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4月29日，中國(guó)空間站天和核心艙在海南文昌發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射，我國(guó)載人航天工程開(kāi)啟新的征程。
這是2019年7月19日天宮二號(hào)目標(biāo)飛行器自太空返回地球家園后，中國(guó)人在太空建造的“新家”。
關(guān)鍵詞一：太空母港?
中國(guó)空間站以天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙三艙為基本構(gòu)型。其中，核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段，具備交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長(zhǎng)期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；?wèn)天和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙均作為支持大規(guī)模艙內(nèi)外空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)載荷支持艙段，同時(shí)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙還作為組合體控制和管理備份艙段，具備出艙活動(dòng)能力，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙具備載荷自動(dòng)進(jìn)出艙能力。
未來(lái)兩年內(nèi)，中國(guó)空間站三艙飛行器依次發(fā)射成功后，將在軌通過(guò)交會(huì)對(duì)接和轉(zhuǎn)位，形成“T”構(gòu)型組合體，長(zhǎng)期在軌運(yùn)行。組合體在軌運(yùn)行壽命不小于10年，并可通過(guò)維修維護(hù)延長(zhǎng)使用壽命。
空間站作為長(zhǎng)期在軌運(yùn)行的“太空母港”，其天然的高真空、微重力、超潔凈環(huán)境也可以充分用于開(kāi)展各類(lèi)科學(xué)技術(shù)研究，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。因此，空間站工程將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，受到各航天大國(guó)的高度重視。
關(guān)鍵詞二：太空“豪宅”?
天和核心艙是中國(guó)空間站的關(guān)鍵艙段，它就好比是大樹(shù)的樹(shù)干，其他的艙段都會(huì)安裝在它的接口上，如同大樹(shù)的根、枝、葉，不斷向外延伸。所以，天和核心艙有一個(gè)龐大的軀體和結(jié)實(shí)的身板。
據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站核心艙結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師施麗銘介紹，核心艙的體積非常大，長(zhǎng)度比五層樓房還要高，直徑比火車(chē)和地鐵的車(chē)廂還要寬不少，體積比國(guó)際空間站的任何一個(gè)艙段都大，航天員入駐后，活動(dòng)空間非常寬敞。此外，核心艙的重量相當(dāng)于3輛大客車(chē)的空重重量，同樣也超過(guò)國(guó)際空間站的任何一個(gè)艙段。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱光辰曾經(jīng)打過(guò)一個(gè)非常形象的比喻：如果神舟飛船是一輛轎車(chē)，天宮一號(hào)和天宮二號(hào)就相當(dāng)于一室一廳的房子，而空間站就是三室兩廳還帶儲(chǔ)藏間，算是“豪宅”了。
天和核心艙由節(jié)點(diǎn)艙，大、小柱段，后端通道和資源艙組成，發(fā)射升空后，將為航天員提供太空科學(xué)和居住環(huán)境，支持長(zhǎng)期在軌駐留，承接載人飛船和貨運(yùn)飛船的對(duì)接?？?。它的設(shè)計(jì)壽命是15年，并可通過(guò)維修延長(zhǎng)壽命?？臻g站構(gòu)型極其復(fù)雜，艙體多，不僅各個(gè)飛行器相當(dāng)于一顆顆“衛(wèi)星”，而且各飛行器不同的組合，又變成了一個(gè)個(gè)新的航天器。比如，核心艙是一個(gè)獨(dú)立的航天器，和載人飛船對(duì)接后，“哥兒倆”又變成了一個(gè)新的組合體，相當(dāng)于一個(gè)新的“航天器”，同樣，跟貨運(yùn)飛船對(duì)接組合后也是如此。
據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師張昊介紹，天和核心艙的密封艙內(nèi)配置了工作區(qū)、睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、就餐區(qū)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保區(qū)和鍛煉區(qū)六個(gè)區(qū)域。不僅能夠保證每名航天員都有獨(dú)立的睡眠環(huán)境和專用衛(wèi)生間，而且在就餐區(qū)配置了微波爐、冰箱、飲水機(jī)、折疊桌等家具家電，還配置了太空跑臺(tái)、太空自行車(chē)、抗阻拉力器等健身器材，以滿足航天員日常鍛煉；還配了天地視頻通話設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)與地面的雙向視頻通話；此外，還有可以支持航天員收發(fā)電子郵件的測(cè)控通信網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備。
關(guān)鍵詞三：自主可控?
