继天宫空间站之后,又一座百吨级空间站亮相,二者对比恍如隔世( 五 )
反观天宫空间站 , 首先是承载力达25吨的七自由度大型空间机械臂 , 它可以执行舱段转位、辅助航天员舱外大范围转移、舱表状态检查、舱外状态监视、捕获悬停飞行器、转移舱外货物等多样化任务 , 此外问天号实验舱也随舱上行一套5米级小型机械臂 , 该臂可执行更加精细的舱外操作 , 天和臂与问天臂还可以对接组合成长度达15米的超长机械臂 , 进而形成空间站外表面全触达能力 。
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天和机械臂
以上是结合天宫空间站一期在轨建造情况分析俄轨道服务站一期的任务能力 。
再来看两座空间站的二期拓展:
轨道服务站的规模可由50吨级拓展至百吨级 , 就是在节点舱两个侧向对接口再对接两个20吨级舱段“目标模块舱段”与“生产模块舱段” , 其主要用途也是进行空间科学实验 。 另外就是在节点舱面向地球一侧再对接一个规模约10吨的“服务模块” 。
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轨道服务站二期构型图
从轨道服务站二期拓展内容来看 , 它仍然无法与天宫空间站一期比肩 , 首先能源供应能力仍然大幅落后 , 当然也能看到他们在提高发供电能力上的努力 。
比如 , 轨道服务站二期整体构型虽然看起来仍然有和平号空间站辐射状构型的影子 , 但也基本遵循了将主要舱段布置在同一平面的原则 , 这样设计的好处是避免太阳翼之间相互遮挡 , 提高太阳翼受晒率 。
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呈辐射状构型的和平号空间站
不过 , 轨道服务站二期在提高太阳翼受晒率方面仍然有很大的技术局限性 , 在一期阶段两对采用双自由度驱动设计的大面积刚性太阳翼得益于两个20吨级舱段的对置布局形成的类似桁架结构的作用 , 太阳翼相互遮挡问题得到了化解 。 但是进入二期拓展阶段后 , 后来增加的两个20吨级舱段的太阳翼就没有这个条件了 , 他们只能配置小面积的采用单自由度驱动设计的刚性太阳翼 , 在运行过程中受双自由度驱动大面积太阳翼遮挡的问题将更为突出 , 从而降低后增加舱段的发供电能力 。
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轨道服务站二期太阳翼遮挡问题
反观天宫空间站则在一期阶段就可以通过“在轨电力重构”最大限度化解太阳翼之间的相互遮挡问题
, 出舱航天员可在机械臂辅助下拆卸天和核心舱太阳翼 , 并转位至两个实验舱短桁架末端安装 , 完成转位安装后空间站三舱再进行电力重构 , 实现三舱一体化电力调配 。 在二期阶段只需再增加一对柔性太阳翼即可满足6个20吨级舱段的用电需求 。
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机械臂辅助航天员转移核心舱太阳翼
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完成在轨电力重构后的天宫空间站一期构型
轨道服务站进入二期阶段后 , 仍然没有配置货物专用气闸舱 , 舱外作业效率仍然要大打折扣 。 其新增的10吨级服务模块颇具特色 , 它可以为近地轨道航天器提供在轨补加推进剂、维修、升级等服务 。
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轨道服务站二期“轨道服务模块”疑似配置有机械臂
然而就是这个“颇具特色”在天宫空间站一期阶段就可以实现 , 这就是我们发展的“太空母港”运营理念 , 2024年将要发射的巡天光学舱将与天宫空间站共轨运行 , 前者可以在需要的时候与天宫空间站对接 , 后者可对其进行推进剂补加、在轨维修升级 。 而巡天光学舱只是天宫服务的第一个用户 , 后续还将有其他近地轨道航天器造访天宫 。
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