天宫空间站两个核心舱,二期扩展工程宣示雄心!力压国际空间站( 二 )
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神舟七号载人飞船
国际空间站在轨质量高达420吨,天宫空间站一期工程则是百吨级。前者的科研机柜数量是31个,后者则是23个。
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天宫空间站科研机柜
国际空间站在轨规模是天宫的4倍有余,然而科研机柜数量仅为天宫的1.3倍,后者用更小规模实现与前者等量齐观的科研能力,由此可见天宫的空间利用率更高。
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天宫空间站天和一号核心舱
问题来了,造成这一数据反差的原因是什么?
还得从空间站的设计结构分析,国际空间站被认为是第四代载人空间站,标志就是应用了桁架结构。所谓桁架式空间站指的是舱体依托桁架结构搭建,与之对应的则是舱体与舱体对接的第三代积木式空间站,代表型号是和平号。
国际空间站虽然应用了桁架结构,但其内在仍然是积木式,420吨规模中供航天员工作生活的舱段规模仅有180吨左右,这些舱段是以积木式结构组合在一起。
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国际空间站积木式结构
180吨舱体规模受限于参建方的标准不一,以及舱体研发时代的技术局限性,又导致大量的空间浪费与闲置。
例如,部署于世纪之交的曙光号核心舱、团结号节点舱、星辰号服务舱三个舱体规模就高达50吨。
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国际空间站的骨干舱段
曙光号虽然名为核心舱但现在发挥的功能仅是储存燃料,集生命保障、轨道控制、制导导航等功能于一体的星辰号服务舱则发挥着核心舱功能。用于连接其他舱段的团结号节点舱与曙光号对接,由于两家对接口尺寸无法兼容因此需要附加一个对接适配器。
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黑色部分即是团结号的对接适配器
与之对比,天宫空间站一个20吨级的天和一号核心舱就满足了国际空间站上述三大舱段的功能需求,该舱段从外形看分为“大柱段”与“小柱段”两部分,以功能分区则分为资源舱、生活控制舱、节点舱三部分。
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天和一号核心舱大柱段
资源舱配置有推进剂贮箱以及姿轨控动力系统,除此之外还应用了霍尔电推力器用于补偿大气阻力带来的轨道高度损失,这是人类首次将电推动力用于载人航天器。
电推动力优势是可以减轻货运补给压力,降低货运飞船发射频次,节约运营成本,还能缩小常规推进剂贮箱尺寸,增大舱内可使用空间。
生活控制舱大柱段部分是空间站总体控制设备安装位置,除此之外还有部分科研设备安装位置。与之对比,国际空间站曙光号+团结号+星辰号50吨级舱段都没能实现平台控制与科研实验两项任务的兼容。
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天和一号核心舱结构设计
生活控制舱小柱段配置有三个睡眠区、一个锻炼区、两个平台设备区,以及一个未解密区域。与之对比,国际空间站星辰号服务舱也是20吨级舱段却只有两个睡眠区。
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天和一号大柱段内部
小柱段末端则是节点舱,它可以提供1个轴向对接口、1个侧向对接口、2个侧向对接停泊口,加上大柱段后端通道,天和一号核心舱总计有5个对接口,可以同时对接三艘飞船,以及停泊两座大型实验舱段。
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节点舱
国际空间站大多数对接口受限于对接次数限制,需要附加舱段过渡才能与载人飞船对接,而天和一号核心舱节点舱无需任何附加舱段可直接与飞船对接。
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国际空间站码头号附加对接舱
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神舟飞船可直接与节点舱对接
除此之外节点舱还兼具气闸舱功能,是航天员实施出舱活动的转换通道,出舱口位于节点舱天顶方向。
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节点舱航天员出舱口
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