空间飞船系统主要包括了地面的发射场以及其他配套基础设施与空间飞船。
载人飞船
载人飞船是一种用运载火箭发射到近地轨道作短期飞行,执行特定航天任务后再返回地面的载人航天器,通常是一次性使用的航天器。载人飞船的主要构成类似卫星空间系统中的保障系统,包括结构系统,热控制系统,电源系统、姿控系统、轨控系统及测控系统,除此以外,空间飞船还需要环境控制和生命保障系统,为座舱内提供足够的氧气,一定的压力和适当的温度等。
按照载人飞船发展的技术水平和结构特点,载人飞船已经经过了三代的发展,其具体发展过程如下:
发展历程
特点
型号实例
第一代载人飞船
两舱式结构(返回舱和服务舱),是人类进入空间的探索性型号,主要任务是实现飞船进入太空,探索人在太空生存、工作能力和检验飞船能否安全地把人送回地面
东方号
(苏联)
水星号
(美国)
第二代载人飞船
在满足第一代飞船的要求外,执行航天员出舱行走,完成一些空间科学实验等任务
上升号
(苏联)
双子星座号
(美国)
第三代载人飞船
三舱式结构(轨道舱或登月舱,返回舱和服务舱),可执行任务增加,在太空飞行事件不断延长,甚至可以实现载人登月等复杂任务
联盟号
(苏联)
阿波罗号
(美国)
当前,载人飞船一般由轨道舱、服务舱及返回舱三个主要舱段构成,其中返回舱是飞船的核心部分,供宇航员在上升和返回时乘坐;轨道舱是宇航员在轨道上的工作场所,安装有各种实验仪器设备;服务舱通常安装电源系统、生命保障系统等。
根据中国空间技术研究院相关研究人员在《新一代多用途载人飞船概念研究》披露,新一代载人飞船的技术发展呈现出如下特点:
(1)适应多任务,模块化设计。
(2)较低的制造和运营成本。
(3)气动外形以钝头体为主。
(4)自身动力逃逸是提高安全性和系统性能的有效手段。
(5)采用新型材料和结构降低飞船质量。
空间站
空间站则是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员在其中生活和工作的载人飞行平台。小型空间站一般可一次发射完成,大型空间站通常分批发射组件,在太空中进行组装。空间站设有不同用途的舱段,如工作实验舱、科学仪器舱等,空间站外部装有太阳能电池板和对接舱口,保证站内电能供应和实现与其他航天器的对接。
空间站的发展可以分为四代,第一代特点为单舱,仅有一个对接口,型号包括苏联的礼炮一号到礼炮五号以及美国的天空实验室;第二代空间站的特点为单舱,有两个对接口,型号包括苏联的礼炮六号和礼炮七号;第三代空间站的特点为多舱,采用了积木式结构,代表型号为和平号空间站;第四代空间站的特点为多舱,同时采用了衍架结构和积木式的“混血”结构,代表型号为国际空间站。
空间站的核心子系统包含电力系统、热控系统、环境控制与保障系统以及姿态与轨道控制系统。时至今日,国际空间站已经成长为一个宽米、长73米、高20米、重达吨、内部容积立方米的的空间巨型设施。并计划于年退役。
“天宫”空间站完全建成及使用后,中国届时将成为世界上唯一一个拥有独立空间站的国家。
发射场
发射部分,中国已具备国际顶尖发射及测控能力,但尚需继续强化。年6月25日,长征七号从海南文昌发射场顺利升空并完成任务。对标美国卡纳维拉尔角空军基地,这标志着我国也拥有了可最大限度利用地球自转惯性的优质发射场。经过四年的发展,长征五号,长征五号B,长征七号甲,长征八号等高性能新火箭,都从文昌顺利升空,并完成包括天问一号在内的深空探测任务的发射,基建保障能力得到完美验证。进入年,中国航天产业链上相关的民营机构加快基础设施的建设,在全球各地相继建好测控站,并与国际机构达成战略合作,提高了中国测控能力,并以商业化的方式,在一定程度上降低了成本。
但相比于美国和俄罗斯这两个传统航天强国来说,我国基础设施还需要继续强化,美国不仅在发射场数量上有优势,仅卡纳维拉尔角空军基地一处发射场的发射工位,就比中国四个发射场发射工位的总和还要多。而且值得注意的有两点,第一是美国很多发射场是只供近地轨道发射的,第二是蓝色起源和SpaceX这两个商业航天公司均有属于自己的专用发射场。航天是一个需要实证和技术验证的系统工程,所以这些低轨发射场和专用发射场,对美国本土的航天技术发展大有裨益。
来源:安徽省电子信息协同创新联盟-贲戎研究中心
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