空间站2020猜想

2011-11-07 14:31:06 来源:长江商报

长江商报消息 11月3日凌晨,随着神舟八号和天宫一号成功实现首次空间交会对接,中国的空间站之梦已经打下了第一块“地基”。中国载人航天工程新闻发言人武平宣布,2020年前后,中国将在轨建造组成自己的60吨级的载人空间站。

而目前全球唯一在轨运行的空间站“国际空间站”,将于2020年退役。中国空间站2020年或将成为全球唯一空间站。

设想有一天,中国的空间站“笑迎五洲客”,那将是标志性的支点,中国将以此为人类探索宇宙奥秘作出更大贡献。

国际空间站2020年退役

美国华裔宇航员称,中国能挽救国际空间站

“国际空间站”是现在唯一在轨运行的空间站。项目于1998年正式启动,参与方共有16个,包括俄罗斯、美国、加拿大、日本、巴西和欧洲航天局的11个成员。

按最初计划,项目将于2013年终结,由于2003年美国“哥伦比亚”号航天飞机失事延缓了空间站建设,参与方后来又决定将空间站使用期限延至2020年。

美国华裔宇航员焦立中表示,中国此次获得的“交会对接”能力将对建立太空站至关重要,而未来和美俄合力发展太空项目,将是挽救国际空间站的唯一方式。

最庞大的空间站

空间站是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员在其中生活工作和巡访的载人航天器。截至目前,全世界已经发射了10个空间站。16国参与投资建成的国际空间站也已开始运行,这也是现在唯一在轨运行的空间站。

国际空间站的设想是1983年由美国总统里根首先提出的,由于受到当时的政治、经济、技术等方面制约,在经过十余年的探索和多次重新设计之后,直到苏联解体、俄罗斯加盟,国际空间站才于1993年完成设计并开始实施。

装配完成后的国际空间站长110米,宽88米,大致相当于两个足球场的大小,总质量达400余吨。国际空间站由航天员居住舱、实验舱、服务舱,对接过渡舱、桁架、太阳能电池等部分组成,是有史以来规模最为庞大、设施最为先进的宇宙空间站。

1998年11月,随着国际空间站的第一个太空舱——俄罗斯“曙光”号功能货舱的升空,拉开了国际空间站的建设帷幕。

此后,美国“团结”号节点舱、“命运”号实验舱、“寻求”号闸舱、俄罗斯“星辰”号服务舱、“码头”号对接舱、“探索”号小型实验舱、欧洲航天局的“哥伦布”实验舱、“宁静”号节点舱和“炮塔”号天体观测台等总共13个舱体先后升空并相互对接,形成了一座主体架构长达89米、规模空前的“太空城”。

国际空间站的设计寿命为10-15年,可供6-7名航天员在轨工作,迄今已有超过10万人参与该空间站的建设,其项目总耗资已达1200亿美元。15个国家的189名航天员在此工作过,其中有些人还曾两度造访。

空间站将面临无人状态

美国国家航空航天局所有航天飞机今年7月退役后,俄罗斯飞船成为与国际空间站的唯一连接渠道。

国际空间站已经近11年连续驻有宇航员,现有3名宇航员驻站,预计3名宇航员将于11月下旬返回地球。

美国航天局说,如果新的载人飞船不能于11月中旬发射,空间站将面临暂时无人状态。

曾四次执行过NASA(美国国家航空航天局)太空任务的美国华裔宇航员焦立中接受采访时表示,中国“天宫一号与神八”此次获得的“交会对接”能力将对未来建立太空站至关重要。而未来中国和美俄并肩,合力发展太空项目,将是挽救国际空间站的唯一方式。

“如果国际空间站继续‘人员短缺’的话,危险级别将进一步上升,而由此引发的一系列失败将导致国际空间站的损失。现在,仅俄罗斯有能力将宇航员重新送入国际空间站。而中国如果加入的话,中国的‘神舟飞船’能够修改成为与国际空间站‘兼容’的状态,这是挽救国际空间站的唯一方式。所以我希望,中国能加入国际空间站项目,甚至是未来的太空探索项目。”焦立中表示。

