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[航天科普]中国人的太空家园:中国空间站

2022-08-29 18:31 作者:永磁-老鼠  | 我要投稿

中国空间站(天宫空间站,英文名称: China Space Station,CSS)是中华人民共和国建设中的一个空间站系统,预计在2022年前后建成。空间站轨道高度为400~450公里,倾角42~43度,设计寿命为10年,长期驻留3人,总重量可达180吨,以进行较大规模的空间应用。

1992年,我国就制定了载人航天工程“三步走”发展战略,建成空间站是发展战略的重要目标。

2022年5月10日8时54分,天舟四号货运飞船采用自主快速交会对接模式,成功对接空间站天和核心舱后向端口。

据中国载人航天工程办公室消息,在神舟十四号载人飞船与空间站组合体成功实现自主快速交会对接后,航天员乘组从返回舱进入轨道舱。按程序完成各项准备后,航天员陈冬成功开启天和核心舱舱门,北京时间2022年6月5日20时50分,航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲依次全部进入天和核心舱。后续,航天员乘组将按计划开展相关工作。

北京时间2022年7月24日14时22分,搭载“问天”实验舱的长征五号B遥三运载火箭,在中国文昌航天发射场点火发射,发射取得圆满成功。北京时间2022年7月25日3时13分,问天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口,整个交会对接过程历时约13小时。2022年8月,中国空间站第2个实验舱段——“梦天”实验舱已运抵文昌航天发射场。空间站建造阶段后续飞行任务标识正式发布。

中科院院士、中科院力学所研究员胡文瑞在做客上海科协大讲坛时表示,按照载人航天阶段性规划,中国空间站有望于2022年投入运转,而根据空间站“五舱”结构,首舱或可在2018年前后上天。

空间站工程将继续使用已有的神舟飞船、长征2F火箭、发射场和着陆场。大型空间站的舱室将由正在开发的长征五号火箭发射,核心舱和两个实验舱都是密封加压舱,核心舱前部的5个对接口平时与一艘神舟飞船、两个空间实验舱(即“梦天”、“问天”)以及货运飞船天舟对接,最后留有1个对接口供宇航员出舱活动使用。

建设大型空间站是中国载人航天三步走战略的第三步,这个阶段中国将掌握近地轨道空间组装、近地轨道长时间有人驻留等技术。

中科院空间应用工程与战略规划研究室副主任张伟表示:“我国载人航天事业在2020年将进入载人空间站阶段,神舟系列载人飞船、天舟一号货运飞船、核心舱“天和”以及实验舱“梦天”、“问天”已箭在弦上。到2024年,(上述空间站)有望成为全世界唯一在轨运行的空间站。”

2014年9月10日,第27届太空探索者协会年会在北京召开。年会中方组委会主席杨利伟称,我国在2016年9月15号发射天宫二号空间实验室,随后2016年10月下旬发射神舟11号载人飞船和天舟一号货运飞船,并与“天宫二号空间实验室”对接,将在2022年前后完成中国空间站的建造。

时任中国航天科技集团有限公司董事长雷凡培(现任中国船舶集团有限公司董事长)在2016年4月24日首个“中国航天日”暨中国航天事业创建60周年之际透露,我国计划2018年前后发射空间站试验性核心舱,2022年前后发射20吨级舱段组合的空间站。到2024年国际空间站退役并坠毁时,中国有可能成为全球唯一拥有空间站的国家。

雷凡培表示,中国空间站建设方案已确定。空间站包括一个核心舱和两个实验舱,有多个交会对接口,能实现多飞行器同时对接。2018年前后,空间站试验性核心舱将由长征五号重型运载火箭送入轨道。2022年前后,中国将研制并发射基本模块为20吨级舱段组合的空间站。

2017年4月20日,中国载人航天副总指挥张育林接受采访表示,空间站任务进展顺利,核心舱和两个实验舱都按照计划加紧研制,总体上讲,各项研制工作的关键技术均已突破,初样阶段的工作正有序进行。按照计划,在2019年左右要进行核心舱的发射。

