和平号空间站|中国空间站构型:简洁不仅美,更是安全( 五 )


前端是节点舱 , 后端也要有对接口和人员通道 , 因此只能将资源舱设计为直径达到包络上限的环形 , “套”在密封通道之外 。 而对于密封舱部分 , 设计师将其分为大小直径两个柱段 , 帆板、中继天线、机械臂等大尺寸舱外设备都布置在小柱段 , 从而使其加上了各种“外挂”后的外包络仍在火箭整流罩允许范围内 。 小柱段内部则不能布置大尺寸设备 , 用于航天员生活休息 。
就这样 , 核心舱演化出了大小尺寸密封舱加大直径资源舱的模样 , 同时各部分沿轴向形成节点舱-小柱段-大柱段-资源舱的顺序 。 基于这样的排列顺序及设备布局 , 发射时重量较轻的小柱段在上 , 有利于整体基频和强度设计 , 减少结构重量;入轨后 , 航天员生活区能够与工作区分开 , 相对安静、私密并且离节点舱近 , 应急情况便于撤离 。
实验舱
实验舱没有前后对接的需求 , 只在一端对接即可 。 因此 , 实验舱的资源舱采用了传统的小尺寸“实心”布局 , 外部布置帆板、天线 。
此外 , 兼顾到组合体构型 , 两个实验舱不仅尺寸、质量特性大体一致 , 从而获得整体构型下较好的动力学特性 , 而且从布局上都采用了工作舱-气闸舱-资源舱的顺序 。 对接之后 , 气闸舱成为所有密封舱组合的“端部” , 意外时可以隔离而不影响其他舱段 。
T字型的安全、效率
与未来拓展
各舱段的构型有理有据 , 舱段组合同样不是随意的 。
由于我国空间站采用运载火箭发射各舱段入轨、上天后交会对接的建设方式 , 整体构型仍然得在“以节点舱为球心的辐射状”构型上做文章 。 但我们没有走和平号的老路 , 而是设计了中国特色的T字型 。


和平号空间站|中国空间站构型:简洁不仅美,更是安全
本文图片


我国空间站示意图
三舱布于同一平面 , 形成T字;两个尺寸、质量特性大体一致的实验舱对向布置 , 形成T字的一横;利用每个实验舱自身近20米长的结构 , 结合各自资源舱末端配置的双自由度太阳翼驱动机构 , 两对大型太阳翼成为T字一横远端的两个“大风车” , 不管空间站以何种姿势飞行 , 都能照上太阳从而获得高效的发电效果;两个实验舱的气闸舱分别位于T字一横的端头 , 正常工作泄压或异常隔离时均不影响其他密封舱段构成连贯空间 , 保证了安全性 。
作为T字那一竖的核心舱 , 在这个对称关系中仍然保持着前、后、下三向对接的能力 。 后向对接货运飞船 , 使得组合体可以直接利用货运飞船的发动机进行轨道机动;前向、径向两个对接口不仅可以接纳两艘载人飞船实现轮换 , 而且保持正常三轴稳定对地姿态时两对接口都在轨道平面内 , 即可让载人飞船在轨道面内沿飞行方向和沿轨道半径方向直接对接 , 无需对接后再转换对接口 。

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