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设计|太空之家在轨开工

航天 中国 应用 技术 我国 核心 设计 空间科学 空间站 航天员 神舟飞船 舱段 核心舱 施丽铭

本报采访人员 姜天骄
4月29日11时23分 ， 中国文昌航天发射场 ， 长征五号B遥二火箭成功将天和核心舱送入预定轨道 。 作为搭建我国空间站的第一个模块 ， 天和核心舱是中国空间站发射入轨的首个舱段 ， 主要用于空间站统一控制和管理 ， 具备长期自主飞行能力 ， 可支持航天员长期驻留 ， 开展航天医学、空间科学实验和技术试验 ， 起飞质量22.5吨 ， 是目前我国自主研制的规模最大、系统最复杂的航天器 。 接下来 ， 它将在太空中静候与“问天”及“梦天”两个实验舱交会对接 ， 最终组建成T字形的天宫空间站 。 这标志着我国载人航天工程“三步走”成功迈出第三步 ， 宣告了中国开启空间站任务新时代 。
打造舒适宜居的
太空之家
【设计|太空之家在轨开工】建造空间站意味着中国人在太空有了一个“家” 。 航天科技集团五院空间站核心舱结构分系统主任设计师施丽铭介绍说 ， 此次发射的天和核心舱是中国空间站的关键舱段 ， 也是空间站组合体控制和管理的主份舱段 。 核心舱的体积非常大 ， 航天科技集团五院空间站系统副总设计师朱光辰形象地比喻 ， 如果说神舟飞船是一辆轿车 ， 天宫一号和天宫二号就相当于一室一厅的房子 ， 那么空间站就是三室两厅还带储藏间的“豪宅”了 。
航天科技集团五院空间站系统总体主任设计师张昊介绍 ， 天和核心舱的密封舱内配置了工作区、睡眠区、卫生区、就餐区、医监医保区和锻炼区六个区域 ， 不仅能够保证每名航天员都有独立的睡眠环境和专用卫生间 ， 而且在就餐区配置了微波炉等家居物品 。 不仅如此 ， 太空跑台、太空自行车等航天员日常锻炼的健身器材也一应俱全 。 此外 ， 核心舱还为航天员配置了手机和支持收发电子邮件的测控通信网 ， 航天员不仅可以在轨通话 ， 还可以实现与地面的双向视频通话 。
在空间站时代 ， 航天员的太空之旅将更加漫长 。 此前我国航天员在轨飞行时间的最长纪录是33天 ， 航天员生存所必需的水和氧气由航天器直接送入太空 。 为了让航天员实现更久在轨停留 ， 空间站设计了完整的可再生生命保障系统 。
保证长期稳定在轨运行
航天科技集团五院空间站系统副总设计师侯永青介绍：“中国空间站设计在轨飞行10年 ， 具备延寿到15年的能力 。 为了保证空间站在轨不小于15年长寿命要求 ， 我们从设计伊始就开展了长寿命、可靠性、维修性、安全性一体化设计 。 ”
空间站在太空安家后 ， 将面对来自宇宙的各种威胁和挑战 ， 如原子氧、紫外辐照等 。 这些危险因素可能造成空间站的材料性能衰退 ， 或者诱发故障 ， 从而制约舱外电缆等产品和设备的使用寿命 。
“影响天和核心舱舱体主结构长寿命的因素主要有疲劳损伤、意外损伤和腐蚀三种 。 ”航天科技集团五院空间站系统总体主管设计师夏乔丽说 。 为最大限度减少损坏和伤害 ， 设计团队想方设法让空间站变得更结实、更强壮 。 “在天和核心舱主结构设计时 ， 我们从抗腐蚀、抗疲劳、抗断裂三个维度进行了综合分析和评价 ， 从材料选择、结构设计、构型、参数设计等方面进行了科学优化设计 ， 并从材料到构件到舱段都进行了仿真验证 ， 以确保长寿命 。 ”施丽铭介绍 。
五大目标注重应用效益
空间站工程是载人航天工程“三步走”中的第三步：第一步 ， 发射载人飞船 ， 建成初步配套的试验性载人飞船工程 ， 开展空间应用实验；第二步 ， 突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术 ， 发射空间实验室 ， 解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步 ， 建造空间站 ， 解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题 。
中国空间站主要有五大工程目标：一是建造并运营近地空间站 ， 突破、掌握和发展大型复杂航天器的在轨组装与建造、长期安全可靠飞行、运营管理和维护技术 ， 提升国家航天技术水平 ， 带动相关领域和行业科技进步 ， 增强综合国力 。 二是突破、掌握和发展近地空间长期载人航天飞行技术 ， 解决近地轨道长期载人航天飞行的主要医学问题 ， 实现航天员长期在轨健康生活和有效工作 。 三是建成国家太空实验室 。 发展具有国际先进水平的空间科学与应用能力 ， 开展多领域空间科学实验和技术试验、空间应用 ， 以及科普教育 ， 获取具有重大科学价值的研究成果和重大战略意义的应用成果 。 四是开展国际（区域）合作 ， 为人类和平开发和利用空间资源作出积极贡献 。 五是以在轨服务、地月和深空载人探测需求为牵引 ， 试验和验证相关关键技术 ， 为载人航天持续发展积累技术和经验 。
今年 ， 我国还将发射2艘载人飞船、2艘货运飞船 ， 并在轨验证7大关键技术：空间站推进剂补加、再生生保、柔性太阳电池翼和驱动机构、大型柔性组合体控制、组装建造、舱外操作、在轨维修 ， 为实施空间站组装建造和长期运营任务奠定坚实基础 。
作者：姜天骄

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