空间站建成后,每年与载人飞船、货运飞船对接若干次进行补给,在400公里左右的轨道高度上维持设计寿命十年的运行。届时,中国将成为继俄罗斯之后,以一国之力独自完成空间站建设的国家,航天员在空间站驻留可达一年以上。

2018年3月31日,从中国航天员中心获悉,随着中国载人航天工程进入空间站时代,航天员已全面开展空间站任务训练。

2018年5月28日,我常驻维也纳联合国和其他国际组织代表团与联合国外层空间事务办公室,在维也纳共同举办中国空间站国际合作机会公告发布仪式,正式开启中国空间站国际合作,盛情邀请世界各国积极参与,利用未来的中国空间站开展舱内外搭载实验等合作。

2018年10月23日,中国载人航天工程办公室副主任林西强在第五届载人航天(国际)学术大会表示,中国空间站关键技术攻关完成,中国空间站“天和”核心舱将首次以1:1实物形式(工艺验证舱)参加第十二届珠海航展。

2018年11月6日,中国空间站“天和”核心舱亮相珠海航展,首次以1:1实物形式(工艺验证舱)出现在公众面前。核心舱包括节点舱、生活控制舱(小柱段)和资源舱(大柱段)三部分,有3个对接口和2个停泊口。核心舱主要用于空间站的统一控制和管理,以及航天员生活,具备长期自主飞行能力,能够支持航天员长期驻留,支持开展航天医学和空间科学实验。

2019年7月,中国空间站核心舱完成了初样阶段综合测试、真空热试验等大型试验,即将转入正样阶段。“问天”实验舱和“梦天”实验舱完成了初样舱体阶段生产,正在开展总装工作。长征五号B运载火箭完成了初样阶段研制工作,目前正在进行飞行产品生产、发动机可靠性增长试验。航天员系统开展了长期载人飞行综合模拟验证、出舱活动水下验证等大型地面试验,第三批预备航天员选拔的初选工作已完成,舱外航天服正在进行飞行产品生产。

空间站的核心舱命名为“天和”,是中国空间站的管理和控制中心,全长16.6米,最大直径4.2米,发射质量22.5吨,可支持3名航天员长期在轨驻留,支持开展舱内外空间科学实验和技术试验,是我国目前研制的最大的航天器。

新一代载人飞船试验船是为中国空间站运营和后续载人月球探测等任务研制,全长8.8米,发射质量21.6吨,具备高安全、高可靠、适应多任务和模块化设计特点,主要用于验证气动热防护、再入控制和群伞减速回收等关键技术。

据中国载人航天工程办公室消息,截至2020年1月20日,空间站核心舱初样产品和新一代载人飞船试验船,经过大约一周的海陆运输,已先后安全运抵文昌航天发射场,将分别参加长征五号B运载火箭发射场合练及首飞任务,标志着中国空间站在轨建造任务即将拉开序幕。

长征五号B运载火箭主要用于空间站舱段等近地轨道大型航天器发射任务,是在长征五号运载火箭基础上改进研制的新型火箭,根据空间站任务要求新研制了大型整流罩,并对全箭进行了适应性改造。火箭全长约53.7米,芯一级直径5米,捆绑4个直径3.35米助推器,整流罩长20.5米、直径5.2米,采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂,起飞质量约849吨,近地轨道运载能力不小于22吨。

据中国载人航天工程办公室消息,为载人空间站工程新研制的长征五号B遥一运载火箭,按照流程完成出厂前各项研制工作,于2020年2月5日安全运抵文昌航天发射场,后续将与先期运抵的空间站核心舱初样产品一同参加发射场合练,之后执行首飞任务。

此外,据中国航天科技集团有限公司五院载人飞船系统总设计师张柏楠在2019年3月11日表示,2022年前中国飞船将告别“订制”,开始小批量生产。

2021年10月22日,中国空间站核心舱无容器材料科学实验柜在轨科学实验样品交接仪式在京举行,空间应用系统总指挥、中国科学院空间应用工程与技术中心主任高铭,向中国科学院上海硅酸盐研究所等分系统单位移交了核心舱科学实验柜在轨科学实验样品,这也是中国空间站首批轨科学实验样品。