国际空间站结构

俄罗斯太空舱部分

1.对接舱

2.对接和货物舱

3.“曙光”号太空舱

4.多功能实验舱

5.“星辰”号服务舱

6.Pirs对接舱

美国太空舱部分

8.“团结”太空舱

9.“寻求”号气密舱

10.“和谐”号节点舱

11.“命运”试验舱

12 .结构部分

13.太阳能板

加拿大太空舱部分

7.卡南达姆2号

欧盟太空舱部分

14.“哥伦比亚号”太空舱

日本太空舱

15. “希望”号实验舱

16“希望”号户外实验平台

5.“星辰”号服务舱

“星辰”号服务舱由俄罗斯承建,是国际空间站的核心舱。“星辰”号长13米,宽30米,重19吨。服务舱由过渡舱、生活舱和工作舱等3个密封舱和一个用来放置燃料桶、发动机和通信天线的非密封舱组成。

“星辰”号配有定位和电视联系系统,可保障服务舱与俄罗斯科罗廖夫地面飞行控制中心和美国休斯敦地面飞行控制中心的直接联系。

“星辰”号共有4个对接口,可用于接待载人飞船或货运飞船。

中国空间站2020年建成

将在轨建造,重量60吨左右

“对于载人航天工程的未来发展,掌握交会对接技术为中国建设空间站奠定了坚实基础。”中国载人航天工程总设计师周建平说。2020年前后,中国将在轨建造组成自己的60吨级的载人空间站,并开展大规模的空间应用。

三“天宫”为空间站奠基

中国的载人航天工程在1992年9月21日正式上马,所以又称“921工程”。在世界载人航天俱乐部的几个有限成员里,中国无疑是后来者。但中国人依靠自己的力量,在探索太空的征途上稳步前进。

中国载人航天工程确定了三步走的发展战略。第一步是掌握载人航天技术,使中国成为具备独立研制、成功发射和顺利回收载人航天器的国家;第二步的目标是突破航天员出舱活动和航天器空间交会对接技术,实施空间实验室工程;第三步的目标是建造大规模、长期有人照料的空间站。

天宫一号与神舟飞船进行的交会对接,是整个载人航天工程第二步战略的关键之战。神舟八号和天宫一号完成无人自动交会对接之后,神舟九号、神舟十号飞船还将陆续升空,与天宫一号进行载人交会对接、手动交会对接等一系列实验。其中,神舟八号飞船不载人,神舟九号飞船是否载人,将根据神舟八号任务评估情况决策,神舟十号飞船一定会执行载人飞行。

在天宫一号之后,2013年左右,中国还将发射天宫二号,并分别发射两艘载人的神舟飞船与其进行交会对接。天宫二号将主要开展地球观测、空间应用技术和航天医学试验等。

天宫三号预计将于2015年左右发射,它将主要验证航天员中期在轨驻留、飞行器长期在轨自主飞行和货运飞船在轨试验等技术,还将开展部分空间科学和航天医学试验。如果三次天宫任务都取得圆满成功,中国将成为继美、俄之后第三个能够独立发射组装空间站的国家。随后,中国载人航天工程将跨入第三步。

更远的航空活动需要

中国载人航天工程总设计师周建平说,空间科学研究、开发空间资源等活动都是一个长期过程,离不开空间站平台。

载人飞船只是天地往返的运输工具,飞行时间短,有效载荷重量小,而空间站规模可以比较大,在轨运行时间长,是保证人类空间活动的最有效的空间设施。

“交会对接使得运输工具和平台得以连接在一起,不仅能把人送进空间站,还可以用于货物补给和空间站建造。”他说,更远的航天活动比如登月、访问火星,使用交会对接技术则可以实现方案优化、提高效率、降低风险和难度。

发射天宫一号的长征二号FT1火箭是目前我国运载能力最大的火箭,但对于建设空间站来讲,8.6吨的运载能力显然不够。只有具备了20吨以上运载能力的火箭,才有能力发射空间站核心舱。此外,空间站在运行期间也需要大运载能力的货运飞船来回运输大量物资。据载人航天工程火箭系统总工程师荆木春介绍,运载能力达到25吨的大推力运载火箭已经在研制之中,它仍属于功勋彪炳的长征系列火箭,初步命名为长征五号。

中国空间站向他国开放

据透露,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。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实验舱,总重量在60吨左右。

根据目前规划,2020年大型空间站将由1个21吨核心舱和2个20吨级实验舱组成,总发射重量超过60吨。空间站核心舱长18.1米、最大直径4.2米,分为节点舱、生活控制舱和资源舱,是航天员的主要活动场所,也是空间站的管理控制中心。

