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多个谜底解析导航:
一、中国空间站外围舱创造者?中国空间站外围舱创造者?
答4月29日,由航天科技团体五院研制的中国空间站外围舱——“天以及”正在太空中顺遂定位,蕴含11次航行义务的中国空间站建立义务由此开启。
外围舱定名为“天以及”,全长16.6米,最年夜直径4.2米,发射品质22.5吨,可支持3名航天员长时间正在轨驻留,是我国今朝研制的最年夜航天器。
它既是空间站的治理以及管制中心,也是航天员生存以及工作的次要场合,还能支持展开肯定规模的空间迷信试验以及技巧实验。
若何建立中国空间站?中国空间站有哪些特征?若何让中国的“太空试验室”施展出微小的迷信代价?中国空间站零碎总设计师杨宏将独家为你揭秘。是66吨重的“超等工程”,更是11次“连环工程”
看设计师若何正在太空中搭积木式建造空间站
15年前,杨宏作为我国首个空间试验室——“天宫一号”的总设计师,参加了天宫一号全流程的设计工作。
2011年,完结“天宫一号”的工作后,他被录用为中国空间站总设计师,迅速参加到中国空间站的计划设计中。
若何完成从“空间试验室”到长时间正在近地轨道运转的“载人空间站”的迭代以及晋级,成为杨宏以及他的团队重点考虑的成绩。
据中国载人航天工程总设计师周建平引见,空间站根本构型有3个舱段——1个外围舱,2个试验舱。每一个舱都是20吨级,三舱组合体品质约66吨。
空间站全体呈T字构型,外围舱居中,试验舱Ⅰ以及试验舱Ⅱ辨别衔接于双侧。此中,外围舱用来管制整个空间站组合体,两个试验舱辨别用于生物、资料、微重力流体、根底物理等多方面的迷信试验。
外围舱是空间站的主控舱段,相称于是整个空间站的中枢零碎,次要对整个空间站的航行姿势、能源功能、载人环境进行管制。外围舱的年夜柱段直径4.2米,小柱段直径2.8米。年夜柱段部位次要是航天员展开工作以及试验之处,小柱段则是航天员的就寝区以及卫生区,保证航天员的生存以及失常寓居。
试验舱Ⅰ名为“问天”,次要义务是展开舱内以及舱外空间迷信试验以及技巧实验,也是航天员的工作生存场合以及应急遁迹场合。试验舱Ⅰ装备了航天员出舱流动公用气闸舱,支持航天员出舱流动,设置装备摆设了小型机器臂,可进行舱外载荷主动装置操作。该舱有着外围舱局部要害平台性能,这象征着正在需求的时分,它能够执行对整个空间站的治理以及管制。
试验舱Ⅱ名为“梦天”,具有以及试验舱Ⅰ相似的性能。该舱设置装备摆设有货品公用气闸舱,正在航天员以及机器臂的辅佐下,支持货品、载荷主动进出舱。
空间站工程还包罗寰宇往复运输零碎以及货品运输零碎。寰宇往复职员运输零碎由神舟载人飞船以及长征二号F运载火箭组成,货品运输零碎次要由天舟货运飞船以及长征七号运载火箭组成,用于航天员以及局部物质往复空间站。神舟载人飞船可支持3名航天员完成寰宇往复,正在空间站停泊时期也作为救生船,用于航天员应抢救生以及前往。
正在中国空间站中,航天员的流动空间失去极年夜拓展。
有人统计过,神舟七号载人飞船航天员的流动空间大略是7立方米;“天宫一号”航天员无效流动空间约为15立方米,大略相称于一个7平方米房间巨细。而正在中国空间站里,航天员流动空间扩大到了110立方米。
假如把神舟飞船比作一辆轿车,那“天宫一号”以及“天宫二号”就相称于一室一厅,空间站则像是三室两厅还带贮藏间。
然而,空间站没有是“天宫一号”简略的放年夜样,要保障空间站长时间平安稳固运转、保证航天员长时间正在轨衰弱生存以及高效率工作,还要展开年夜规模的迷信技巧实验。有些要害技巧正在高空受重力影响,还要正在天上持续进行要害技巧正在轨验证。需求正在两年内施行11次航行义务,触及空间站外围舱、试验舱Ⅰ以及试验舱Ⅱ;4艘货运飞船以及4艘载人飞船的义务,顺次环抱外围舱实现组装建造工作。难怪五院的设计师说空间站的建培养像是“正在太空中搭积木”。
这样高密度义务正在我国载人航天工程中从未有过。11次义务环环相扣,一系列要害技巧需求正在天上验证,并进行分段评价,能力进行下一阶段建造工作,进而决议“下一步走向”,堪称是“步步惊心”。
