中国空间站即将建成,为何不用桁架式结构,因为没航天飞机运货?


中国空间站即将建成,为何不用桁架式结构,因为没航天飞机运货?


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中国空间站即将建成,为何不用桁架式结构,因为没航天飞机运货?


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中国空间站即将建成,为何不用桁架式结构,因为没航天飞机运货?


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我国空间站经过近2年的在轨建设和11次发射 , 目前一期工程已经收尾 , 形成了三舱两船结构 。 它的七自由度可爬行机械臂、可转动的新一代柔性太阳翼、以及舱外暴露试验平台 , 都非常有特点 , 与国际空间站保持一致 , 甚至超过了国际空间站 。 不过 , 国际空间站的大桁架结构 , 我们没有学 , 这是为什么呢?

我国空间站和国际空间站得对比(天宫没画上大太阳翼)

两者得舱段对比 , 这么看差距就不大了
有人说这是因为我们没有航天飞机 , 单凭火箭无法将庞大的桁架分段运上去 , 因此不得不采用苏联“和平”号的第三代空间站技术 , 而国际空间站则属于第四代技术 , 我们落后一代 , 但实际上 , 这个观点错得离谱 , 下面就分几点跟大家聊一下 。

这个观点错得离谱
首先 , 我国空间站有桁架结构 , 其中太阳翼是小桁架结构 , 而“梦天”、“问天”实验舱则是大桁架结构 , 我们是把舱段和大桁架合二为一了 , 省去了许多浪费和重复建设 , 这就是我们中国航天人的智慧 。 而且在“天宫”后续扩建方案中 , 还真有一个加装大桁架的选项 , 不同的是 , 我们把卫星修理 , 太空加油等功能都集成到未来的大桁架上了 , 真正实现了多功能 。

问天和梦天两个实验舱就是大桁架

后续的确有一个大桁架方案
其次 , 国际空间站大桁架总共由11个梁结构组成 , 其中Z1桁架长4.9米、直径4.2米 , 质量8755千克;S0桁架长13.4米、直径4.6米、质量13971千克;S1桁架长13.7米、直径4.6米、质量14124千克;P1桁架长13.7米、直径4.6米、质量14003千克 。

【中国空间站即将建成,为何不用桁架式结构,因为没航天飞机运货?】国际空间站的结构
P3、P4桁架及太阳能电池板加起来长13.8米、直径4.8米、质量15824千克;P5和S5桁架都是长3.4米、直径4.6米、质量1864千克;S3、S4桁架及太阳能电池板加起来长13.7米、直径5米、质量16183千克;S6桁架及太阳能电池板长13.84米、直径4.97米、质量14100千克 。

航天飞机通过机械臂把大桁架分段转移到空间站上

这些大桁架像舱段一样 , 太浪费了
而我国“梦天”实验舱长17.88米、直径4.2米、质量约23吨 , “问天”实验舱长17.9米、直径4.2米、质量23.2吨 。 可以看到除了直径之外 , 长征五号B完全可以将这些桁架送入太空 。 而通过像“捷龙三号”火箭挖掘复合材料整流罩“倒锥段”可用包络空间的办法 , 可以将长征五号B的整流罩直径扩到到5米 , 容纳前面说的那些分段没有任何问题 。

用捷龙三号的办法 , 可以大幅扩大整流罩直径
当然 , 国际空间站大桁架有一个分段 , 从表面数据来看 , 我们的确运不了 , 它就是长73.2米、直径10.7米、质量15824公斤的P6桁架和太阳能电池板 。 不过 , 它之所以尺寸如此之大 , 是因为算的是展开后的数据 , 实际上和S6桁架及太阳能电池板是差不多的 。

P6其实和S6桁架是差不多的

国际空间站组装过程

其实 , 国际空间站已是几十年前的产物了 , 随着材料技术的进步 , 现在如果要造大桁架 , 没必要搞那么笨重的 。 俄罗斯已经造出样机的“宙斯”号核动力太空拖船 , 采用的就是一个镂空的圆柱体桁架 , 还可以和汽车辫状天线一样伸缩 , 空间站的大桁架如果换成这种设计 , 用一两枚火箭就可以搞定了 。

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