核心舱的节点舱段拥有5个对接口,用于对接实验舱和载人飞船,是空间站的联系枢纽,另外在资源舱尾部还有一个对接口,用于对接货运飞船。两个实验舱长度均为14.4米,最大直径4.2米,是开展空间实验的主要舱室,也可供航天员临时生活,其中实验舱I还有部分控制功能。

周建平说,这样的设计规模能够满足我国空间科学研究的急需。当然,设计还留有扩展余地,将来可以根据经济和科技发展水平增加舱段。未来,中国会向全世界开放空间站。

中国的空间站不仅将给中国的科学家提供空间科学研究场所,也会通过各种国际合作为其他国家科学家提供平台。

◇链接

空间站具有“无比强大”的功能

一个空间站自它完全建成之后将具有无比强大的功能:

充分利用及开拓太空资源:

人们已很熟悉的太空育种、对地对大气观测、部分军备试验,这些动作或是利用了空间站上的微重力条件,或是得力于空间站占据的高远位置,皆是借助空间站外部的特殊资源才能完成的。

作为实验基地开展科学研究:

如观测和探索宇宙太空,监测人造卫星和深空探测器等等,空间站的“地理位置”无疑具有天体物理学和天文学研究的最佳优势。

研发多种航空航天可利用的新技术:用于测试航空航天设备的新结构和新设备,还可对新能源、新材料的研发起促进作用。

太空旅游:

该用途或许并没涵盖在国际空间站最早的设计图纸中,但现在却不得不将其考虑在内。

由此可见,一个空间站项目可开展的是一片集合了从观测、试验到研究、制造的人类活动新天地。

“养”一个空间站每年需10亿美元

“‘国际空间站’建成后,运行管理不容易。”航天专家庞之浩说,“因为每个航天员每年需由地面送去658千克食品、209千克服装(站上有冰箱,但没洗衣机)和其他个人用品,空间站所需备件和科学试验用品的量就更大了。”

而当今运送1千克物品到空间站的费用为2.2万美元。由此可见,“养”一个空间站耗资惊人,据估计每年需10亿美元,若在轨工作10年则为100亿美元。

太空大餐吃什么

在空间中,即使飞行数百万公里,还是无法逃避生命生存的客观需求。当宇航员在地球表面数百公里之上的轨道上时,他们依然需要吃饭、睡觉以及上厕所。在空间站上做饭,算不上真正意义上的烹饪,最多是加热或用水泡。

有鲟鱼和鸡肉饭

俄罗斯供应的食物很多是罐装的,有加了蔬菜的羔羊肉,掺有大麦的牛肉(像一种夹肉面包),鲟鱼和鸡肉饭。还有很多其他的脱水食物,像特沃劳格(一种俄罗斯乡村的坚果干酪甜点)、蔬菜、意大利通心面、西红柿、油炸米饭、小虾等等。

你所要做的就是往袋中加水,等上几分钟,再将勺子插进袋子里吃这些食物。在脱水食品复水时,要确信这些汤料和水已经完全融合,你需要将包装袋前后晃动,或抓住包装袋,上下拍打,利用离心力将水挤到袋子中。所以当你看到一名宇航员抓住一个食品袋并且上下挥舞,这不是他为午餐而兴奋(也许有这种可能),只是为了将食物和水混在一起。

大多数美国太空食品是装在密封袋中的,它们与罐装食品很像,但却不是罐头,另外还有装在密封袋中的坚果、干果、面包等等。这些食物可以很滑稽地漂浮在空中,宇航员就像条金鱼似的在空中游来游去吞食它们。

“泡菜和辣椒酱尤其受欢迎”

美籍华人宇航员爱德华·卢杰上太空前挑选了一些在零售店买到的、可以长期保存的食物:中国食品(像一种放入甜豆酱的糯米饭)、夏威夷牛肉干、罐装法国食物(豆焖肉鸭、加沙司的牛肉)和一些袋装即食糯米饭。

韩国首名宇航员李素妍2008年带上空间站的韩式太空餐包括泡菜、速冻米饭、大酱汤和辣椒酱等。此外,还有用各种粮食混合制成的“甜点”以及绿茶、红参茶等。她说,“速食面、泡菜和辣椒酱尤其受欢迎。”这些太空食品经高温杀菌和无菌包装,含有65%水分,由于呈黏稠状,食用时不会飞散。

地中海饮食一直是宇航员的食品,这种饮食的新鲜和冻干食品2004年第一次飞上太空,其中包括:帕齐诺西红柿、罗马尼阿风味的烙饼、托斯卡的派科琳诺白葡萄酒、鱼和都灵软巧克力糖。