中國空間站2020年運行!爲啥說載人航天事關乎你我?

撰文/夏楊

近日全國兩會上,全國政協委員、中國載人航天工程總設計師周建平透露,中國將於2020年前後發射空間站核心艙,之後發射實驗艙,中國空間站將正式組建並運行。

中國空間站2020年運行!為啥說載人航天事關乎你我?

中國即將邁入空間站時代

這意味著,中國不久將邁入空間站時代!——以前都是看美蘇(後為俄羅斯)開展太空競賽,還有更多人通過科幻電影瞭解空間站,如今中國人將迎來自己的空間站!

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科幻作品中的空間站

不過也有人質疑:空間站這種尖端科研不接地氣,感覺離我們生活好遙遠。其實,載人航天的開展積累下來許多技術成果,在轉化後悄悄影響著我們的生活,並且這個過程是長久的!

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中國進入太空第一人楊利偉

中國即將進入空間站時代

中國空間站即將成型,這是多年努力的結果——從1992年中國製訂載人航天“三步走”戰略算起,經過漫長的25年才走完前兩步!

所謂“三步走”,第一步是發射載人飛船,開展空間應用實驗;第二步,實現飛行器空間對接,宇航員太空行走,併發射空間實驗室;第三步,建造空間站,並長期派駐宇航員開展太空實驗。

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中國載人航天“三步走” 戰略

經過25年的努力,中國已掌握了交會對接、載人天地往返、出艙活動等基本技術。

或許那些激動人心的時間節點大家還記得:1999年11月神舟一號試驗飛船升空;2003年10月中國航天員首次進入太空;2008年9月實現航天員太空行走;2011年11月實現無人對接;2012年6月實現載人交會對接;2016年10月神舟十一號載人艙與天宮二號實驗室對接;2017年4月天舟一號貨運飛船發射,完成與天宮二號對接和推進劑補加試驗……

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中國人首次“太空漫步”

有了前面的鋪墊,載人航天事業終於迎來了關鍵時刻:建設空間站。目前,為執行建設和運行空間站任務而專門研製的長征五號B運載火箭,將於明年6月踏上太空旅程。

執行中國第一個空間站任務的航天員,也將於今年上半年開始選拔。這次不僅要求身體好、懂操作,還要有專業知識。因為這次需要的不僅是駕駛員,還包括工程師和科學家。

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大推力運載火箭正在研製

中國已為自己的空間站準備好了名字:“天宮”!具體各艙也有名字:核心艙為“天和”,實驗艙I為“問天”,實驗艙II為“巡天”,貨運飛船為“天舟”。各艙都是獨立的飛行器,完成對接後協同開展科學實驗。

空間站建設耗資巨大,和以往美蘇(俄)建造的空間站相比,我們的空間站屬於“經濟適用型”,規模適當,能完成既定科學實驗任務就好。

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中國空間站示意圖

初期建設的空間站主要有三個艙,一個是核心艙,兩個實驗艙。它們呈“T”字形佈局。核心艙全長18.1米,實驗艙長14.4米,兩者最大直徑都為4.2米。每個重約20噸。

隨後在空間站運營階段,還會對接一到兩艘載人飛船,一艘貨運飛船,主要承擔人員運送和貨物補給任務。

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空間站內的模擬場景

世界載人航天事業停滯了?

中國人以前所談空間站,多出自科幻作品,或者是美蘇的“國際空間站”。世界範圍內的載人航天事業發展,和其他太空探索一樣,起始於二戰後的美蘇爭霸時期。

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科幻作品中的空間站

美國阿波羅11號飛船1969年成功登月後,蘇聯在美蘇太空競賽中落敗,因此轉向空間站技術研究,以求“扳回一城”。“禮炮一號”於1971年成功發射,它是人類史上首個空間站。蘇聯1986年又發射了“和平號”空間站。

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蘇聯“禮炮號”空間站 圖/視覺中國

與蘇聯競爭,美國在1973年發射了“天空實驗室”空間站。

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美國“天空實驗室”空間站 圖/視覺中國

蘇聯的空間站建設技術領先,先後建造過8個空間站(禮炮1-7號、和平號)。然而1991年蘇聯突然解體,隨後的繼任者俄羅斯經濟持續低迷,在軌運行的“和平號”空間站,也因預算壓力陷入危機,並於2001年墜入太平洋。

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俄羅斯“和平號”空間站 圖/視覺中國

蘇聯的第二個“和平號”空間站計劃因蘇聯解體而暫停。美國1984年啟動新的空間站計劃,卻十年未獲突破。各有困境的美俄在上世紀90年代初達成共識:建造聯合空間站。兩個大國的合作也吸引了歐空局、日本、加拿大等16個國家和地區參與進來。

