中國人,你是懂基建的。 2 周年了,聊聊中國空間站到底是如何建成的?


2022年,歷時一年多的搭建,中國空間站終于全面建成,這意味著這座由天河核心艙問天夢天實驗艙所構(gòu)成的空間站,將和神舟載人飛船天舟貨運飛船一起共同組成一座能讓人類長期停留的太空家園,這同樣意味著中國成為了繼美蘇之后唯一的僅憑一國之力建成空間站的國家。
1.裝備特殊的防護(hù)層。

2.機(jī)動裝置:主動避讓太空碎片和微流星體的撞擊,并始終將軌道保持在400公里左右的安全高度上。
安裝在艙體上的上百臺發(fā)動機(jī),
其中的30臺位于天河核心艙上,他們大多和火箭推進(jìn)器一樣,通過燃燒推進(jìn)劑產(chǎn)生高速噴射氣流,推動空間站前進(jìn),

特別的另外4臺發(fā)動機(jī),它們并不進(jìn)行燃燒,而是利用電磁場中漂移的電子,將推進(jìn)劑電離為帶電的離子,在在電場的加速下,讓離子以至少每秒16公里的速度噴出發(fā)出科幻般的藍(lán)光,人稱霍爾推力器。(好處:相比傳統(tǒng)推進(jìn)器這種電力推進(jìn)系統(tǒng)只需要1/5的推進(jìn)劑,質(zhì)量就能達(dá)到相同的推進(jìn)效果。)


這個厚度僅為0.7毫米的薄片,當(dāng)它全部展開便是長度達(dá)到近13米的核心艙太陽翼,而位于問天夢天實驗艙尾部的太陽翼規(guī)模更加龐大,雙翼展開長度超過55米,有效發(fā)電面積相當(dāng)于一整個籃球場,而這些龐然大物不僅可以通過360度旋轉(zhuǎn),始終朝向太陽,還能隨時收攏由核心艙上的大機(jī)械臂與航天員一起進(jìn)行拆卸、轉(zhuǎn)移、安裝,從而避免受到遮擋影響發(fā)電。

實際上太陽翼產(chǎn)生的電力更多則需要供給空間站內(nèi)部使用,比如核心艙內(nèi)至關(guān)重要的生命保障系統(tǒng),它通過電解水產(chǎn)生氧氣和氫氣,又將氫氣和人體呼出的二氧化碳反應(yīng)重新生成水,同時還能將人體產(chǎn)生的尿液和水蒸氣進(jìn)化為可供使用的淡水。
數(shù)據(jù)顯示,倘若沒有這套循環(huán)系統(tǒng),完全使用飛船補給物資,那么航天員每停留一個月就要消耗約400公斤的物資,相應(yīng)的火箭發(fā)射重量將增加近20噸,如此高昂的成本基本無法實現(xiàn)長期駐留。
配有一個餐廳,兩個健身區(qū),一個衛(wèi)生間和三個臥室,其中每個臥室都配有一個舷窗,可謂是一套名副其實的“球景房”。

穿過核心艙經(jīng)由節(jié)點艙相連的,是承載著科學(xué)使命的問天和夢天實驗艙,共裝配有10余個科學(xué)實驗柜,可進(jìn)行微重力材料、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等多個領(lǐng)域的實驗工作。
其中在問天實驗艙還裝配有與核心艙相同的臥室衛(wèi)生間和生命保障系統(tǒng),這也是為何從2022年底最多可有6位航天員同時在軌工作,甚至在緊急情況下問天實驗艙還能直接作為核心艙的備份。

