中国拟2022年前后建成近地空间站,这位总设计师详解三大疑问

11月16日-17日,第四届中国人因工程高峰论坛(下称“论坛”)在中山大学举行,以“人因设计与测评”为主题。中国载人航天工程总设计师、中国工程院院士周建平在论坛上表示,我国将于2022年前后建成和运营近地空间站,空间站命名“天宫”,规模为100吨级,可载3人。空间站正常运行为倾角42-43度,轨道高度393±10km。

中国人因工程高峰论坛由中国航天员科研训练中心人因工程国家级重点实验室倡议发起,由政府部门、科研院所等支持并定期举办的具有较大影响力、非营利性的综合性学术会议,自2016年至今已成功举办四届。

空间站的结构是什么样?

基本构型由三个舱段组成,有三个对接口

中国空间站基本构型由三个舱段组成。

“建设空间站的主要任务,是使我国成为独立掌握近地空间长期载人飞行技术,具备长期开展近地空间有人参与科学实验和综合开发利用太空资源能力的国家。”周建平说,载3人、100吨级的空间站是我国空间站适度且较佳的规模,其建造和运营性价比相对较优。

周建平介绍,空间站命名为“天宫”,基本构型由核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ三个舱段组成,有三个对接口,支持载人飞船、货运飞船及其它来访飞行器的对接和停靠。三舱组合体质量约66吨,建造完成后使用寿命不少于10年。

核心舱“天和”是空间站的管理和控制中心,实验舱Ⅰ“问天”主要用于开展密封舱内及舱外载荷实验,实验舱Ⅱ“梦天”用于开展密封舱内和舱外载荷实验,配置货物气闸舱用于载荷及设备进出舱。空间站三舱基本构型采用对接和转位的方式完成建造,采用水平对称T形构型作为空间站三舱组合体基本拓扑结构。空间站正常运行为倾角42-43度,轨道高度393±10km。

空间站主要运用了哪些技术?

物化再生生保技术使站内90%的水重复使用

周建平指出,空间站的科学技术方面有三个目标:一是掌握大型空间设施的建造和运营技术;二是掌握航天员长期在轨飞行的生活、健康保障技术;三是建设国家太空实验室,综合开发和利用太空资源。

“中国空间站要有中国特色,走可持续发展道路。”周建平说,空间站主要运用电推进技术、高效能太阳电池技术、物化再生生保技术。他表示,空间站将采用30%以上转化率的三结砷化镓电池片、安全可靠的空间锂电池,“中国空间站的能源技术大幅高于国际空间站。”

如何保障航天员的饮水需求?周建平表示,空间站具备水处理子系统、二氧化碳还原子系统、电解制氧子系统、尿处理子系统等装置,“90%以上的水可以重复使用”。二氧化碳还原子系统将电解制氧子系统分离出的氢气与航天员产生的二氧化碳通过处理转化为冷凝水、甲烷、二氧化碳、水蒸气。冷凝水经过水处理子系统处理成为饮用水。

航天员和物资如何在天地间往返?

两套运输系统载人运货

“空间站将采用长征五号B运载火箭发射。”周建平说,长征五号B运载火箭是在长征五号运载火箭基础上研制的一级半构型,采用液氧煤油和液氢液氧发动机。其低轨运载能力与国际现役主流大型运载火箭能力相当。

周建平指出,由神舟载人飞船和长征二号F火箭共同构成中国空间站乘员天地往返运输系统,主要用于航天员和部分物资往返空间实验室和空间站。由天舟货运飞船和长征七号火箭共同构成空间站货物运输系统,主要为空间站上行运输补给品,包括人员消耗品、推进剂、实验和试验设备,下行销毁空间站废弃物。

周建平介绍,天舟货运飞船由货物仓和推进舱两舱组成,总长10.6米,舱体最大直径3.35米,起飞重量约13.5吨,物资运输能力约6.5吨,推进剂补加能力约为2吨,具备独立飞行3个月的能力。

空间站有“伙伴”,巡天望远镜的光学舱与空间站共轨飞行

“装载大型巡天望远镜的光学舱将与空间站共轨飞行。”周建平表示,巡天望远镜设计在轨寿命为10年,分辨率与哈勃望远镜相当、视场大300多倍,用于巡天观察,它可短期停靠空间站进行维护维修和推进剂在轨补给。他指出,共轨飞行的方式有利于航天员对望远镜进行补给、维修、设备升级。

周建平介绍,空间站在组装建造阶段,采用航天员间断驻留空间站的方式,访问、照料空间站,辅助完成空间站的在轨组装。空间站组装建造完成后,航天员采用乘组轮换方式,连续不间断访问、照料空间站,开展空间站应用。轮换时间6-10天。

他认为,我国空间站在功能、应用效益、建造技术、物资补给等重要指标方面,达到或接近国际空间站水平;在信息技术、能源技术、动力技术和运营效费比方面,可望超越国际空间站;在空间科学和应用方面,有望取得若干具有重大价值的科学发现和技术创新成果。我国空间站规模适度,具有较强扩展能力,能较好满足载人航天技术发展和应用方面的需求。

第四届中国人因工程高峰论坛现场。主办方供图

600名专家代表聚焦“人因设计与测评”

第四届中国人因工程高峰论坛以“人因设计与测评”为主题,设置了特邀报告、高端对话-院士专家话人因、分论坛、青年学术沙龙等环节。来自政府部门代表、两院院士、人因工程领域专家学者、设计创新领域专家、相关科研院所及企事业单位等200多家单位,近600名专家代表与会交流。论坛还特别邀请了刘旺、王亚平两名航天员参加。

16日上午,中国载人航天工程总设计师周建平、解放军总医院郑静晨、阿里云创始人王坚分别围绕“中国空间站”、“应急救援新时代—智慧救援”、“人因工程与城市大脑”主题做了三个特邀报告。下午,中国中车集团有限公司副总裁王军、中国商用飞机公司总设计师陈迎春、中国船舶重工集团公司第702研究所副所长叶聪、湖南工学院人因与安全工程研究院院长张力分别作了主题分享。

17日,三个分论坛聚焦各行业的人因工程理论、技术与应用,展开深入交流互动,涉及航空航天、国防装备、交通运输、医疗卫生、建筑设计、日常生活等各个领域共计20篇报告。

本届论坛是在中央军委装备发展部、国防科技工业局、广东省人民政府以及广州市人民政府指导下,由载人航天工程办公室和中山大学共同主办,中国航天员科研训练中心人因工程国家级重点实验室和中山大学先进技术研究院承办,广东工业大学、深圳人因工程研究院、中国中车集团有限公司协办。

采写:南都见习记者 周宇 通讯员 高忆 王立志