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中國(guó)空間站中的“黑科技”
全國(guó)政協(xié)委員,中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師 周建平
空間站是人類(lèi)在地外空間建造的最大類(lèi)型空間設(shè)施,其規(guī)模龐大,技術(shù)復(fù)雜,可靠性安全性要求高。作為在軌長(zhǎng)期載人的設(shè)施,既要為航天員提供良好的生活和健康保障,又要充分發(fā)揮人的能力優(yōu)勢(shì)。空間站投入很大,如何保證其經(jīng)濟(jì)性也是空間站可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。
我國(guó)空間站核心艙已經(jīng)順利發(fā)射入軌6個(gè)多月,完成了接納第一個(gè)航天員乘組3個(gè)月的駐留訪問(wèn),并對(duì)建造空間站的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了在軌驗(yàn)證。
我簡(jiǎn)單介紹一下我國(guó)空間站的幾個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)突破和創(chuàng)新。
一是物化再生生保技術(shù),就是利用物理和化學(xué)的方法收集、處理航天員生活產(chǎn)生的水(通過(guò)冷凝獲得)、尿、二氧化碳等,從中獲得純凈水、氧氣,實(shí)現(xiàn)資源的再生循環(huán),從而大幅降低地面補(bǔ)給需求。我們這個(gè)系統(tǒng)一次成功是非常值得驕傲的,因?yàn)閲?guó)際空間站建造時(shí),美國(guó)也因?yàn)榧夹g(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大,不得不依靠有過(guò)“和平號(hào)”空間站15年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的俄羅斯為其研制核心艙,包括再生生保系統(tǒng)。我們的物資閉合度達(dá)到80%,這也是一個(gè)很先進(jìn)的水平。
二是空間機(jī)械臂技術(shù)。機(jī)械臂在空間站的建造、航天員出艙活動(dòng)中扮演著非常關(guān)鍵的作用,是衡量一個(gè)航天大國(guó)在軌建造大型空間設(shè)施能力的一個(gè)重要標(biāo)志。國(guó)際空間站機(jī)械臂由加拿大研制,歷經(jīng)了航天飛機(jī)到國(guó)際空間站的長(zhǎng)期改進(jìn)完善,才有目前的能力。我國(guó)空間站機(jī)械臂具有7個(gè)自由度,通過(guò)在軌爬行方式可在空間站不同艙段運(yùn)動(dòng),并覆蓋所有艙外操作區(qū)域,其自動(dòng)化水平、承載能力、活動(dòng)空間和操作精度都達(dá)到了國(guó)際一流水平。后續(xù)我們還將隨“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙上行另外一個(gè)可以完成更加精細(xì)操作能力的機(jī)械臂,這兩個(gè)機(jī)械臂還可以組合起來(lái)完成更大范圍的操作,這又將是一個(gè)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。
三是能源技術(shù)。我國(guó)空間站的太陽(yáng)能發(fā)供電能力,從功率/全站重量比看,遠(yuǎn)高于國(guó)際空間站,這將為空間站穩(wěn)定運(yùn)行、發(fā)揮更大效益提供堅(jiān)實(shí)保證??臻g站電源研制了光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)30%多的太陽(yáng)能電池,大型柔性可展開(kāi)、收攏的太陽(yáng)能電池陣,雙軸定向裝置等,這些技術(shù)的突破,既解決了空間站的急需,也為航天器技術(shù)發(fā)展和能力提升提供了有力支撐。我們還研制了大功率的電推進(jìn)器,其比沖比空間化學(xué)推進(jìn)器高5倍,可以用于抵消軌道上雖然稀薄但仍然是造成軌道衰減主要原因的大氣阻力,從而顯著降低推進(jìn)劑補(bǔ)給需求,節(jié)省運(yùn)行消耗。在空間站上應(yīng)用電推進(jìn)技術(shù)也是我國(guó)的首創(chuàng)。
四是出艙活動(dòng)技術(shù)。神舟七號(hào)我們進(jìn)行了第一次出艙,這次出艙只是解決了“出得去”的問(wèn)題,持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)??臻g站的出艙活動(dòng)是空間站建造、升級(jí)、擴(kuò)展、維修的關(guān)鍵技術(shù),我們研制了新一代艙外服,全面提高了其保障航天員出艙的能力,神舟十二號(hào)乘組第一次出艙就在艙外工作了7個(gè)多小時(shí),這完全可與國(guó)際空間站出艙活動(dòng)時(shí)間相媲美。從實(shí)際飛行看,我們的艙外服一次出艙的保障能力還有較大余量。
五是信息技術(shù)。我們充分發(fā)揮了后發(fā)優(yōu)勢(shì),空間站的信息網(wǎng)絡(luò)、天地
互聯(lián)互通能力,明顯優(yōu)于國(guó)際空間站的水平。
“建站為應(yīng)用”,這是我國(guó)載人航天“三步走”一開(kāi)始就樹(shù)立的發(fā)展理念,我國(guó)空間站將有空間生命、生物、材料、基礎(chǔ)物理、天文、流體和燃燒、環(huán)境等多學(xué)科的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)施,這些設(shè)施將為多個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家利用太空獨(dú)特的微重力等環(huán)境,開(kāi)展科學(xué)前沿研究,提供有力的支持。期望委員們積極關(guān)注、參與,我們共同努力推動(dòng)空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用的全面發(fā)展,為航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)作貢獻(xiàn)。
編輯:魯雅靜
關(guān)鍵詞:空間站 技術(shù) 出艙 空間