节点舱、曙光舱和团结舱之间的对接节点舱室都没有用到科学研究上。 国际空间站十几个舱段中真正用于科研实验的只有命运舱、哥伦布舱和希望号实验舱,这3个舱段加起来并不大,实验机柜数约31个。相比之下,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站舱室比国际空间站少了很多,但空间站宽阔,实验机柜数量达到了23个,仅比国际空间站少8个。 中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站现有一个核心舱、两个实验舱、一个载人飞船和一个货运飞船。其实载人飞船可以接两艘,进行交接班,空间站中间节点舱还可兼作气闸舱用。按照中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站的设想,未来还极有可能再发射一组核心舱、实验舱、货舱及载人飞船,对现有中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站进行拼接、“扩容”。因此,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站的舱室和总体设计要优于国际空间站。 二是后发优势,部分技术领先。和国际空间站相比,天宫空间站部分技术已逼近甚至超越前者。 中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站的太阳能帆板比国际空间站效率更高。其大型太阳能柔性电池翼采用了先进的砷化镓材料,转化率达到了30%,两部电池翼加上核心舱电池翼发电功率可达100千瓦以上。而国际空间站的太阳能电池板效率只有15%,发电总功率仅为90千瓦。 中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站具有两个高性能的机械臂,核心舱一个,未来将发射的实验舱还有一个。这两个机械臂可以在舱体上移动和操作,极大方便了舱段的安装、对接等工作。 而且,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站有一项黑科技——霍尔电推发动机,不同于传统的化学燃料发动机,它只需携带极少的燃料,比冲相当于传统动力的5倍,不仅效率高,还能减少推进剂的消耗。 天宫空间站还附带着一个巡天号光学舱——一个口径2米的望远镜。它既可以观测遥远深空,也可以对地观测,拥有不亚于哈勃望远镜的性能。该光学舱平时和空间拉开一段距离共轨飞行,如需检修,便可靠过来,和空间站对接,以便宇航员维修。 此外,相比国际空间站,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站在通讯、电子技术和能源管理方面也略胜一筹。 三是性价比高,适合中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:国情。国际空间站是目前在轨运行最大的空间平台,规模约有420余吨。中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站一期工程仅百吨级,在总体规模上远不及国际空间站。作为第四代空间站的国际空间站建造耗时12年,至今总投入高达2000亿美元,加上后续的定期任务发射与维护,开销巨大,不是一个国家可以承受得了的,因此,它只是一个多国合作的空间站项目。 从第一代空间站到第四代空间站,如果由一个国家来承担建造,该选择哪一代比较合适呢?总体而言,第四代规模巨大,代价过高,而第一代、第二代又过于陈旧,所以建造一个第三代空间站最为合适,况且第三代空间站完全可以完成绝大多数科学目标,性价比极高。 正是基于国情和实效考虑,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:将天宫空间站建设定位为第三代空间站。值得一提的是,中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站完全是由我国自主建造,因此在后续的空间站科研与国际合作中,我国可以按照自己的意愿进行,具有绝对的话语权。 总之,虽然中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:空间站比国际空间站建设得晚,且为第三代空间站,但借助后发优势,无论是规模、还是技术应用方面都充分体现了中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:特色,走出了一条符合中国体彩app官方下载-欧洲杯投注指定官网:国情的空间站可持续发展道路。■ (作者系同济大学航空航天与力学学院教授)
《科学新闻》 (科学新闻2021年8月刊 航天)
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