2020年5月5日晚18时,长征五号B运载火箭于中国文昌航天发射场圆满完成首次飞行任务。

长征五号B运载火箭首飞成功后,我国将先后发射天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱,进行空间站基本构型的在轨组装建造;期间,规划发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船,进行航天员乘组轮换和货物补给。中国空间站核心舱已完成正样产品总装,问天实验舱和梦天实验舱正在开展初样研制;空间科学应用载荷已陆续转入正样研制,执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。中国第三批预备航天员选拔工作将于2020年7月前后完成。

关键技术验证阶段

2021年2月16日,从中国载人航天工程办公室获悉,执行中国空间站建造阶段载人飞行任务的首批航天员乘组已进入强化冲刺训练阶段;经过一年的艰苦训练,已基本完成预定科目训练,正在着重开展出舱活动等训练。

2021年4月29日,据中国载人航天工程办公室消息,长征五号B遥二运载火箭已完成推进剂加注,计划于29日中午11时许发射空间站天和核心舱。

2021年5月18日,据中国载人航天工程办公室消息,4月29日发射入轨的空间站天和核心舱,近日先后完成交会对接、航天员驻留、机械臂等平台功能测试,以及空间应用项目设备在轨性能检查,各项功能正常、运行状态良好,已进入交会对接轨道,后续将继续开展与天舟二号货运飞船交会对接的准备工作。

2021年5月,空间站天和核心舱完成在轨测试验证。5月29日晚,中国在海南文昌航天发射场准时点火发射天舟二号货运飞船。这是空间站货物运输系统的第一次应用性飞行。

2021年6月16日上午,神舟十二号载人飞行任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心召开[38]。中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍说,神舟十二号载人飞行任务作为中国空间站阶段的首次载人飞行,神舟十二号载人飞行任务承上启下,十分关键。总体来看,神舟十二号载人飞行任务有四大特点,将为后续空间站建造及应用发展奠定坚实基础,积累宝贵经验。

2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射。此后,神舟十二号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。

2021年6月17日,据中国载人航天工程办公室消息,神舟十二号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,于北京时间2021年6月17日15时54分,采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口,与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱(船)组合体,整个交会对接过程历时约6.5小时。这是天和核心舱发射入轨后,首次与载人飞船进行的交会对接。

北京时间2021年6月17日18时48分,神舟十二号载人飞船航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱,标志着中国人首次进入自己的空间站。后续,航天员乘组将按计划开展相关工作。

2021年6月17日,据中国载人航天工程副总设计师陈善广在直播中透露,在这次的空间站关键技术验证和建造阶段,女航天员刘洋、王亚平都会参与到飞行任务中,此外第三批航天员已经选拔完成,其中也有女性航天员。

2021年7月4日,神舟十二号航天员进行中国空间站首次出舱活动。按计划,在神舟十二号任务期间,航天员会开展两次出舱活动及舱外作业。

2021年7月4日,神舟十二号航天员进行中国空间站首次出舱活动。北京时间2021年7月4日14时57分,经过约7小时的出舱活动,神舟十二号航天员乘组密切协同,圆满完成出舱活动期间全部既定任务,航天员刘伯明、汤洪波安全返回天和核心舱,标志着中国空间站阶段航天员首次出舱活动取得圆满成功。

9月16日,神舟十二号载人飞船撤离空间站组合体。北京时间2021年9月16日8时56分,神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱成功实施分离。截至目前,神舟十二号航天员乘组已在空间站组合体工作生活了90天,刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录[50]。9月17日13时30分许,神舟十二号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后,安全降落在东风着陆场预定区域。

2021年9月18日10时25分,天舟二号货运飞船从空间站天和核心舱后向端口分离,并绕飞至前向端口完成自动交会对接,整个过程历时约4小时。空间站天和核心舱与天舟二号货运飞船组合体状态良好,后续将先后迎接天舟三号货运飞船、神舟十三号载人飞船的访问。