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國際空間站即將報廢

1998年11月20日,由俄羅斯製造的“曙光號”功能艙發射升空,標誌著國際空間站開始組裝,到2006年,國際空間站最終完成裝配。按照規劃,國際空間站總重達470噸,加壓艙總容積相當於兩架波音747飛機的機艙,設計壽命為15年左右,可容納6名宇航員。

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國際空間站 圖/視覺中國

國際空間站是地球上空最新的一個載人空間站,按照預先設計,到2020年左右(也可能延遲到2024年),國際空間站將到達使用期限,隨後沉入大海。因此等國際空間站的使命終結,地球的上空,將只有中國一個空間站運行!

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飛船返回艙降落地面

出於種種考慮,美國一直排斥中國加入國際空間站項目。這也使中國走上了獨立自主研發之路。中國的努力最終打破了美國的技術封鎖,成了繼俄羅斯之後,以一國之力獨自完成空間站建設的國家。

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“天宮”空間站構架圖

2011年美國的航天飛機宣告退役,新的飛船尚未問世,在這青黃不接的時候,只好依靠俄羅斯的“聯盟號”飛船運送宇航員往返國際空間站。俄羅斯也乘機抬價,最初每人每趟航程2630萬美元,後來漲到6300萬美元。對此美國極為不滿,曾威脅俄羅斯,如果再漲價,將宣佈與中國合作。

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航天飛機停靠國際空間站 圖/視覺中國

在美蘇爭霸時代,雙方都創造過奇蹟。美國曾用20個月發射了10艘雙子星飛船,蘇聯也創造了14年發射40艘聯盟飛船的超級速度。

相比於過去的那個時代,近幾十年多數國家的載人航天事業都放緩了速度。但中國的航天事業卻不斷髮力,技術和實力獲得突飛猛進!

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中國載人航天技術不斷髮力

空間站帶給我們生活啥影響?

世界主要大國在空間站研究方面速度放緩,這和載人航天事業巨大的投入有關。投入巨大,但產出沒那麼直接。比如美國面向未來規劃的新型空間站“太空蘑菇”,成本是3000億美元,建成要30年。

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“太空蘑菇”空間站概念圖

基於此,各國公眾對該事業都有不解和微詞。有人曾諷刺國際空間站,說它的最大價值就是證明人類具備了組裝400噸級空間站的能力。

那麼,空間站建設究竟會給我們帶來啥效益?

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宇航員太空漫步

其實,空間站建設,更多是為科學研究提供了一個目標途徑。在向這個目標努力的過程中,就會收穫很多技術成果。比如,空間站在遠離地球的軌道上運行,對資源的消耗要越低越好,這就需要一系列綠色、淨化技術提高物資循環利用率;空間站上電力的需求,也會促進太陽能電池及儲能技術的進步。

這些在尖端航天領域積累的技術,轉化後就會變成民用技術改變我們的生活。

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空間站設有巨型太陽能帆板 圖/視覺中國

在空間中開展的科學研究,也有許多直接推動著技術進步。比如空間生物學的研究,在培育優良物種、探索疾病機理、研發生物製藥、改進人類健康等方面成效顯著。再如空間材料研究,可以改進地面材料加工與生產工藝,研發與生產先進材料,推動工業技術進步。

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太空育種帶來一些新的可能

目前有一些技術已經在實際生活中得到了應用。比如手機攝像頭、滑雪護目鏡、耐克鞋氣墊等,都是從航天技術中民用化延伸出來的。而先進超聲診斷與遠程醫療技術等更是空間科學研究給人類帶來的福音。國際空間站開發的靶向藥物輸送技術已用於乳腺癌治療臨床試驗,預計將獲得廣泛應用……

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首位女航天員劉洋

載人航天項目也促進了其他技術的進步,間接改變我們的生活。比如載人航天的第三步,直接推動了新一代長征五號運載火箭的發展。在空間站建設中開發的貨運飛船、大型艙段等,也將為中國提供新的太空平臺,發展出大型對地觀測衛星、大型天文觀測衛星、通信衛星等,為生產生活提供更便捷的服務。

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氣象衛星時刻服務你我 圖/視覺中國

所以,遠在天上的空間站,其實離我們並不遠。航天技術雖然高高在上,同樣也很接地氣,和我們的日常生活息息相關!

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載人航天產出一大批技術成果

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孩子美好想象中的空間站

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