天宫空间站的“三舱合体”时刻
作者 焦维新
发表于 2022年4月

2022年,中国载人航天空间站工程将实施6次重大任务,全面建成空间站。这意味着,中国天宫空间站的“三舱合体”时刻,很快就要到来了!

为什么选择三舱结构

将要建成的“三舱”主要包括天和核心舱,问天、梦天两个实验舱。这是由中国载人航天事业的需要和具体情况决定的,涉及空间站的规模以及科学试验的内容和类型。

在太空中开展的科学试验,大多数是在密封的条件下进行的,但也有一些需要在暴露条件下进行,如观天测地和对空间环境监测。因此,一个实验舱显然是无法满足相关科学试验要求的。

问天、梦天实验舱与天和核心舱“三舱合体”后,将呈T字形结构。这是因为T字形具有结构紧凑、便于管理、便于控制和便于扩大规模的特点。设想一下,如果“三舱合体”采用一字“长蛇阵”的形式,从一端到另一端,长度接近50米,不仅结构不稳定,而且航天员出舱活动也很不方便。此外,T字形结构对于从整体上控制空间站的平衡也有好处。如果将来要扩大空间站的规模,从预留的对接口加一个舱段也很方便。

实验舱结构大不同

问天实验舱和梦天实验舱,在设计、功能上有不少区别。

 中国天宫空间站组合体效果图

首先,问天实验舱的最大直径和天和核心舱一样都是4.2米,全长17.9米,竖起来将近6层楼高,超过天和核心舱(全长16.6米)及国际空间站上的任何一个舱段。它主要用于备份天和核心舱的部分平台功能,存放航天员的消耗品、空间站备品备件和补给货物等。舱内配备有3个床位、1个卫生间,加上天和核心舱内的同等配置,可满足2个乘组6名航天员同时在轨。

而梦天实验舱的尺寸与问天实验舱不相上下,最大的不同之处则在于配备了一个货物专用气闸舱,能够在航天员和机械臂的配合下,支持設备的自动进出舱,它更倾向于服务货物来往。

合体才有“超能力”

在问天实验舱和梦天实验舱先后就位,并与天和核心舱形成组合体后,天宫空间站的功能将会变得愈发完善、强大。当然,这并不是一件简单的事情。

图为天宫空间站示意图。天和核心舱可为整个空间站提供动力,它还具有一个对接枢纽,可供两个实验舱与其对接,并为到访的神舟载人飞船和天舟货运飞船提供“港口”(绘图/张玲)

首先,要发射天舟四号货运飞船,运送补给物资,为随后实施的神舟十四号载人飞行任务作准备。神舟十四号乘组在轨驻留期间,问天实验舱和梦天实验舱将先后发射入轨,与天和核心舱对接,进行舱段转位,在2022年年底前完成空间站三舱组合体建造。随后,实施天舟五号货运飞船补给和神舟十五号载人飞行任务。神舟十五号乘组将与神舟十四号乘组开展在轨轮换,对空间站状态进行全面评估后,才能转入空间站应用与发展阶段。

因此,中国空间站在2022年的任务特点是,环环相扣、高度耦合,航天器在轨对接与分离次数多,组合体状态复杂,管理难度大;舱段转位、大小臂组合工作、货物出舱等任务状态新。

让我们一起期待“三舱合体”时刻的来临,看中国航天人如何在通往宇宙的征途上,书写新的传奇,留下耀眼的航迹!

 中国空间站天和核心舱的工艺验证舱

(责任编辑 / 王佳颖  美术编辑 / 周游)

本文刊登于《知识就是力量》2022年4期
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