举例来讲,天以及外围舱入地后,需求依据本身体现,正在48小时内评价正在轨状态,进而为下一个义务——天舟二号收回指令,让其进入“发射倒计时”预备阶段。戎马未动,粮草后行。
天舟二号货运飞船入地后,依据对接状态,给下一个义务——神舟十二号载人飞船相应的指令。确认所有失常后,载人飞船能力进入发射预备阶段。随后的每一一次航行,都是建设正在以前义务状态失常的根底上,能力施行后续义务。义务之间耦合度极高,没有容许有任何闪失。
据引见,中国空间站提供3个对接口,支持载人飞船、货运飞船及其余来访航行器的对接以及停泊。额外乘员3人,乘员轮换时期短时间可达6人,具有十几吨载荷设施的装置以及支持才能。
与此同时,中国空间站设计寿命没有小于10年,具备经过保护培修延伸应用寿命的才能,可以扩大到180吨级,也为后续倒退留有肯定的空间。
是“无纸化操作”,更是“数字化工程”
看进步前辈信息技巧若何“加持”研制全链条
提到空间站,各人起首会想到国内空间站。以美国为首的16个成员国组成同盟,荟萃了过后最早进的航天技巧,但却把中国扫除正在外。
中国空间站凭仗一国之力自力建造,对准“全体程度可以达到世界进步前辈程度、部分可以超过国内空间站”这个指标来研发,从全体心愿达到国内进步前辈程度,并能正在部分有所超过。要完成这个指标,靠的是甚么?
对这个成绩,杨宏有本人粗浅的了解:靠的是新型举国体系体例劣势,翻新引领以及航天事业多年积攒的体系作为保证,展开天下年夜合作,集智攻关。
除了此以外,他还以为,要坚持以信息技巧来晋升载人航天器才能的设计理念。正在工程研制中斗胆勇敢采纳进步前辈信息技巧可以给航天器带来日新月异的提高。
传统的航天器研制以及消费,从图纸到初样再到正样,是必经之路。
没有同于繁多航天器的研制,中国空间站建立触及3个舱段,还包罗与货运飞船、载人飞船的对接,零碎之间的联系关系性以及耦合性极高,堪称“牵一发而动满身”。
作为总师,正在各个舱段的设计中,若何完成零碎间的高效衔接,谋求最年夜水平的“一次到位”,成为杨宏存眷的焦点成绩。
“数字化”就是破解这个难题的密钥。
这次正在中国空间站研制中完成了“数字化模子设计”,设计进程中不孕育发生一张纸质图纸,这让研制团队很是自豪。
除了了完成各个舱段的“敌对耦合”外,空间站舱内设施也需求做到“规划优化”,让航天员的工作生存更便当。
“就像咱们本人家里搞装修同样,除了了布线,室内还要装空调、照明灯,哪一个先装,哪一个后装,都需求兼顾思考。采纳数字化建模之后,各个零碎就能够正在本人的模块内重复迭代,直到天生一个正在参数范畴内的最理想、以及其余零碎婚配度最高的模子,消费方拿到设计模子后,间接进入消费环节。”杨宏说,恰好就是采纳这类形式,让设计以及消费不偏差,零打碎敲。就连舱内最难办的1000多条同性管路,都能一次装置到位,不返工。
另有一个小细节也能看到“数字化手法”的功绩。正在太空中运转的航天器考究“品质配平”,大略意义就是舱体规划分量相称。普通状况下,这很难依托已有的设施完成“齐全配平”,需求额定的“配重”来达到均衡。这次正在空间站中,由于无数字化手法引入,不一点过剩即可轻松完成舱内规划优化的指标。
值患上一提的是,这次舱内完成了WiFi全笼罩。航天员一切的生理参数都经过网络及时下传。进步前辈信息技巧的采纳,会让航天员好像正在高空上同样看剧、打视频德律风,太空生存愈加丰厚。
是“高牢靠产物”,更是“高质量样板”
看“温馨太空港”面前的设计匠心
空间站就是航天员正在太空中赖以生活的家,设计师们需求把航天员的平安成绩放正在首位。
通过载人航天“三步走”中“前两步”的施行,人的“平安性”成绩曾经失去了充沛验证。即使如斯,研制团队仍是做了年夜量作业,针对能想到的危险都做了详尽的预案。
拿平安性来讲,航天员正在太空中最怕甚么?一怕失压,二怕失火。
