科學家介紹中國天宮空間站的設計和應用前景 _科學

天宮空間站配置圖。信用:空間:科學與技術
據北京理工大學出版社有限公司：中國的載人航天工程是在1992年批準的，有一個三步走的戰略計劃，建造空間站是這個計劃的最終目標。
2010年9月，中國載人空間站工程正式立項。2021年4月29日，天和核心艙在海南文昌飛船發射場由長征五號乙運載火箭成功發射進入預定軌道。
按照計劃，通過11次發射和在軌任務，中國完成了組裝并開始空間站的正式運行。隨著天宮空間站的建成和運行，中國將成為繼蘇聯和美國之后第三個能夠獨立建造和運行空間站的國家。
中國空間技術研究院航天器系統工程研究所的專家在《空間:科學與技術》雜志上發表的一篇研究論文中，介紹了天宮空間站的設計，總結了天宮空間站的技術特點，并討論了空間站的未來應用和發展。
首先，介紹了天宮空間站的總體方案設計。總體而言，天宮空間站呈T形結構，天和核心模塊位于中間，兩個實驗模塊，即問天和蒙恬，分別組裝在兩側。

天和核心模塊配置圖。信用:空間:科學與技術

問天實驗模塊配置圖。信用:空間:科學與技術
天和核心艙由三部分組成:節點艙、生命控制艙和資源艙。它的軸向總長度為16.6米，最大直徑為4.2米。文天實驗艙由三部分組成:工作艙、氣閘艙和資源艙。它的軸向長度為17.9米，最大直徑為4.2米
此外，一個小型機械臂、一個實驗平臺和一個桁架結構布置在模塊外部。蒙恬實驗艙由四部分組成:工作艙、貨物氣閘艙、負載艙和資源艙。它的軸向長度為17.9米，最大直徑為4.2米
兩個用于暴露有效載荷的可展開平臺安裝在載荷艙外面，發射后在軌道上展開。此外，天宮空間站有三個對接艙口:前向(主要用于與載人飛船和巡天太空望遠鏡對接) ，后向(主要用于與貨運飛船對接)，徑向(主要用于與載人飛船對接) 。
在系統功能設計方面，控制和推進系統包括控制力矩陀螺、反作用控制系統、推進劑加注系統和霍爾電推進系統。能源系統配備了大面積的柔性太陽能電池陣列。載人環境系統擁有完整的再生和非再生生命保障系統。
機械臂是大型七自由度機械臂和小型七自由度機械臂，具有豐富的視覺測量、關節扭矩和末端執行器力傳感器。艙外活動由天和核心艙的節點艙和文天實驗艙的氣閘艙支持。船員住所提供不小于110 m3的活動空間。
作者隨后總結了先進性的技術特征。總的來說，天宮空間站的技術特點主要體現在四個方面:
先進的設計理念
中國對天宮空間站采用統一的設計框架和技術系統，在此框架下，所有三個模塊的GNC、能源、信息、熱控和載人環境系統將相互連接，共同工作。此外，空間站有效地整合了模塊間資源，從而提高了其整體能力和系統可靠性。
新技術的高比例
空間機械臂、物理化學再生式生命保障、這個空間站的大面積柔性太陽帆板，都是我國首次在軌應用的全新技術，應用難度和開發風險都很高。此外，天宮空間站體現了設備和系統層面的高度智能。
極佳的性價比
根據中國的國情和建設成本和應用效益的實際需要，相對于國際空間站和和平號空間站，天宮空間站的規模適中。此外，由于建設和運營更加經濟合理，它在發電效率、應用支持能力、建設方式、補給需求等方面都具有優勢。
安全高效的住宅
天宮空間站的設計符合以人為本的理念。該設計不僅確保了乘員在軌的安全性和舒適性，還注重支持乘員智能的有效發揮。

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科學家介紹中國天宮空間站的設計和應用前景