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抛弃化学燃料,超越美国空间站,中国空间站离子电推到底有多牛?

作者:睿智的自由小红花

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引言:

在长征五号乙的强大推力下,中国空间站首个舱段,天和号核心舱,准确进入预定轨道。这个成功标志着一个全新的篇章,但要理解这一成就,我们需要深入探究它的细节和背后的技术壮举。

核心舱,到底装载了哪些东西?

“天和”核心舱,长达16.6米,直径4.2米,重约22吨,总空间50立方米。这并非一个普通的舱段,而是整个空间站的大脑与结构支撑。它承载未来的电力、数据、以及推进与控制系统。而由于长征五号乙的运载能力,这个舱段的尺寸比国际空间站的任何一个舱段都要大。因此,天和号核心舱将长期支撑3名宇航员的驻留,并具备强悍的机动变轨能力,设计寿命达15年。

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天宫空间站整体规模有多大?

2022年,问天实验舱、梦天试验舱将发射升空,它们与天和号核心舱将构成一个T字形的空间站结构。每个舱段的规模都达到20吨级,而总质量预计将达到设计的100吨。这标志着天宫空间站雄心勃勃的规模,预计将在轨运行15年以上。此外,关于第一位外籍宇航员的问题,令人期待。

一年只需一次补给,甩国际空间站十条大街

国际空间站每年消耗大量燃料,需经常进行补给,而这补给却是一项极为复杂的任务。国际空间站的轨道高度在不断下降,因此需要燃料来维持轨道高度。这一问题导致了每年4次补给的需求。

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与之不同的是,天宫空间站采用了完全不同的推进机制,使用离子电推发动机,燃料消耗比国际空间站低一个数量级。这意味着天宫空间站只需一年一次的补给就足够,相比之下,国际空间站显得力不从心。

离子电推发动机,是个什么概念?

离子电推发动机的工作原理与传统火箭截然不同。传统火箭依赖燃料燃烧产生的高温高压气体来提供动力,但消耗巨大。相比之下,离子电推发动机将推进剂电离,然后利用电场和磁场来加速离子。这种方式下,推进效率非常高,燃料消耗大幅降低。

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虽然离子电推发动机推力较小,但它能够持续提供推力,对于空间飞行器的变轨和加速来说,这是一个优势。更重要的是,它可以极大减少燃料负担,这对于长期驻留在轨道的飞行器而言具有巨大的吸引力。

天和核心舱的发动机:LHT-100型霍尔电推

“天和”核心舱采用的是LHT-100型霍尔氙离子电推发动机。这种发动机由兰州空间技术物理研究所开发,具有80mN的推力,采用氙气作为推进剂。每年的燃料消耗量可以低至百公斤级,这令它在减轻货运飞船的压力方面发挥了巨大作用。

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更令人鼓舞的是,天和核心舱的LHT-100发动机和贮气瓶都可以随时更换,设计寿命达10年以上,这意味着未来可以轻松延长天宫空间站的寿命,为中国航天事业注入新的活力。

延伸阅读:爬虫式机械臂

机械臂在空间站的对接任务中起着关键作用。国际空间站拥有一个长达17.6米的七自由度机械臂,其承载能力非常强大。中国的天宫空间站也不落后,具备两个机械臂。天和核心舱上的机械臂拥有7个自由度,长达10.2米,并具备舱体表面爬行能力。尽管总质量仅为国际空间站机械臂的一半,但它可以与另一个较短的机械臂组合,形成一个超过15米的组合机械臂,为对接等任务提供强有力支持。

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总结:

中国的空间站建设取得了巨大的成功,不仅体现在其出色的工程能力,还表现在技术创新方面。采用离子电推发动机和具备爬行能力的机械臂等先进技术,使中国空间站具备了长期维持轨道高度的能力,同时大幅减少了对补给任务的依赖。这不仅降低了成本,也提高了空间站的自主性和可持续性。

此外,中国空间站的低燃料消耗和长期维持能力也将对地球环境产生积极影响。较低的燃料消耗意味着减少了太空垃圾的产生,这有助于维护清洁的太空环境。同时,中国空间站的科学研究也有望为地球环境保护和资源管理提供有益的数据和洞见。

最重要的是,中国空间站的建设是一个共同的人类努力的象征。无论国籍如何,太空站都为全人类提供了一个共同的平台,用于推动科学研究、技术创新和国际合作。这是一个重要的时刻,提醒我们太空探索不是单一国家的事业,而是全人类的事业。

综上所述,中国空间站的建设代表着新时代的太空探索。其技术创新、国际合作和环境保护方面的优势将为人类探索太空提供新的动力。与此同时,中国空间站也将促进全球太空合作,将太空探索的益处传递给更多的人。作为一个共同的人类努力,中国空间站将继续为我们探索宇宙的奥秘提供宝贵的机会,同时也将不断提醒我们,只有共同合作,我们才能更深入地探索未知的领域,共同开创太空探索的未来。

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