中國(guó)空間站，未來(lái)如何升級(jí)（構(gòu)型篇）

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中國(guó)空間站如何升級(jí)？十字構(gòu)型已經(jīng)公布，六艙構(gòu)型加快腳步，機(jī)械臂加智能機(jī)器人實(shí)在是酷，3D打印提供在軌建造服務(wù)，共軌飛行航天器帶來(lái)構(gòu)型無(wú)數(shù)，國(guó)際合作大家共同奔赴。中國(guó)天宮升級(jí)拓展引人注目！

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天宮空間站馬上就要迎來(lái)，建造以來(lái)的最大構(gòu)型。神舟十五號(hào)返回之后，接下來(lái)天舟五號(hào)將會(huì)對(duì)接到天和核心艙的前向?qū)涌?，這樣所有對(duì)接口都用上了，將是天宮建造以來(lái)的最大構(gòu)型。之前所有對(duì)接口用上，有兩次，都是乘組輪換時(shí)，三艙+兩艘載人飛船+一艘貨運(yùn)飛船。那這次都用上將是三艙+兩艘貨運(yùn)飛船+一艘載人飛船。貨船比載人飛船更大、更長(zhǎng)、更重，所以這次最大構(gòu)型，飛行方向軸線會(huì)更長(zhǎng)，總重也更重。

具體看一下，這條線，天和核心艙加兩艘貨船，核心艙16.6米，貨運(yùn)飛船10.6米，經(jīng)過(guò)復(fù)雜運(yùn)算得出結(jié)論是接近38米。這條線，問(wèn)天和夢(mèng)天長(zhǎng)度都是17.9米，長(zhǎng)度接近40米。這條線，兩套柔性太陽(yáng)翼，總長(zhǎng)約55米。

再來(lái)算下體重。核心艙22.5噸，問(wèn)天、夢(mèng)天都是大約23噸，神舟飛船約8噸，天舟發(fā)射重量13.5噸。又是一通復(fù)雜運(yùn)算，得出來(lái)的結(jié)論是，總重超過(guò)了百噸。這個(gè)還不包括空間站里的貨和載荷。這么大的重量，對(duì)空間站姿態(tài)調(diào)整、軌道控制，也算是新的挑戰(zhàn)。

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那從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講，這個(gè)構(gòu)型還只是一個(gè)小弟弟。未來(lái)可以進(jìn)一步擴(kuò)展建造。

天宮在設(shè)計(jì)階段，就對(duì)未來(lái)的擴(kuò)展做了統(tǒng)籌考慮。預(yù)留了機(jī)、電、熱的擴(kuò)展接口。第一步，是先擴(kuò)展到四艙。神十六任務(wù)發(fā)布會(huì)就宣布了“十”字構(gòu)型。此前，載人航天工程30年成就展上，已經(jīng)展出的圖片中，就出現(xiàn)了這個(gè)艙段，叫做多功能節(jié)點(diǎn)艙，很顯然，它不是簡(jiǎn)單的把核心艙復(fù)制粘貼，而是全新的艙段。功能上，以節(jié)點(diǎn)艙為基本功能，同時(shí)拓展更多功能。結(jié)構(gòu)上，也是分成大柱段和小柱段，總重應(yīng)該也會(huì)超過(guò)20噸，具備6個(gè)對(duì)接口，實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船、貨船、其它航天器都可以停泊。

“十”字之后，是“干”字。在“十”字型基礎(chǔ)上，再對(duì)接兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，形成6個(gè)艙段，總重180噸級(jí)的規(guī)模。

“干”字之后，會(huì)不會(huì)還有其它構(gòu)型，比如“豐”字？甚至是“龍”字？那就需要根據(jù)具體任務(wù)需求來(lái)看了。其實(shí)空間站不會(huì)無(wú)限制的擴(kuò)展下去。對(duì)接的艙段越多，對(duì)于整體的控制和穩(wěn)定性都會(huì)帶來(lái)新挑戰(zhàn)。

天宮艙外還可以掛東西，天和艙外預(yù)留了2個(gè)大型載荷掛點(diǎn)的擴(kuò)展接口，支持在軌擴(kuò)展安裝大型載荷。問(wèn)天預(yù)留1個(gè)大型載荷掛點(diǎn)接口和1個(gè)擴(kuò)展載荷試驗(yàn)平臺(tái)接口，能支持大型載荷的在軌安裝，也可以掛接擴(kuò)展式暴露平臺(tái)。?

艙段的擴(kuò)展還有其他選擇，比如，對(duì)接可展開(kāi)式充氣密封艙，既可以工作、實(shí)驗(yàn)的艙體，也可以支持太空駐留、旅游等商業(yè)航天項(xiàng)目。?

最早提出展開(kāi)式充氣密封艙的是比格羅公司。充氣艙是混合結(jié)構(gòu)，既有承重剛性結(jié)構(gòu)，也有可膨脹結(jié)構(gòu)。發(fā)射的時(shí)候不充氣，體積小。到位之后，再膨脹。2006年和2007年，比格羅分別發(fā)射了創(chuàng)世1號(hào)和創(chuàng)世2號(hào)實(shí)驗(yàn)艙。2008年完成了銀河艙的建造。不過(guò)，比格羅公司現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)了。

這種充氣艙，在國(guó)際空間站也應(yīng)用過(guò)。2016年的時(shí)候，NASA采購(gòu)了可膨脹的BEAM模塊，跟國(guó)際空間站對(duì)接了，這算是真正的應(yīng)用到空間站上。這個(gè)艙在保溫、空間碎片防護(hù)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、密封、內(nèi)部防刮防刺等方面的性能都有了很大提升，但是因?yàn)椴牧厦芏鹊?，?duì)空間輻射的防護(hù)效果還是遠(yuǎn)低于金屬。