2021年9月18日10时25分,天舟二号货运飞船从空间站天和核心舱后向端口分离,并绕飞至前向端口完成自动交会对接,整个过程历时约4小时。

2021年9月20日15时,长征七号遥四运载火箭搭载天舟三号货运飞船,在海南文昌航天发射场成功发射。

2021年10月,据中国载人航天工程办公室消息,经空间站阶段飞行任务总指挥部研究决定, 翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员将执行神舟十三号载人飞行任务,由翟志刚担任指令长。

2021年10月,据介绍,在完成神舟十三号载人飞行任务及工程全系统综合评估后,工程将全面转入空间站建造阶段。

建造阶段共规划实施6次飞行任务,首先发射天舟四号货运飞船,运送补给物资,为随后实施的神舟十四号载人飞行任务做准备;神舟十四号乘组在轨驻留期间,将先后发射问天实验舱和梦天实验舱,与天和核心舱对接,进行舱段转位,在2022年底前完成空间站三舱组合体建造;随后实施天舟五号货运补给和神舟十五号载人飞行任务,神舟十五号乘组将与神舟十四号乘组开展在轨轮换。对空间站状态进行全面评估后,将转入空间站应用与发展阶段。

后续,将择机发射巡天空间望远镜,与空间站共轨长期独立飞行,开展巡天观测,短期停靠空间站进行补给和维护升级。

2021年10月14日,中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强在神舟十三号载人飞行任务新闻发布会上表示,欢迎其他国家的航天员进入中国空间站,展开国际合作。

北京时间2021年10月15日21时40分,神舟十三号载人飞行任务航天员乘组出征仪式,在酒泉卫星发射中心问天阁广场举行。21时42分,中国载人航天工程总指挥、空间站阶段飞行任务总指挥部总指挥长李尚福下达命令,翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员领命出征,即将开启为期6个月的飞行任务。

2021年10月16日0时23分,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射,约582秒后,神舟十三号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。

2021年10月16日6时56分,采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口,与此前已对接的天舟二号、天舟三号货运飞船一起构成四舱(船)组合体,整个交会对接过程历时约6.5小时。按任务实施计划,3名航天员随后将从神舟十三号载人飞船进入天和核心舱。

2021年10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接[。航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱,中国空间站开启有人长期驻留时代。

2021年12月,中国空间站关键技术验证阶段进展顺利。

北京时间2021年12月9日15:40,“天宫课堂”第一课正式开讲,时隔8年之后,中国航天员再次进行太空授课。“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课,这是中国空间站首次太空授课活动。

紧急避碰

2021年12月,联合国官网发布了2021年12月3日我常驻联合国(维也纳)及其他国际组织代表团致联合国秘书长古特雷斯的照会。照会严正指出,美国太空探索技术公司(SpaceX)发射的星链(Starlink)卫星先后两次接近中国空间站,中国空间站出于安全考虑在2021年7月1日和2021年10月21日实施了两次紧急避碰。

2021年12月初,我常驻联合国(维也纳)及其他国际组织代表团向联合国秘书长提交普通照会表示,美国太空探索技术公司(SpaceX)发射的星链卫星,在今年先后两次接近中国空间站,对中国空间站搭载的航天员生命健康构成危险。出于安全考虑,中国空间站组合体针对有关美国卫星,两次实施“紧急避碰” 。

2022年,神舟十三号返回后,将继续开展发射天舟四号货运飞船、神舟十四号载人飞船,以及中国空间站首个实验舱等多项任务。

北京时间2022年1月6日凌晨,机械臂成功捕获天舟二号货运飞船。6时12分转位试验开始,天舟二号货运飞船与天和核心舱解锁分离后,在机械臂拖动下以核心舱节点舱球心为圆心进行平面转位;尔后,反向操作,直至货运飞船与核心舱重新对接并完成锁紧。6时59分,经过约47分钟的跨系统密切协同,空间站机械臂转位货运飞船试验取得圆满成功,这是中国首次利用空间站机械臂操作大型在轨飞行器进行转位试验。