太空是一个真空环境。宇宙飞船上的密封舱有适宜航天员生存以及工作的环境,舱外流动用的航天服,也具备维持失常生存的年夜气压以及氧气。一旦密封舱或航天服遭流星、太空渣滓突击或其余机器伤害,哪怕是一个很小的洞或裂痕,空气城市很快跑光,航天员将碰面临生命风险。
以是,密封成绩十分要害。研制团队针对国内空间站呈现的泄露成绩进行了充沛的触类旁通。对舱内一切的密封环节,进行逐个复查。
别的,针对空间碎片成绩,中国空间站装备了一套撞击冲击预防零碎,可以对“不请自来”——空间碎片,进行定位感知,经过对空间站施行升轨或许降轨,对空间碎片进行躲避。
这就像咱们坐飞机同样,遇到没有稳固的激烈气流,飞机经过扭转高度完成躲避的原理是同样的。
别的,针对防失火成绩,舱内一切的资料都采纳阻燃资料,对低压用电也进行了严格管制。假如发作严重险情,航天员紧迫撤退以及疾速撤退模式可立刻启动航天员正在5分钟内疾速逃离风险区。
除了了正在平安性上做足作业外,设计师们也正在想方法进步航天员的太空生存温馨度,留意私密性,极年夜地进步了航天员的“太空生存品质”。
正在中国空间站上,餍足乘员轮换时期短时间可达6人的寓居前提。6人可各自领有自力的就寝区以及生存区,设计师们对透风、噪声、灯光等细节都有十分缜密的思考。
咱们都有这样的感触,透风对室内环境很首要。然而,风年夜了会着凉,风小了空气无奈活动。正在密封的舱体内,必需要靠电扇让空气活动起来。为了避免航天员着凉,航天员就寝区以及工作区的风速都是没有同的。通过屡次测试、考量,设计团队终极将中国空间站工作区风速设定为每一秒0.08米,就寝区风速则为每一秒0.05米。
透风成绩随之会带来噪声成绩。杨宏坦言,设计团队花了一年半工夫进行噪声成绩攻关,“付出了很年夜的辛劳”。
舱内有年夜量设施,设施迁移转变起来不成防止会带来噪声,并经过舱体构造进行传导,人正在这样嘈杂的环境中待久了显然就会很没有难受。
这个成绩需求处理。杨宏带着总体设计职员以及502所的技巧职员协同攻关,终极经过加隔振器的形式无效过滤掉了噪声,使工作区的噪声从71分贝降到了58分贝,就寝区从58分贝降到了49分贝。对人体而言,理想的就寝环境是30到50分贝。比照国内空间站“工作区72分贝,就寝区55分贝”的噪声参数,杨宏对中国空间站的噪声解决后果很称心。
别的,中国空间站还将是一个“智能家居”环境,航天员经过平板电脑遥控指挥舱内的家用电器,正在太空厨房里还能应用冰箱、饮水机、微波炉。
正在太空中,航天员将依照北京工夫来作息。空间站盘绕地球一圈是90分钟,航天员24小时内最多能看到16第二天出日落。为了让航天员生物钟没有受影响,设计师正在舱内设置了情形照明零碎,就像波音78七、空客380客机同样,按时将灯光变为傍晚模式、日间模式。这些细节上的殷勤思考,都是为了给航天员打造一个宜居环境。
中国智造,更是中国发明
看航天科技以及平易近用技巧若何协力打造“最弱小脑”
杨宏把空间站的建造比作是“搭台唱戏”,中国空间站既是为中国迷信家,也是为寰球迷信家提供的迷信探究平台。这一初志,注定了中国空间站是开放的。
秉持这样的设计思维,中国空间站正在集纳以后斗极、天链等进步前辈航天技巧的根底上,采纳了不少进步前辈的平易近用技巧以及商用技巧。
舱内的电器都是咱们耳熟能详的家用电器品牌。无线WiFi数据传输零碎完成了舱内无缆化,确保了舱内环境有条有理。
正在空间站的寰宇通话环节上,将看没有到航天员戴着耳机与高空连线的场景,骨传导耳机技巧运用此中,将会年夜年夜缩小航天员的用耳累赘。
高空物流技巧也被设计师使用此中。随同着货运飞船的陆续到达,货品的打包、开包、整顿、装置的工作量微小。国内空间站上曾经有100多件物品找没有到了,“就像家里同样,一集体放的货色,若何能确保其余人都能找到?”杨宏举例说道。
自创国际物流巨头进步前辈的货品治理技巧,中国空间站建设了一套物流治理零碎,航天员可以经过扫描二维码的形式,辨认货品的地位信息以及产物信息,同时对产物信息的库存数目都能做到静态掌控,一进一出,都有台账,确保航天员的工作生存更便捷。
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