中國空間站最后的“一”!一列50噸的“太空列車”,一座以23馬赫飛行的“天空家園”

北京時間2022年5月10日01:56,搭載“天舟四號”貨運飛船的“長征七號”遙五運載火箭,在文昌發(fā)射場201工位發(fā)射升空,約27分鐘后太陽翼成功工作,“天舟四號”飛船成功發(fā)射入軌。

5月10日08:54,“天舟四號”飛船采用快速交會對接模式成功對接于“天和”核心艙后向端口,與對接于前向端口的“天舟三號”飛船、處于中間的“天和”核心艙構(gòu)成一個大大的漢字“一”,按照任務(wù)安排這將是中國空間站最后的“一”字構(gòu)型,錯過了再等15年……也見不到了。


50噸級的三艙組合體,等同4輛重型貨車在太空飛舞
按照發(fā)射質(zhì)量計算,三艙船組合體已經(jīng)達到50噸級?!疤熘廴枴逼痫w質(zhì)量約12噸(飛船質(zhì)量6.4噸,載貨5.6噸)[1],“天舟四號”起飛質(zhì)量約12.6噸(參考“天舟三號”質(zhì)量6.4噸,載貨6.2噸[2]),“天和”核心艙起飛質(zhì)量22.5噸,總計47.1噸,三艙船構(gòu)成的“一”字質(zhì)量達到了50噸級,接近一輛主戰(zhàn)坦克的質(zhì)量,相當(dāng)于4輛重型貨車的質(zhì)量(重型貨車質(zhì)量標志線為12噸)。

長度和體積堪比1.5節(jié)“復(fù)興號”車廂
按照長度和體積計算,三艙船組合體相當(dāng)于1.5節(jié)“復(fù)興號”高鐵車廂。作為同批次產(chǎn)品,“天舟三號”與“天舟四號”尺寸相同,由推進艙和貨物艙組成,其推進艙的直徑是2.8米,貨物艙的直徑是3.35米,總長10.6米。[3]“天和”核心艙由大柱段、小柱段和節(jié)點艙組成,其中大柱段直徑4.2米,小柱段和節(jié)點艙直徑2.8米,長16.6米,空間站三艙船組合體總長37.8米。[4]

為了更形象的理解空間站的大小,可以用人們熟悉的“復(fù)興號”高鐵作比較,“復(fù)興號”車廂長25.65米[5],最大寬度3.36米[6],最大高度4.05米[6](含車廂底盤)。對比起來,目前中國空間站三艙船組合體的徑向截面與“復(fù)興號”高鐵車廂腔體(除去底盤)徑向截面的面積接近,意味著中國空間站三艙船組合體的長度和體積均接近于1.5節(jié)“復(fù)興號”車廂,它就是一列三個“車廂”組成的“太空列車”!

軌道高度是中國第一高樓“身高”的600多倍!
按軌道高度計算,中國空間站飛行高度是上海中心大廈的600多倍。當(dāng)前,中國空間站運行在軌道高度約390千米的近圓軌道上,這個高度是中國第一高樓上海中心大廈(建筑高度632米)的約617倍,是珠穆朗瑪峰高度(海拔高度8848.86米)的約44倍,接近于北京至太原的直線距離(約400千米)。

飛行時速達到23倍音速!
按飛行速度計算,中國空間站時速是“復(fù)興號”的80倍。在接近400千米的近地軌道上,中國空間站的運行速度約7.7千米/秒,相當(dāng)于時速27720千米/小時,約90分鐘就能繞地球一圈。時速27720千米/小時是音速的約23倍(23馬赫),是“復(fù)興號”高鐵時速(取350千米/小時)的約79倍,是小汽車高速公路行駛速度(取120千米/小時)的231倍,從北京飛到深圳(直線距離約1900千米)只需4分鐘(約247秒)。

在之前的任務(wù)過程中,中國空間站“一”字形三艙船組合體先后出現(xiàn)了四次。第一次是在“神舟十二號”任務(wù)期間,當(dāng)時“天舟二號”對接于“天和”后向端口,“天和”居中,前向端口對接的是“神舟十二號”;第二次出現(xiàn)在“天舟三號”上行階段至“神舟十三號”到來之前,當(dāng)時“天舟二號”已經(jīng)繞飛對接于“天和”前向端口,“天和”居中,后向端口對接的是“天舟三號”;第三次出現(xiàn)在“神舟十三號”下行之后至“天舟二號”下行之前,組合體狀態(tài)同第二次;第四次便是當(dāng)前階段,到“神舟十四號”上行對接于徑向端口時,空間站構(gòu)型就會由“一”字變成“T”字。


雖然還在建造過程中,中國空間站目前的“一”字形三艙船組合體已經(jīng)具備一定規(guī)模,質(zhì)量達到了50噸級,相當(dāng)于4輛重型貨車,長度和體積相當(dāng)于1.5節(jié)“復(fù)興號”車廂。而這樣一個大家伙正在距地約390千米的高度上以23倍音速飛行著,相當(dāng)于近地空間一列以超高音速運行的“太空列車”,一座高懸近地空間的“太空家園”,等待新艙段“神舟十四號”的到來,為中國空間站再加一“筆”,也為中國空間站的“一”字構(gòu)型畫上一個完美的句號。
作者:大白高國
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參考資料
[1]數(shù)據(jù)引自中國航天報《團圓專列出發(fā)!長七再送“天舟”奔“天宮”》
https://mp.weixin.qq.com/s/fs61qJYxL4AMANTxh9oXwQ
[2]數(shù)據(jù)引自中國航天報《天四配送成功,空間站又上新!》
https://mp.weixin.qq.com/s/uc5v921LLiVGMb9xTizHDg
[3]數(shù)據(jù)引自央視新聞《總重量13.5噸!天舟貨運飛船到底長啥樣?記者帶你近距離探訪》
https://mbd.baidu.com/newspage/data/landingsuper?rs=1507516578&ruk=JEfxapJCs3jGOVDtyV94sw&isBdboxFrom=1&pageType=1&urlext=%7B%22cuid%22%3A%22_iv0fluVB8g082iEl82C80urvaj9aSaKg8vsig8K-fKk0qqSB%22%7D&context=%7B%22nid%22%3A%22news_8433152526961653406%22%7D
[4]數(shù)據(jù)引自北京市科學(xué)技術(shù)研究院《中國空間站天和核心艙觀測指南》
https://mbd.baidu.com/newspage/data/landingsuper?rs=1481410955&ruk=JEfxapJCs3jGOVDtyV94sw&isBdboxFrom=1&pageType=1&urlext=%7B%22cuid%22%3A%22_iv0fluVB8g082iEl82C80urvaj9aSaKg8vsig8K-fKk0qqSB%22%7D&context=%7B%22nid%22%3A%22news_9540259929417637590%22%7D
[5] 數(shù)據(jù)引自新華網(wǎng)《超長版"復(fù)興號"亮相 可坐1283人2019年投入運營》
http://www.xinhuanet.com/politics/2018-10/04/c_1123518416.htm
[6]數(shù)據(jù)引自西安日報《車廂大揭秘!復(fù)興號全新車型“落戶”銀西高鐵,屬國內(nèi)首次上線!》
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1686124515974069330&wfr=spider&for=pc