随着梦天实验舱顺利转位对接,中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成。从此,中国稳坐航天强国的位次,实现了全天候太空驻留。
尽管政治作祟,但包括美国在内的多国学界、媒体对这一成就给予了高度评价,更有不少国家早已启动与中国空间站合作的前期工作。
随后的一段时日里,中国空间站或将接替国际空间站,成为全人类在宇宙中唯一有人值守的基地。
而刚刚建成的中国空间站还预留了扩展能力,这就意味着当前构型仅是一期工程,不论扩容拼装,抑或再度升级,空间科学探索的新平台已然搭建起来,人们能以更快更好的方式走向宇宙。
那么,可以旅游吗?答案是肯定的,太空旅游并非新鲜概念,中国空间站或未来更强大的空间站,完全有能力接纳游客。
以下整理一份空间站旅行指南,简要介绍空间站基本结构和要素,值得收藏,或许有一天能够用得上。
▲中国空间站(效果图)
核心舱/服务舱
顾名思义,核心舱就是空间站的核心。身处太空,首要任务是存活,核心舱功能最全面,可以为航天员生活起居提供保障。正因如此,核心舱一般是空间站最先升空的舱段之一。
核心舱作为首个落脚点,肩负指挥中心的重要职责。诸如前苏联“礼炮”系列的早期空间站,又诸如中国“天宫二号”等验证阶段的空间实验室,这些单舱构型是核心舱原初的模型,不论今后空间站扩建得多大,核心舱都是中枢。
天和核心舱,就是中国空间站“天宫”的指挥中心。在国际空间站,核心舱也被称为服务舱,比如星辰号服务舱(Zvezda)是整个国际空间站的枢纽。
核心舱一般设置大量生活设施,可谓一应俱全,囊括了客厅、厨房、卧室、卫生间等各类区域。航天员可在核心舱操控飞行、联络地面、沟通工作,或利用部分科学载荷开展研究。
“厨房”区域,设有冰箱、餐食加热装置、饮用水处理系统。
“卧室”区域,设有可供单人睡觉的小隔间,床铺配备固定身体的绑带,以防在微重力环境下睡觉时飘走。
“卫生间”区域,设有吸污能力极强的真空集便设备,还可以通过特有的“干洗”方式完成简单洗浴。
“客厅”区域还具备运动和休闲功能,比如通过类似动感单车的器械减缓肌肉流失,也可以看电视、玩手机。
▲天和核心舱内部
节点舱/对接舱/气闸舱
随着技术进步,空间站从早期的单舱构型逐渐发展为积木一样的组合式构型,一方面可以改善航天员居住条件,让他们平均长达半年的太空生活尽可能舒适些,另一方面可以拓展实验板块,满足科研需要。
于是,其他舱段随之升空,并完成与核心舱的对接。不过,核心舱最多也只有两处对接口,如果各舱段都首尾相接,那么空间站将越接越长,形如一列火车。这一构型过于简单粗暴,也很不经济。
既然需要类似积木的结构,就应配备满足多向组合条件的接驳装置,节点舱应运而生。
一般情况下,节点舱也称为对接舱、加压对接适配舱,好比从电源引出的插线板,让其他舱段分别对接在径向、轴向对接,其作用同家居住宅中的走廊相仿。
有时,节点舱并非完全独立的舱段,而是各舱段中的一个分舱,与主体舱段同时发射升空。
在寸土寸金的空间站,节点舱除了对接,往往还有气闸的作用,因此部分节点舱也叫气闸舱。气闸舱是出舱行走必要的过渡舱段。
航天员出舱操作时,着航天服在气闸舱等候,气闸舱与主体舱段隔离后释压,随即开门出舱。进舱时亦然,待气闸舱充气加压之后,方可褪去航天服。
▲国际空间站“码头号”节点舱
实验舱/研究模块
生活得到保障,航天员就可以投入工作了。现阶段,科研是空间站的主业,实验舱是空间站中面积最大的区域。中国空间站里的问天实验舱和梦天实验舱均属典型的实验舱。
问天实验舱中设置了变重力科学实验柜、生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱、低温存储装置等。
