Hi,这里是「辉煌中国」栏目。这些年,祖国发生了日新月异的变化,我们一起看看吧~
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题图:Yestone.com 版权图片库
天宫二号肩负着中国空间科学的发展,目前中国的空间科学研究在国际上处于什么地位?
知友:太空精酿(收录于知乎圆桌,航天话题的优秀回答者)
目前人类能做到的空间站水平大致可以由如下几个关键词形容:航天员长期工作和生活,可补给轮换(人员和货物),可进行空间科研,近地轨道。
空间站大致分为两种:
(1)单次发射入轨
比较早期的空间站都是如此,最典型的就是苏联礼炮号(Salyut)系列,下图是人类历史上第一个空间站 Salyut 1(礼炮一号),1971 年就发射了
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然而这货并没有与联盟号飞船对接成功,人类第一个空间站就失败了。这第一个就使用了伴飞卫星拍照,咱们的天宫也是如此。
后来陆陆续续搞了 7 个礼炮号,最后两个民用的 6 和 7 才算有点成功,且趋近于模块化设计(两个对接口),1986 年彻底截止了。苏联的技术很粗糙,绝大部分相关的交会对接或者空间站本身都失败了。
美国起点比较高,上来在 1973 年就发射了空间实验室(Skylab),模块化设计,但不是在空间组装,总重 77 吨,土星五号一炮就打上去了。先后接待了三批美国宇航员,飞了将近七年才彻底报废。
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这个在各方面都完爆苏联早期的航天器,给人类的空间站建设提供了重要思路和大量经验。
但这种类型的空间站普遍寿命有限,可替换程度太低,很快就被意识到不靠谱了。
(2)模块化组装,多次发射
简而言之,这种空间站就是多次发射,逐渐组装。单次发射的好比是发个啥都带的小房车到天上给宇航员用,这种多次模块化就好比今天发个厕所,明天发个卧室,慢慢在天上搭起来。
无论是功能性、舒适性、科研意义,还是空间站维持与维修,都是巨大的意义。
划时代的就是苏联的和平号(1986-2001,Mir),先后经过 7 次发射,最后搭建到了 130 吨,最后搭建成了这样
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这个空间站的意义不多说了,积累下来的经验和实验数据,虽然绝大部分是苏联秘密甚至军方的东西,但也有不少他们炫耀的成为了重要信息。
而对外,各种空间站长期运营的问题与经验,为后来的国际空间站建设提供了极其重要参考。这个空间站的内部环境很糟糕,后来苏联解体后俄罗斯根本承担不起运营费用,再加上国际空间站投入使用,且大量部件出问题。
2001 年这个空间站就废了,当时它回归地球引起了全世界的关注,我还翘了课大白天往天上看。后来知道它落到南太平洋了,怪不得没看到,好天真有没有。
1998 年,人类史上最高大上的航天器,国际空间站 (International Space Station) 发射了,有没有感觉太酷了!
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这玩意儿复杂到什么程度,大概看一看结构图:
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现在的重量将近 420 吨了,在将近 20 年的时间里经历了 49 次载人对接,总共对接次数已经 382 次,光 space-x 一签合同就几十次。
这个的科学意义不在话下,也不查了,总之我闲着没事儿就看 YouTube 上面各种宇航员的视频当娱乐新闻看,每天都有更新,这个预计还能继续维持 10 年。已经花掉 1000 多亿美元了,主要是美国养着。
忘了说了,他为啥叫国际空间站,是因为确实很国际,以下这些国家直接参与了项目,属于签约国,直接参与意思是有他们的宇航员上去了,按照参与程度排列
美国
俄罗斯
日本
加拿大
意大利
法国
德国
画风开始突变了:
比利时
荷兰
瑞典
巴西
丹麦
哈萨克斯坦
马来西亚
南非
韩国
西班牙
英国
是的,你没有看错,连马来西亚和哈萨克斯坦都去过宇航员啊,人家马来西亚还说在 2018 年派自己的第二名宇航员上天呢。
中国在哪儿?
没办法,只能自己搞了。于是咱们有了着名的 921 工程(1992 年 9 月 21 日),走中国特色的载人航天计划。
咱们提出了三步走战略,简单来说
第一步,载人飞行,没有问题;
第二步,载人的交会对接,基本搞定;
第三步,中国空间站。
天宫一号和二号的地位属于:第二步的末端阶段,最后的载人情况下交会对接验证与宇航员长期在轨生活验证等,为建立自己的空间站打下最后的基础。
天宫二号其实就是天宫一号的备份,不用白不用,那就发上去继续验证吧(玩笑而已,其实不止如此),就跟当初的嫦娥系列一样,所以大家可以看到天宫一号和天宫二号长得几乎是一模一样的。
咱们的天宫二号条件相对很艰苦,生活工作空间只有 15 立方米啊 15 立方米,连厕所的空间大都木有,只能维持俩人生活,多一人都麻烦,但也比天宫一号改进不少了。
但大家要清楚意识到,天宫二号只是空间实验室,
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空间实验室并不是空间站!
所以在做最后几次比较重要的空间站搭建实验工作:
载人对接
轨道保持
货运飞船对接(首次),传说中的空间加油
长期空间宇航员生命维持与测试(超过 30 天)
机械臂测试,搭建空间站必备,天天看国际空间站的加拿大臂在想咱们啥时候有辽宁臂、贵州臂、新疆臂啊
预计只飞两年,就可以光荣退役了,后面在 2020 年就是咱们的空间站正式登场了!
此外,他还做了几个非常高大上的实验,总共有 14 个,我不敢展开太多,比较牛稍微懂点的介绍两个:
空间冷原子钟。原子钟是所有授时系统的核心,更是所有卫星导航系统的核心,北斗和 GPS 离了原子钟都废了。咱们做的原子钟不是人类能造出来最牛最高精度的,但是确实是人类首个空间内应用最高大上的,未来的一个重点发展方向就是如此。
量子通信测试。前段时间刚刚发射了量子通信卫星,是人类有史以来最高保密程度的通信方式,这次极有可能是首次测试成功,这也是咱们的黑科技!
说实话,这种类型的空间实验室,能做到这么高效率,做出这么多基础测试和基本科研实验,分分钟秒杀其他任何空间站了。让他们做到这么多功能,花掉比咱们多几十倍的预算很正常。
所以总体上,咱们基本的状态是,还在追赶别人的脚步,补上咱们之前没有交的作业,不过一不小心发现了题目的新解法。
但是离能解思考题还比较远啊,咱们还在慢慢赶作业,状态超好,手都快写着了。
目前空间站的发展方向是进一步民用化,由于美国没有强有力的对手,现在国际空间站已经慢慢成了国际公用实验室了,大家都来玩的游乐场,也打算慢慢商业化。
大家只知道 Space-X,不知道美国还有一家航天公司叫做杰罗宇航(Bigelow Aerospace)的在做商业化的空间站,他们 2006 年就发射了雏形,现在已经发射到第二代了。
虽然严格来说不该把他们放在空间站类型里,但维基百科列了进去,引用了就放个图在这里吧,人类所有空间站的时间轴,(天宫二号没有来得及更新进去)
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未来人类航天必然会走上这种路线:人类深空探测极有可能未来从近地空间出发,且近地空间也是发射卫星特别是微小卫星入轨的理想中转站,所以空间站是一定要做的。未来到底前景如何,且行且珍惜。
今天看新闻,发现航天汪的全部主力平均年龄刚 30 多点,太可怕了,未来前景无限。