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中國空間站中的“黑科技”
全國政協委員,中國載人航天工程總設計師 周建平
空間站是人類在地外空間建造的最大類型空間設施,其規模龐大,技術復雜,可靠性安全性要求高。作為在軌長期載人的設施,既要為航天員提供良好的生活和健康保障,又要充分發揮人的能力優勢。空間站投入很大,如何保證其經濟性也是空間站可持續發展的重大挑戰。
我國空間站核心艙已經順利發射入軌6個多月,完成了接納第一個航天員乘組3個月的駐留訪問,并對建造空間站的關鍵技術進行了在軌驗證。
我簡單介紹一下我國空間站的幾個主要關鍵技術突破和創新。
一是物化再生生保技術,就是利用物理和化學的方法收集、處理航天員生活產生的水(通過冷凝獲得)、尿、二氧化碳等,從中獲得純凈水、氧氣,實現資源的再生循環,從而大幅降低地面補給需求。我們這個系統一次成功是非常值得驕傲的,因為國際空間站建造時,美國也因為技術風險很大,不得不依靠有過“和平號”空間站15年實踐經驗的俄羅斯為其研制核心艙,包括再生生保系統。我們的物資閉合度達到80%,這也是一個很先進的水平。
二是空間機械臂技術。機械臂在空間站的建造、航天員出艙活動中扮演著非常關鍵的作用,是衡量一個航天大國在軌建造大型空間設施能力的一個重要標志。國際空間站機械臂由加拿大研制,歷經了航天飛機到國際空間站的長期改進完善,才有目前的能力。我國空間站機械臂具有7個自由度,通過在軌爬行方式可在空間站不同艙段運動,并覆蓋所有艙外操作區域,其自動化水平、承載能力、活動空間和操作精度都達到了國際一流水平。后續我們還將隨“問天”實驗艙上行另外一個可以完成更加精細操作能力的機械臂,這兩個機械臂還可以組合起來完成更大范圍的操作,這又將是一個創新的設計。
三是能源技術。我國空間站的太陽能發供電能力,從功率/全站重量比看,遠高于國際空間站,這將為空間站穩定運行、發揮更大效益提供堅實保證。空間站電源研制了光電轉換效率達30%多的太陽能電池,大型柔性可展開、收攏的太陽能電池陣,雙軸定向裝置等,這些技術的突破,既解決了空間站的急需,也為航天器技術發展和能力提升提供了有力支撐。我們還研制了大功率的電推進器,其比沖比空間化學推進器高5倍,可以用于抵消軌道上雖然稀薄但仍然是造成軌道衰減主要原因的大氣阻力,從而顯著降低推進劑補給需求,節省運行消耗。在空間站上應用電推進技術也是我國的首創。
四是出艙活動技術。神舟七號我們進行了第一次出艙,這次出艙只是解決了“出得去”的問題,持續時間不長。空間站的出艙活動是空間站建造、升級、擴展、維修的關鍵技術,我們研制了新一代艙外服,全面提高了其保障航天員出艙的能力,神舟十二號乘組第一次出艙就在艙外工作了7個多小時,這完全可與國際空間站出艙活動時間相媲美。從實際飛行看,我們的艙外服一次出艙的保障能力還有較大余量。
五是信息技術。我們充分發揮了后發優勢,空間站的信息網絡、天地
互聯互通能力,明顯優于國際空間站的水平。
“建站為應用”,這是我國載人航天“三步走”一開始就樹立的發展理念,我國空間站將有空間生命、生物、材料、基礎物理、天文、流體和燃燒、環境等多學科的先進實驗設施,這些設施將為多個領域的科學家利用太空獨特的微重力等環境,開展科學前沿研究,提供有力的支持。期望委員們積極關注、參與,我們共同努力推動空間科學、空間技術、空間應用的全面發展,為航天強國建設作貢獻。
編輯:魯雅靜
關鍵詞:空間站 技術 出艙 空間