梦天实验舱中设置了超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜、燃烧科学实验柜等。
此外,为了满足更多人员的居住需要,做好安全储备,实验舱有时也会划定一小片区域用于生活,这样一来,即使核心舱出现故障,人员也能够安全避险。
除了在站内实验,空间站还有专门暴露在宇宙真空环境中的载荷实验平台,组成各式各样的研究模块。据悉,梦天实验舱提供了24个舱外标准载荷工位。
▲空间站内的实验柜
观测舱/光学舱
观测舱大体上也是实验舱的一种,区别在于以观测为主,通过肉眼或仪器全方位观测宇宙。
目前,中国空间站暂未单独设置观测舱,最著名的当属国际空间站“炮塔”观测舱,也常常被叫做穹顶舱。这是一个直径31英寸、拥有7扇窗户的透明圆屋顶,堪称世界上最大的太空舷窗。
“炮塔”观测舱为航天员提供了360度观测视野,许多从太空俯瞰地球的经典照片都出自这面窗户。
如果发展太空旅游业,观测舱作为绝佳的观景平台,一定是最受欢迎的地方。
若使用光学仪器观测,则可称之为光学舱。据新闻报道,中国空间站二期工程将迎来巡天光学舱,或将是首个以空间站舱段身份存在的空间望远镜。
著名的哈勃空间望远镜、詹姆斯·韦布空间望远镜为人类天文探索事业作出了巨大贡献,亦是中国深空观测学习的范本。
巡天光学舱希望在传统空间望远镜的基础上加以创新,此举有利于空间望远镜的日常养护与维修。
▲国际空间站“炮塔”观测舱
资源舱/功能舱及相关控制系统
空间站飘浮在太空中,位置不是一成不变的,需要经常调整姿态。比如,对接组装时调节角度,运行时修正轨道以维持合适高度,手动或自动操纵避免与其他航天器、太空垃圾碰撞。
资源舱和功能舱很低调,有时也属于其他舱段的一小部分,却担负燃料储存、轨道机动、电力供应等重要职责。
资源舱的外部,密集分布着空间站关键控制部件,如推进器、机械臂、太阳能电池板、通信和导航设备等。
一些资源舱同节点舱贯通布置,内部兼有连通功能、气闸功能和仓储功能,也是生命保障系统、数据管理系统等运行的中继,可谓空间站中的“多面手”。
曙光号功能货舱是国际空间站的第一块组件,甚至早于星辰号核心舱,足见其地位。
▲中国空间站舷窗外的太阳能电池板
航天飞船
到空间站旅行,首先要去得了、回得来,交通工具同样重要。空间站通过航天飞船来往天地,飞船各式各样,但必须与空间站对接口适配。
中国“神舟”系列载人飞船、“天舟”系列货运飞船,俄罗斯“联盟号”飞船,美国“龙”飞船,还有已经退役的航天飞机,都可用作空间站的交通工具。
载人飞船配乘员座位,并装备必要的生命保障系统,有舷窗和手动驾驶装置。货运飞船则要求仓储空间充足,且货物固定牢靠。
空间站往往预留多个对接口,供飞船停泊。此外,还会至少预留一艘载人飞船,一旦出现严重事故,航天员可以乘坐这艘备用飞船紧急撤离。
▲“神舟十四号”载人航天飞船发射
遥望未来,空间站的旅行体验将更加丰富,普通人的太空旅游将更加容易。在专职航天员之外,第二批登上中国空间站的人将是科学家、工程师、教师等,而第三批又何尝不能是游客呢。
以空间站为载体,人类完全有能力打造太空酒店,只要舱段足够多、空间足够大,就可以安排不同类型的客房和不同形式的旅游项目,配齐专业的导游、厨师和服务员。
而可回收的运载火箭、更廉价的火箭燃料,将使得太空旅行的成本逐渐低廉,扩大受众群体,随之获得更大的经济效益。
科学家还设想通过离心旋转模拟重力,一旦实现,人们将可以像往常在地球上一样站立,微重力飘浮只在升空阶段和空间站体验项目中存在,不会造成过多困扰,极大降低了太空旅行前的训练难度。
未来的空间站,也可以作为星际航线的中转站,飞往月球、火星乃至其他星球的航程,都可以在此短暂停泊休息、补给能源。
(文内图片来自网络)
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