中国空间站自2022年完成天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱共同构建的三舱基本构型以来,已进入工程应用与发展阶段。根据中国载人航天工程办公室此前披露的消息,天宫空间站将新增多功能节点舱和扩展舱段,从当前的三舱组合体升级为六舱组合体金牛王,总重量提升至180吨。
其中,新增的扩展舱段中可能会采用充气式柔性密封舱。这种舱段由柔性复合材料制成,发射时压缩折叠,入轨后充气展开。这种设计类似于汽车安全气囊,可将舱体体积缩小至传统刚性舱段的1/5,显著降低发射成本和对火箭运力的要求。对接在国际空间站上,由美国开发的毕格罗可扩展活动模块(BEAM)就采用了此类技术。去年,中国首个充气密封舱已成功完成在轨飞行试验,验证了舱体解锁、充气、展开、保压等关键技术。未来,充气式柔性密封舱或将成为空间站快速扩展的核心手段,并为后续月球基地建设积累技术经验。
扩容后的六舱构型不仅能支持更多航天员同时在轨,还能同时支持更多科学实验和国际合作项目。为应对扩容后的物资需求,我国正在构建天舟、轻舟、昊龙三型货运飞船协同的天地运输体系,分别对应大宗补给、灵活快运、重复使用三大场景。
其中天舟货运飞船是中国太空快递的“基本盘”金牛王。
自2017年中国首艘货运飞船“天舟一号”成功发射以来,目前我国已累计成功发射了九艘天舟货运飞船。
天舟以大运量、高可靠著称,最大载货能力可达7吨以上,货物重量与飞船总重之比超0.5,运力和载货比均居全球现役货运飞船首位。其全密封货舱可运输航天员生活物资、推进剂及大型实验设备,半开放或全开放货舱则支持舱外载荷运输。并且其还具备自主快速交会对接能力,最快仅两小时便能与天宫空间站完成对接。
而由中国科学院微小卫星创新研究院研制的轻舟货运飞船定位为“太空经济型快递”。其采用一体化单舱构型设计,总重约5吨金牛王,货舱容积约27立方米,最多可运载大约2吨货物。当今年的轻舟初样试飞船完成首飞后,预计最快明年轻舟货运飞船就可以执行中国空间站货物运输任务了。
尽管轻舟的运力不如天舟,但麻雀虽小五脏俱全!轻舟货运飞船不仅支持最大300升的冷链运输,可运载生物样本、新鲜果蔬等时效性货物;还通过智能管理系统实现了货物智能识别与定位,降低了航天员操作负担。
至于昊龙货运航天飞机,它由中国航空工业集团成都飞机设计研究所设计,是中国首款可重复使用货运航天器。去年,其模型首次亮相第十五届中国航展。相信在几年之内,昊龙货运航天飞机研就能够执行空间站货物运输任务了。
昊龙采用升力体设计,机身长10米,翼展8米,总重约天舟的一半。其核心优势有两点:首先在于可重复使用,通过大气层滑翔水平着陆,设计复用次数不少于10次,能显著降低运输成本;其次在于可双向运输,既支持上行物资补给,又可携带实验样本、废弃物等下行,弥补了天舟“单向运输、一次性使用”的短板。
随着轻舟与昊龙的相继加入,中国航天运输业将进“技术路线多元化”。尽管另外两艘货运飞船要不了多久就将为空间站提供太空快递服务,但天舟的地位是不会被这两款小型货运飞船取代的,例如天舟凭借强大的推力和运力,对于空间站轨道维持有着不可替代的作用。预计未来将形成“天舟为主、轻舟和昊龙为辅”的天地运输网络,三者将形成互补而非替代关系。这一体系不仅能支持空间站常态化运营,还将为载人月球基地、火星探测等任务提供关键支撑。
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