國(guó)際空間站是目前在軌運(yùn)行最大的空間平臺(tái)，是一個(gè)擁有現(xiàn)代化科研設(shè)備，可開(kāi)展大規(guī)模、多學(xué)科基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)研究的空間實(shí)驗(yàn)室。它的規(guī)模大約有423噸，由美國(guó)、俄羅斯、加拿大、日本等16國(guó)聯(lián)合，先后經(jīng)歷12年建造完成。
中國(guó)空間站與國(guó)際空間站有什么不同？
中國(guó)空間站由一個(gè)核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙組成，在總體規(guī)模上不及國(guó)際空間站，這主要是采用規(guī)模適度、留有發(fā)展空間的建設(shè)思路，既可以滿足重大科學(xué)研究項(xiàng)目的需要，又同時(shí)具備擴(kuò)展和支持來(lái)往飛行器對(duì)接的能力。
此外，中國(guó)空間站由我國(guó)自主建造，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全部國(guó)產(chǎn)化，部組件全部國(guó)產(chǎn)化，原材料全部國(guó)產(chǎn)化，關(guān)鍵核心元器件100%自主可控。
關(guān)鍵詞四：長(zhǎng)壽秘方?
如同汽車(chē)在使用一定年限和里程后要報(bào)廢一樣，空間站也沒(méi)有永久壽命，只要使用，只要有人居住、工作和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，就會(huì)有損耗。那么中國(guó)空間站的設(shè)計(jì)壽命如何，又采取了哪些措施來(lái)保證長(zhǎng)期在軌穩(wěn)定運(yùn)行呢？
據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師侯永青介紹：“中國(guó)空間站設(shè)計(jì)在軌飛行10年，具備延壽到15年的能力。為了保證空間站在軌不小于15年長(zhǎng)壽命要求，我們從設(shè)計(jì)伊始，就開(kāi)展了長(zhǎng)壽命、可靠性、維修性、安全性一體化設(shè)計(jì)。具體來(lái)講，就是以系統(tǒng)和產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命和固有可靠性設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，配合開(kāi)展系統(tǒng)和產(chǎn)品在軌故障診斷、處置預(yù)案設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、可靠性的既定目標(biāo)?！?/p>
空間站在太空中安家后，將面對(duì)來(lái)自宇宙的各種威脅和挑戰(zhàn)，比如，原子氧、紫外輻照、真空、溫度交變、空間碎片以及微重力等等，這些危險(xiǎn)元素可能會(huì)造成空間站的材料性能衰退，或者誘發(fā)故障，從而制約艙外電纜、表面涂層、光學(xué)鏡頭等產(chǎn)品和設(shè)備的使用壽命。
為了最大限度地減少損壞和傷害，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)想方設(shè)法讓空間站變得更結(jié)實(shí)、更強(qiáng)壯。“在天和核心艙主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們從抗腐蝕、抗疲勞、抗斷裂三個(gè)維度進(jìn)行了綜合分析和評(píng)價(jià)，從材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)型、參數(shù)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了科學(xué)優(yōu)化的設(shè)計(jì)，并從材料到構(gòu)件到艙段都進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，以確保長(zhǎng)壽命?！笔愩懡榻B說(shuō)。
為了應(yīng)對(duì)空間碎片等“勁敵”的攻擊，天和核心艙熱控分系統(tǒng)針對(duì)長(zhǎng)壽命可靠性問(wèn)題，為空間站安裝了兩條相當(dāng)于“大動(dòng)脈”的管子——熱管輻射器，以便減少流體管在外暴露的面積，大大降低被空間碎片擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
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