中國空間站T字型太空拼圖，天和、問天、夢天三艙對比一覽

昵稱21405352 2022-11-02 發(fā)布于湖南

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金秋十月的最后一天注定賦予關(guān)鍵時日，夢天號實(shí)驗(yàn)艙如期發(fā)射飛天，這意味著中國空間站基本建設(shè)階段迎來最后一個主艙段，標(biāo)志性T字構(gòu)型的中國空間站CSS初現(xiàn)太空。

●發(fā)射速覽

●發(fā)射過程

▲夢天號實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空

這次動用火箭序號為遙四的長征五號B，位于中國最南端航天發(fā)射場海南文昌航天發(fā)射中心一號工位LC101發(fā)射。LC101專屬于長征五號/B火箭發(fā)射；LC201專門用于長征七號/長征八號火箭。

北京時間2022年10月31日15:37，中國現(xiàn)役運(yùn)力最強(qiáng)火箭長征五號B磅礴而起，震天撼地，17秒后箭體開始轉(zhuǎn)向東南；升空約177秒，4枚助推器與主火箭分離；升空約223秒，20.5×5.2米大型整流罩分離；升空8分鐘后主火箭兩臺發(fā)動機(jī)關(guān)閉，隨后5秒主火箭與夢天號分離操作；再之后經(jīng)過一系列操作逐步進(jìn)入近地軌道，對接目標(biāo)瞄準(zhǔn)位于390公里高度、赤道傾角41°的天和號核心艙。

發(fā)射約13小時后進(jìn)行軌道交會對接，夢天號實(shí)驗(yàn)艙與天和號核心艙前向端口對接。屆時正在空間站執(zhí)行神舟十四號飛行任務(wù)的三名航天員（陳冬、劉洋、蔡旭哲），將全程參與、見證整個對接過程。這也是繼問天號發(fā)射對接之后，中國空間站第二次在有航天員時發(fā)射并對接主模塊。

夢天號實(shí)驗(yàn)艙是中國空間站基本構(gòu)型的收官之作。三大在軌模塊：天和號核心艙+問天號實(shí)驗(yàn)艙+夢天號實(shí)驗(yàn)艙組成標(biāo)志性T型組合體，這意味著中國空間站基本成型。初現(xiàn)太空的中國空間站總質(zhì)量多達(dá)91噸，成為中國目前在軌運(yùn)行質(zhì)量最大的航天器組合體。

●夢天號實(shí)驗(yàn)艙

這是中國空間站第二個實(shí)驗(yàn)艙，也是中國空間站第三大模塊，實(shí)驗(yàn)艙直徑4.2米，長度17.9米，與問天號大小一樣，同樣堪比一輛公交車；發(fā)射質(zhì)量約為23噸，加壓空間同樣是110立方米，不過航天員活動空間縮至32立方米，小于天和艙、問天艙50立方米，主要被存儲區(qū)所使用。夢天號由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙、資源艙共四艙構(gòu)成，與問天號構(gòu)成左右對稱的中國空間站兩大模塊。

夢天號與問天號一樣，都配有大型柔性太陽能發(fā)電陣列，全翼展長約56米，雙翼面積276平方米，日均發(fā)電超過430度，足以滿足未來一系列科研實(shí)驗(yàn)需求。夢天號還具有載荷自動進(jìn)出艙功能、微小飛行器釋放功能，還配置了一個艙外展開試驗(yàn)平臺，以滿足部分需要暴露于太空載荷的特殊需求。

更值得一說的是，夢天號實(shí)驗(yàn)艙攜帶了世界上第一套由氫鐘、銣鐘、光鐘組成的空間冷原子鐘組，目標(biāo)是達(dá)到10皮開爾文（picokelvins）的超低溫，有望打破人類有史以來創(chuàng)造的最低溫度紀(jì)錄，一舉超過NASA在國際空間站進(jìn)行的類似實(shí)驗(yàn)，由此建成在太空中頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度最高的時間頻率系統(tǒng)，這將有助于引力紅移、精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)測量等前沿科學(xué)研究。