已有來自17個國家的9個科研項目,通過申請即將入駐中國空間站。
時間回到2003年10月15日,這一天第一位中國航天員楊利偉在神舟5號飛船上向全世界展示了中國國旗和聯(lián)合國旗,而這一畫面也永遠(yuǎn)的留在了人類的航天史中,不過我們之所以能看到這個畫面,是因為在地表之上還有一雙雙緊盯飛船的眼睛。
今天他們是北京、西安和東風(fēng)3大航天控制中心,是位于喀什、東風(fēng)、渭南、青島、廈門的5個固定測控站,位于新疆、和田、內(nèi)蒙古主著陸場附近的2個機(jī)動測控站,以及坐落在巴基斯坦、肯尼亞、納米比亞、智利等全球多個國家的國外測控站,他們還是遠(yuǎn)航在大洋之上的4艘遠(yuǎn)望號測量船,正是他們在地表之上拉開了一張航天測控網(wǎng),不僅能對火箭、衛(wèi)星、飛船空間站等進(jìn)行跟蹤遙測和遙控,還能讓天地通信成為現(xiàn)實。
如果僅靠現(xiàn)有的地面和海上測控站,只有18%的軌道能被覆蓋,通信時長也僅能維持不過10分鐘。因此若要進(jìn)一步完成航天員出艙這類需要,時刻保持通訊的任務(wù),我們還必須在已有的地網(wǎng)之上架起一張?zhí)炀W(wǎng),這張?zhí)炀W(wǎng)位于一條距地表約3.6萬公里的軌道上,這里運行的衛(wèi)星可以始終與地球保持相對靜止,這就是地球靜止軌道。

因此在這里最少只需要三顆衛(wèi)星,就能實現(xiàn)全球近100%的覆蓋,從而在天地之間架起一座時刻不斷的橋梁,這就是中繼衛(wèi)星天鏈。
2008年4月25日,天鏈1號01星發(fā)射,將我們的測控覆蓋率從18%提升到了50%,成功為5個月后中國航天員的第一次出艙保駕護(hù)航。4年后3顆天鏈衛(wèi)星完成組網(wǎng)實現(xiàn)了近100%的覆蓋。隨后天宮一號第一次開課,無數(shù)孩子們在教室里看到了來自中國天宮的太空直播。
此外再加上發(fā)射場、著陸場、火箭、飛船空間應(yīng)用、航天員等多個系統(tǒng)的配合,一座能夠安全往返實時通信長期運行的太空家園才終于建成了一半。
1958年,一支剛從朝鮮戰(zhàn)場歸來的志愿軍兵團(tuán)和來自全國的鐵道兵、工程兵、通信兵等總共10萬大軍,用僅僅兩年便讓一座擁有公路、鐵路、機(jī)場、發(fā)射臺、觀測站等的航天城拔地而起,這就是我國首座航天發(fā)射場,酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的前身。
正是在這里發(fā)射了我國的第一枚東風(fēng)導(dǎo)彈,第一顆人造衛(wèi)星,所有的神舟飛船以及天宮一號二號空間實驗室。
在航天城建成的第二年,千里之外的上海三名剛剛畢業(yè)的大學(xué)生被分配到一項特殊的任務(wù),他們沒有圖紙,沒有零件,沒有沒有參數(shù),一切只能從零摸索,而這項任務(wù)就是在地球上復(fù)刻宇宙,簡單來說就是造一臺空間環(huán)境模擬器,簡稱KM,用它模擬太空中的真空冷黑環(huán)境,甚至包括太陽的輻射等等,從而確保航天器真正進(jìn)入太空時足夠可靠,足夠安全。
三年后第一代km誕生,成功完成了東方紅一號的測試,

今天你眼前的已經(jīng)是他的第八代,它高35米直徑達(dá)17米能容納整座核心艙,整艘神舟飛船,甚至未來的載人登月航天器,而從km1到km8已是50多年歲月。
如果這一刻注定會被載入人類航天的歷史,那么記錄這段歷史的文字便注定是由無數(shù)你聽過的沒聽過的人共同書寫的。
他們不僅是無聲到來又無聲離開的建設(shè)者,也是在大漠中堅守的后勤團(tuán)隊,是預(yù)備了一身沒有飛天的航天員,是千千萬萬仰望星空的普通人。就像有人說這個星空有很多星星沒有名字,可它們比太陽還要光輝,還要熾熱。正是這些無名的和有名的星星在一起,才組成了最燦爛的星空。