大陸航天現狀
文章來源: 國華P2021-10-18 06:57:05

大陸兩天前(2021年10月16日)剛剛在酒泉衛星發射中心用長征二號運載火箭發射的神舟十號飛船,搭載了3名航天員,包括一名女航天員。這是第批抵達22噸重的天河(和諧號)核心艙的宇航員,是2022年前完成中國天宮空間站的一部分。最新報道說, 這3名航天員已順利進駐天和核心艙

天河號是大陸迄今為止建造和發射的最大的太空飛船(下圖 BBC)。到2022年,兩個輔助實驗艙“問天”和“夢天”將與“天河”相連,總重量將達到66噸。當飛船在執行貨物任務和人員轉移時與天河對接時,重量將增加到100噸。天宮空間站的設計壽命為10年,但經過維修和改裝,可以延長到15年左右。考慮到國際空間站的資金一直到2024年,並且在未來的資金問題上麵臨退役的問題,中國的空間站可能是2024年之後人類在低地球軌道上存在和進行科學實驗的唯一選擇。

天宮空間站的意義

天宮空間站是大陸航天基礎設施的重大發展。大陸將學會在軌道上組裝、操作和維護大型航天器,以把天宮建成一個國家級的空間實驗室,支持航天員的長期停留和大規模的科學研究,技術和應用實驗。

中國航天員將首次將尿液循環成蒸餾水,並對其進行進一步淨化,用於電解製氧。這有助於空間生命支持係統的開發和建成,出而減輕貨船的負載負擔,大大降低空間站的運行成本。空間站開發包括生命支持係統在內的技術(下圖 THE BLOG 101),擴大了中國實現月球目標的空間能力,包括機器人研究基地和人類在月球表麵的存在。生命支持技術是宇航員留在月球或探索更深空間的必備技術。通過天宮循環水和氧氣,然後在太空種植蔬菜和農作物,將幫助宇航員逐步實現糧食自給。

建造中國空間站也為美國主導,禁止大陸參加的國際空間站(ISS)提供一個替代方案,用於進行空間科學實驗,並為與中國結盟或友好的國家的宇航員提供停留空間。中國已來自包括比利時、中國、法國、德國、印度、意大利、日本、肯尼亞、荷蘭、挪威、墨西哥、波蘭、秘魯、俄羅斯、沙特阿拉伯、西班牙和瑞士等國家的機構的42份合作申請,計劃涉及空間醫學、生物工程、微重力、空間輻射的影響和植物生長方麵的實驗。

在軌建造和組裝的後勤保障將建立一個完整的大陸空間基礎設施,以滿足中國在地球同步赤道軌道(GEO)建造空間太陽能衛星以及向月球、火星和小行星派遣未來任務的既定目標。例如,北鬥導航係統(下圖 Flash News)在5月29日“天舟二號”貨運飛船與核心艙“天河”的發射和對接中發揮了關鍵作用,運載了大約6.8噸物資。天舟二號利用北鬥提供的位置信息自主導航,在發射後8小時內即完成與天河對接。對接時間短,表明大陸能夠更快地應對緊急情況,並在必要時對航天員進行救災和救援。更快的對接時間降低了成本,表明有能力引進更多的生物樣本實驗,所有這些都旨在發展永久存在和成熟的機器人自主能力,以及在太空建立生物再生生命支持係統。

與中國空間站一起,大陸正在發射一個模塊化望遠鏡,稱為“巡天” (下圖 Twitter)。作為大陸小行星開采和行星防禦目標的一部分,該望遠鏡將具備探測近地小行星的能力。更重要的是,巡天將處於與天宮平行的軌道上,具備與空間站對接的能力,從而使維修和加油更加容易,成本更低。

最後,中國空間站有兩個泊位端口,將連接到天河核心艙的兩個實驗室艙和三個對接端口。這不僅有助於中國發展同步對接的關鍵能力,未來根據需要還為空間站增加了一個額外的模塊。

軍事空間影響

根據中國大陸2019年國防白皮書,“外層空間是國際戰略競爭的關鍵領域[重點補充]……外層空間安全為國家和社會發展提供戰略保障。”天河核心艙和問天空間實驗室擁有可延伸至10米、抓取20噸空間物體的機械臂(下圖 wbay)。這是一顆安裝了機械臂的中國衛星,表明其空間站上的機械臂是用來清除碎片的。與此同時,機械臂在衝突中可抓住敵方衛星並摧毀它。

未來目標

中國航天科技集團公司在其《2020年中國航天科技活動藍皮書》中明確指出,神舟十二號之後將在今年晚些時候進行天舟三號貨運飛船和神舟十三號航天員轉移任務。一旦空間站在2022年建成,太空物流和基礎設施到位,中國大陸就會把注意力轉向月球,利用其在維持天宮的生命維持任務中積累的經驗。大陸已經在為未來五年的登月任務研製新的運載火箭、新一代航天器和登月器。2020年5月,中國航天航空集團公司建造的下一代航天器進入軌道進行飛行試驗。據副總設計師郭斌介紹,它的設計是可重複使用的,隻有隔熱板需要更換。CASC 2020藍皮書規定,月球航天器(下圖 Zhihu)的試飛“為未來載人登陸月球奠定了堅實的基礎。”在該試驗飛行中測試的一項技術是3D打印,以增強空間自主製造。

大陸已將太空提升到關鍵基礎設施的地位,這樣,太空項目就能得到政府最高水平的創新投資基金。

參考資料

Goswami, N. (2021). China’s Steady Space Progress Takes Another Leap. THE DIPLOMAT. 鏈接 https://thediplomat.com/2021/06/chinas-steady-space-progress-takes-another-leap/