●夢天號、問天號、天和號三艙異同

夢天號、問天號、天和號三艙如何區(qū)分？有何異同？如何分工？詳見以下對照表▼

夢天號、問天號都屬于實(shí)驗(yàn)艙，不過兩艙各有千秋。夢天號重在物理實(shí)驗(yàn)、材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們不妨看作是物理實(shí)驗(yàn)室。因此配置了流體物理、基礎(chǔ)物理、材料科學(xué)、燃燒科學(xué)、航天技術(shù)試驗(yàn)等13個科學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜、37個艙外載荷接口。

問天號側(cè)重點(diǎn)是生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們可以看作是生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。因此配置有生命生態(tài)、生物技術(shù)和變重力科學(xué)等實(shí)驗(yàn)柜，能夠支持開展多種類植物、動物、微生物等在空間條件下的生長、發(fā)育、遺傳、衰老等響應(yīng)機(jī)理研究，以及密閉生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。

天和號核心艙與兩個實(shí)驗(yàn)艙的最大不同在于，其是中國空間站管理和控制中心，為空間站提供動力、推進(jìn)、生命支持系統(tǒng)；以及對接及停靠實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船、貨運(yùn)飛船。當(dāng)然，問天號實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求。也就是說，天和號休假的時候，問天號可以接替工作，是一個集平臺功能與試驗(yàn)載荷功能于一體的全能型干將。

●后續(xù)任務(wù)

隨著首個實(shí)驗(yàn)艙問天號、第二個實(shí)驗(yàn)艙夢天號相繼對接天和號核心艙，由此組成T型組合體，這意味著中國空間站基本成型。今年內(nèi)建成的中國空間站（CSS）屬于基本型（質(zhì)量達(dá)91噸，接近100噸，相當(dāng)于國際空間站1/5）。

夢天號之后的大戲便是巡天太空望遠(yuǎn)鏡。現(xiàn)計劃2023年12月發(fā)射，與中國空間站處在同一軌道獨(dú)立運(yùn)行，需要維護(hù)時與之對接。2024年前后投入科學(xué)觀測。

巡天太空望遠(yuǎn)鏡又稱巡天空間望遠(yuǎn)鏡、巡天號光學(xué)艙，既可以說是中國空間站組成部分之一，也是中國首個地外空間大型天文望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡口徑2米，質(zhì)量15.5噸，與中國空間站長期共軌飛行，任務(wù)期10年以上。

巡天模塊是占據(jù)最主要觀測時間的空間望遠(yuǎn)鏡，屬于視野極為寬闊的相機(jī)，視場達(dá)到1.1x1.2平方度。在成像質(zhì)量與哈勃望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)?shù)那闆r下，巡天望遠(yuǎn)鏡的視場可達(dá)哈勃望遠(yuǎn)鏡的300倍。在整個巡天周期里，巡天模塊會覆蓋17500平方度的天區(qū)，占整個天空面積40%，預(yù)計積累近20億個星系的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。這將是中國天文學(xué)界有史以來部署最先進(jìn)、最昂貴的研究設(shè)施，有望帶給人類對于宇宙的嶄新認(rèn)識。

●未來中國空間站

今年建成的中國空間站屬于基本型——T字型，未來就是拓展中國空間站的規(guī)模，擴(kuò)成干字型：再擴(kuò)展一個核心艙，兩個實(shí)驗(yàn)艙，常駐一艘載人飛船，用來航天員載人運(yùn)輸和應(yīng)急返回等任務(wù)，最大規(guī)模可達(dá)180噸。如果達(dá)到如此規(guī)模的話，登上月球，建立月球基地，登陸火星，飛向更遠(yuǎn)的木星，已不再遙遠(yuǎn)，甚至有的計劃已經(jīng)并行實(shí)現(xiàn)。

與此同時，以美國為首的國際空間站（ISS）延長使用期限，從2024年延至2030年。計劃中的全世界首個商業(yè)空間站（公理號太空站）如果順利建造的話，也將在2024年運(yùn)營、2030年起取代國際空間站。此外，俄羅斯將在2024年自立門戶，與國際空間站一分為二，獨(dú)自運(yùn)行俄羅斯軌道空間站（ROSS）。這意味著未來我們頭頂上的近地軌道空間，會有四個太空站并行：國際空間站ISS、中國空間站CSS、公理號商業(yè)空間站Axiom Station、俄羅斯空間站ROSS。

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