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近日 , 俄宇航员伊万·瓦格涅尔表达了想去中国空间站参观的意愿 , 并表示 , 看过中国空间站的视频 , 注意到一些熟悉和不熟悉的组件相结合 , 很想看一看 , 中国如何应用苏联、俄罗斯的研究成果 , 以及最终取得的成绩 。
俄宇航员伊万·瓦格涅尔
从这位宇航员的话中 , 可以体会到他的职业素养 , 以及作为老牌航天强国宇航员的骄傲 。 的确 , 在我国载人航天事业的发展道路上的确借鉴了不少苏/俄技术与经验 , 然而我们所做的不是单纯的继承 , 而是不断迭代创新之后的升华 。
瓦格涅尔所说“熟悉的组件”指的大概是:周边式对接装置、实验舱转位机械臂、神舟载人飞船、飞天舱外航天服等 。
【俄宇航员瓦格涅尔:希望前往中国空间站,看如何利用苏联技术】问天实验舱转位机械臂
瓦格涅尔也注意到了他所不熟悉的“组件” , 然而我要说的是 , 天宫空间站的取胜之道 , 也不仅仅限于“组件” , 而是大系统设计的创新与质变 。
首先从空间站架构设计上 , 我们创新了“三舱核心组合体” , 完全脱离了昔日和平号空间站 , 以及如今国际空间站的单一核心舱设计 , 天和核心舱与问天实验舱实现了系统级备份 , 后者既是实验舱 , 也是备份核心舱 , 同时梦天实验舱也实现了设备级备份 , 三舱结合实现了能源系统、环控生保、载人环境、流体回路等多系统间的高度融合 。
问天号实验舱的工作舱
国际空间站科学号实验舱(俄)
同时总结了和平号空间站呈中心辐射状的构型缺陷 , 该缺陷直接导致各舱段间太阳翼的相互遮挡 , 降低了发电效率 。
和平号空间站各舱段太阳翼相互遮挡问题突出
针对这一缺陷 , 天宫空间站各舱段遵循了同一平面布置的新规则 , 并在此基础上设计了T字形构型 , 两个大长度实验舱对置布局形成的大跨度 , 又发挥了类似国际空间站的桁架作用 , 解决了太阳翼之间的相互遮挡难题 , 并进一步创新核心舱太阳翼在轨转位的电力重构设计 , 三舱完成组装任务后 , 核心舱太阳翼将在航天员与机械臂配合下转位至实验舱末端安装 , 进一步提高空间站太阳翼的整体受晒率与发电能力 。
问天实验舱大型柔性太阳翼采用双自由度对日定向设计
天宫空间站两个实验舱对置布局形成的大跨度
天和核心舱太阳翼在轨转位
完成核心舱太阳翼在轨转位后的天宫空间站效果图
太阳翼在轨转位还有一项利好 , 在空间站寿命中后期 , 如有太阳翼遭碎片撞击、发电效能衰减、太阳翼升级等需求时 , 可直接在轨更换 。
以太阳翼为代表的先进能源系统设计之所以能够如此优秀 , 得益于攻克了高光电转换效率的三结砷化镓柔性太阳电池翼技术 , 此型太阳翼不仅重量轻 , 收纳尺寸也很小 , 占用火箭整流罩包络空间小 , 使得空间站舱体的内部有效容积更大 , 为航天员提供了充裕的活动空间 , 同时为其他功能舱段的融合设计提供了条件 。
天宫空间站问天实验舱的气闸舱
反观 , 俄新一代载人空间站 , 使用的仍然是“刚性太阳翼” , 因此无缘上述柔性太阳翼的系列优势性能 。
俄新一代载人空间站模型 , 应用的仍然是刚性太阳翼 。
天宫空间站还配置了两部七自由度空间机械臂 , 可实现舱体表面爬行转移、双臂组合、舱外巡检等功能 , 这不仅是昔日苏联没有攻克的技术 , 也是目前俄罗斯航天无法攻克的技术 , 以致于其新一代载人空间站仍然没有七自由度空间机械臂 。
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