北京时间2022年1月8日7时55分,经过约2小时,神舟十三号航天员乘组在地面科技人员的密切协同下,在空间站核心舱内采取手控遥操作方式,圆满完成了天舟二号货运飞船与空间站组合体交会对接试验。试验开始后,天舟二号货运飞船从核心舱节点舱前向端口分离,航天员通过手控遥操作方式,控制货运飞船撤离至预定停泊点。短暂停泊后,转入平移靠拢段,控制货运飞船与空间站组合体精准完成前向交会对接。

2022年1月27日,临近春节,中国空间站航天员们在400公里的高空与地球上的喀喇昆仑边防战士们互动通话,看到中国空间站的年味儿,布置起了节日氛围,春节还能吃到三种馅的饺子。

2022年2月12日消息,自中国空间站核心舱发射入轨以来,中国载人航天工程办公室每日在官网发布中国空间站近/远地点、倾角等轨道基本参数。为便于各方开展空间目标避碰等轨道分析工作,即日起,中国载人航天工程办公室每日在官网发布中国空间站TLE轨道根数,供各航天实体参考使用。

2022年3月,执行空间站建造阶段2次载人飞行的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。

3月19日,中国空间站将支持大规模科学研究,中国载人航天工程空间应用系统总指挥高铭介绍,在重要领域进行了长期、系统的规划,研制了一大批科学研究设施,支持在轨开展1000余项研究项目,探索人类如何在太空长期生存。

2022年3月31日18时40分,天舟二号货运飞船受控再入大气层,飞船绝大部分器件被烧蚀销毁,少量残骸落入南太平洋预定安全海域。

2022年8月10日报道,中国空间站舱外机械臂开展了在轨测试,空间站组合体状态稳定,航天员身心状态良好,正在为后续的出舱任务进行准备。

名称标识

名称

空间站命名为“天宫”,货运飞船命名为“天舟”。中国空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称具体如下:

载人空间站命名为“天宫”,代号“TG”;

核心舱命名为“天和”,代号“TH”;

实验舱Ⅰ命名为“问天”,代号“WT”;

实验舱Ⅱ命名为“梦天”,代号“MT”;

货运飞船命名为“天舟”,代号“TZ”。

标识

中国载人航天工程标识主造型既像一个汉语书法的“中”字,又类似空间站的基本形态,尾部的书法笔触似腾空而起的火箭,充满中国元素和航天特色,结构优美、寓意深刻。同时,命名中国载人空间站整体名称及各舱段和货运飞船等5个名称,既注重了单个名称的内涵,又强调了保持全套名称的系统性、协调性和互补性。

2022年8月,“梦天”实验舱、“天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船将于2022年接续造访太空完成空间站建造阶段全部飞行任务,中国载人航天工程办公室正式发布后续三次飞行任务标识。

2022年10月31日15时37分,梦天实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭,在中国文昌航天发射场发射升空,约8分钟后,梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。梦天实验舱将按照预定程序与空间站组合体交会对接。完成有关功能测试后,梦天实验舱将按计划实施转位。11月1日4时27分,成功对接于天和核心舱前向端口,整个交会对接过程历时约13小时。11月3日,空间站梦天实验舱顺利完成转位,空间站“T”字基本构型在轨组装完成。

据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2022年11月12日10时03分,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射,天舟五号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,飞船太阳能帆板顺利展开工作,发射取得圆满成功。后续,天舟五号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行自主快速交会对接。12时03分,天舟五号货运飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接,我国航天员首次在空间站迎接货运飞船来访 。

空间站关键技术验证阶段和建造阶段飞行任务标识如下图:

神舟十二号载人飞行任务标识
神舟十五号载人飞行任务
神舟十四号载人飞行任务标识
神舟十三号载人飞行任务标识
天舟五号货运飞船任务
天舟四号货运飞船飞行任务
天舟三号货运飞船任务
天舟二号货运飞船任务
神舟十三号航天员乘组出征仪式


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