天宫空间站三舱T字形构型 , 主要舱段布置在同一平面 。
二期工程新增加的三个舱段预计会有天和二号、实验舱Ⅲ、实验舱Ⅳ , 天和二号轴向对接于天和一号核心舱前向端口 , 天和二号自带一个节点舱 , 实验舱Ⅲ与实验舱Ⅳ分别对接天和二号的两个侧向停泊口 , 从而实现由T字形构型向“干”字形构型的转变 。
天宫空间站二期拓展构型仍将遵循主要舱段布置在同一平面的设计原则
与此同时 , 经过规模拓展的天宫空间站仍将继续发挥太空母港职能 , 巡天光学舱也会定期与天和二号前向端口对接 , 这样一来就可以形成7舱加三船最大在轨规模约180吨的量级 。
天宫空间站二期规模拓展并不是简单的舱段叠加 , 需要解决一系列衍生问题 。
首先是对接机构的适应性 , 比如 , 空间站各舱船应用的周边式对接机构的初代产品 , 也就是载人航天工程二步走时期 , 其对接能力是8吨级 , 此时对标的是空间实验室的在轨质量 , 到了三步走空间站阶段 , 周边式对接机构创新了可控阻尼器控制设计 , 用以缓冲大吨位航天器在对接过程中产生的撞击能量 , 对接能力从8吨一路飙升至180吨 。
周边式对接机构初代产品 , 图为神舟十一号与天宫二号空间实验室对接画面 。
新一代周边式对接装置对接能力跃升至180吨 , 图为神舟十二号对接画面 。
再就是能源系统 , 将来新拓展的实验舱Ⅲ与实验舱Ⅳ并不适合再布置大型柔性太阳翼 , 因为会与一期工程布置的双自由度柔性太阳翼形成干涉 , 新增舱段不配置太阳翼的设计与国际空间站NASA舱段有着异曲同工之处 , 他们的舱段也没有配置太阳翼 , 其电力供应依托桁架太阳翼供给 , 天宫新增实验舱也可以依托一期工程布置的实验舱太阳翼 , 同时天和二号也会配置大型柔性太阳翼 。
天宫二期拓展构型 , 两个黄颜色舱段就是新增加的实验舱 , 绿色舱段是天和二号 。 (画面中太阳翼位置不准确)?
国际空间站NASA管理舱段也没有配置太阳翼
天宫一期布置的实验舱太阳翼配置的是高光电转换效率的三结砷化镓柔性太阳翼 , 整站功率重量比原本就领先于国际空间站 , 这意味着其能源供应是有冗余的 , 这也是为180吨级构型预留的能源资源 。
实验舱配置的大型柔性太阳翼
国际空间站NASA舱段不配置太阳翼 , 其发射与转移段主要依靠航天飞机运输 , 我们并没有航天飞机 , 那么没有配置太阳翼的舱段可以加装大容量的蓄电池供电 , 以满足发射段、转移对接段的用电需求 , 对接后就可以依靠空间站供电 。
天和二号也不会是天和一号的翻版 , 前者不再是核心舱 , 因为后期不论对接多少舱段 , 核心舱只有一个 , 那就是天和一号核心舱 。
后续不论对接多少舱段 , 核心舱始终都是天和一号 。
天和二号不需要承担空间站整站轨控任务 , 因而就不需要配置大规模的资源舱 , 推进剂携带量只需要满足舱箭分离后的姿轨控任务需求即可 。
同时 , 相较于天和一号 , 天和二号后向对接口将由“被动对接口”转变为“主动对接口” , 以适应与天和一号前向端口主动对接的需要 。
天和一号核心舱后向端口是“被动对接口”
二期拓展舱段预计会保留一期工程针对航天员在轨工作生活的保障设施设计 , 比如
天和一号核心舱小柱段睡眠区
天宫空间站规模翻番意味着什么?
首先是应用支持能力的翻倍扩增 , 现有25台科学实验柜届时可以扩充至50台科学实验柜 , 全面超越国际空间站的31台科学实验柜 , 年均科学产出成果将更加可观 。
天宫空间站配置的各型科学实验柜
再就是在轨保障能力更强 , 可用对接口数量将由现在的3个增加至4个 , 如果天和二号的节点舱不再保留气闸舱功能 , 那么其天顶方向的出舱口也可改为对接口 , 这样一来可用对接口数量将增加至5个 。 与此同时 , 人员专用气闸舱、货物专用气闸舱、机械臂等关键功能设备预计都将扩充 。
天和一号核心舱的节点舱航天员出舱口
改善航天员在轨生活的穹顶舱届时也可考虑 , 比如新增加的两个实验舱末端可以是穹顶舱安装的位置选择 , 当然也可以考虑在天和二号节点舱径向对接口方向配置穹顶舱 。
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