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抛棄化學燃料,超越美國空間站,中國空間站離子電推到底有多牛?

作者:睿智的自由小紅花

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引言:

在長征五号乙的強大推力下,中國空間站首個艙段,天和号核心艙,準确進入預定軌道。這個成功标志着一個全新的篇章,但要了解這一成就,我們需要深入探究它的細節和背後的技術壯舉。

核心艙,到底裝載了哪些東西?

“天和”核心艙,長達16.6米,直徑4.2米,重約22噸,總空間50立方米。這并非一個普通的艙段,而是整個空間站的大腦與結構支撐。它承載未來的電力、資料、以及推進與控制系統。而由于長征五号乙的運載能力,這個艙段的尺寸比國際空間站的任何一個艙段都要大。是以,天和号核心艙将長期支撐3名宇航員的駐留,并具備強悍的機動變軌能力,設計壽命達15年。

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天宮空間站整體規模有多大?

2022年,問天實驗艙、夢天試驗艙将發射升空,它們與天和号核心艙将構成一個T字形的空間站結構。每個艙段的規模都達到20噸級,而總品質預計将達到設計的100噸。這标志着天宮空間站雄心勃勃的規模,預計将在軌運作15年以上。此外,關于第一位外籍宇航員的問題,令人期待。

一年隻需一次補給,甩國際空間站十條大街

國際空間站每年消耗大量燃料,需經常進行補給,而這補給卻是一項極為複雜的任務。國際空間站的軌道高度在不斷下降,是以需要燃料來維持軌道高度。這一問題導緻了每年4次補給的需求。

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與之不同的是,天宮空間站采用了完全不同的推進機制,使用離子電推發動機,燃料消耗比國際空間站低一個數量級。這意味着天宮空間站隻需一年一次的補給就足夠,相比之下,國際空間站顯得力不從心。

離子電推發動機,是個什麼概念?

離子電推發動機的工作原理與傳統火箭截然不同。傳統火箭依賴燃料燃燒産生的高溫高壓氣體來提供動力,但消耗巨大。相比之下,離子電推發動機将推進劑電離,然後利用電場和磁場來加速離子。這種方式下,推進效率非常高,燃料消耗大幅降低。

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雖然離子電推發動機推力較小,但它能夠持續提供推力,對于空間飛行器的變軌和加速來說,這是一個優勢。更重要的是,它可以極大減少燃料負擔,這對于長期駐留在軌道的飛行器而言具有巨大的吸引力。

天和核心艙的發動機:LHT-100型霍爾電推

“天和”核心艙采用的是LHT-100型霍爾氙離子電推發動機。這種發動機由蘭州空間技術實體研究所開發,具有80mN的推力,采用氙氣作為推進劑。每年的燃料消耗量可以低至百公斤級,這令它在減輕貨運飛船的壓力方面發揮了巨大作用。

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更令人鼓舞的是,天和核心艙的LHT-100發動機和貯氣瓶都可以随時更換,設計壽命達10年以上,這意味着未來可以輕松延長天宮空間站的壽命,為中國航天事業注入新的活力。

延伸閱讀:爬蟲式機械臂

機械臂在空間站的對接任務中起着關鍵作用。國際空間站擁有一個長達17.6米的七自由度機械臂,其承載能力非常強大。中國的天宮空間站也不落後,具備兩個機械臂。天和核心艙上的機械臂擁有7個自由度,長達10.2米,并具備艙體表面爬行能力。盡管總品質僅為國際空間站機械臂的一半,但它可以與另一個較短的機械臂組合,形成一個超過15米的組合機械臂,為對接等任務提供強有力支援。

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總結:

中國的空間站建設取得了巨大的成功,不僅展現在其出色的工程能力,還表現在技術創新方面。采用離子電推發動機和具備爬行能力的機械臂等先進技術,使中國空間站具備了長期維持軌道高度的能力,同時大幅減少了對補給任務的依賴。這不僅降低了成本,也提高了空間站的自主性和可持續性。

此外,中國空間站的低燃料消耗和長期維持能力也将對地球環境産生積極影響。較低的燃料消耗意味着減少了太空垃圾的産生,這有助于維護清潔的太空環境。同時,中國空間站的科學研究也有望為地球環境保護和資源管理提供有益的資料和洞見。

最重要的是,中國空間站的建設是一個共同的人類努力的象征。無論國籍如何,太空站都為全人類提供了一個共同的平台,用于推動科學研究、技術創新和國際合作。這是一個重要的時刻,提醒我們太空探索不是單一國家的事業,而是全人類的事業。

綜上所述,中國空間站的建設代表着新時代的太空探索。其技術創新、國際合作和環境保護方面的優勢将為人類探索太空提供新的動力。與此同時,中國空間站也将促進全球太空合作,将太空探索的益處傳遞給更多的人。作為一個共同的人類努力,中國空間站将繼續為我們探索宇宙的奧秘提供寶貴的機會,同時也将不斷提醒我們,隻有共同合作,我們才能更深入地探索未知的領域,共同開創太空探索的未來。

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