北京时间4月29日上午11时23分,中国空间站核心舱“天和”,搭乘长征五号B 遥二运载火箭,从海南文昌发射场发射升空。

“天和”成功升空,标志着中国“天宫”空间站正式开启了为期两年的建设之路。按照规划,2021年至2022年,我国将陆续实施11次飞行任务,包括3次舱段发射、4次货运飞船以及4次载人飞船发射,于2022年完成空间站在轨建造,实现中国载人航天工程“三步走”发展战略“第三步”的任务目标。

此次任务是11次飞行任务中的第1次,标志着我国空间站在轨组装建造全面展开,然后是天舟二号货运飞船和神舟十二号载人飞船将紧跟其后“接力”发射。

“天和”核心舱是中国载人航天工程中第一个空间站核心舱。命名为“天和”源自天枢与太和,寓意天地人和。作为空间站的枢纽,核心舱长16.6米、最大直径4.2米,重量达到22.5吨。

核心舱的体积非常大,长度比五层楼房还要高,直径比火车和地铁的车厢还要宽不少,体积比国际空间站的任何一个舱位都大,航天员入驻后,活动空间非常宽敞。

“天和”核心舱是整个空间站的管理和控制中心、主控舱段,它对整个空间站的飞行姿态、动力性、载人环境进行控制,同时为航天员提供居住环境。“天和”核心舱有五个对接口,可以对接一艘货运飞船、两艘载人飞船和两个实验舱,另有一个供航天员出舱活动的出舱口,是未来空间站的管理和控制中心。空间站将建在近地轨道上,轨道高度340-450公里,能满足3名宇航员长期在轨驻留需求。

搭建空间站的整个过程犹如搭积木,需要在太空中借助机械臂系统,逐渐把整个结构搭建起来,在空间组合成基本“T”字型。核心舱在设计上较过去有了很大突破,供航天员工作生活的空间约 50 立方米,未来加上两个实验舱后,整体能够达到 110 立方米。

除此之外,未来会单独发射一个十几吨的光学舱,与空间站保持共轨飞行状态。光学舱中,计划架设一套口径两米的巡天望远镜,分辨率与哈勃相当,视场角是哈勃的 300 多倍。如果在轨十年,可以对40%以上的天区,约17500平方度天区进行观测。

这次发射的核心舱外形炫酷,体型硕大。它还携带了4大“神器”上天,分别是电推发动机、砷化镓太阳能电池、机械臂和节点舱

“天和”号核心舱上配置了大功率LT-100型霍尔电推系统,等到空间站建成后,一年只需发射一艘13吨级“天舟”货运飞船就可以满足燃料补给需求,而这方面国际空间站每年需要发射4艘货运飞船。

“天和”号核心舱上使用了目前世界上最先进的三结砷化镓太阳能电池翼,它的光电转换效率非常高,可达30%以上。在“天和”号上使用的太阳翼单侧翼展为13米,而明年将发射升空的“问天”号和“梦天”号两个实验舱的太阳翼单侧翼展将达到30米。届时,“天宫”号空间站的供电能力将达到100千瓦,而体量是“天宫”号4倍的国际空间站只能提供80余千瓦电量,而且还必须外挂散热片。

“天和”号上还装备了一只强大有力的“手臂”——长约10米的七自由度机械臂。能够在太空中轻松抓取重达25吨的物体,真实模拟人的手臂灵活转动,将物体运送至空间站外部的任何位置。它甚至还能通过选择合适的转位基座实现舱外爬行。

节点舱是多舱体空间站的重要部件之一,有了它,空间站才能像搭积木一样越建越大。它像立方体一样提供了前、后、左、右、上、下六个方向的接口。

组件

目前,人类只有一个国际空间站在轨运行,且服役超过20年,计划在2025年退役,延期服役最晚不超过2028年。所以,未来10-15年内,中国“天宫”极有可能成为人类唯一在轨运行的空间站。