中國全面規劃空間應用

中國全面規劃空間應用

30多項空間實驗取得成果

2011-11-3

中國將在2020年前後建成長期在軌空間站，目前已在空間應用的多個領域進行了頂層的規劃和設計，包括空間科學領域、地球科學與應用領域和應用新技術領域。\本報特約記者 劉 然

在空間科學領域方面，包括微重力基礎物理、空間天文科學、微重力流體物理與燃燒科學、空間材料科學、空間生命科學與生物技術、空間環境與空間物理等七個領域。

在地球科學與應用領域，規劃了與全球氣候環境變化相關的科學問題研究、與國家急需的自然災害環境資源問題的研究、先進遙感技術的研究。

神舟擔任「穿梭機」角色

按照中國載人航天「三步走」計劃，中國航天正駛入高速發展的快車道。「神舟系列飛船已經進入小批量生產階段，天宮二號和天宮三號目標飛行器的研製和測試工作也在快馬加鞭地進行之中，中國貨運飛船已經立項並進入研製階段。」天宮一號和神舟八號總設計師張柏楠接受採訪時表示。

神八是一個具有里程碑意義的節點，至此，中國載人航天的天地往返運輸系統基本定型，意味著神舟飛船的技術狀態已經穩定，產品可以通用。同時，科學實驗已交由空間實驗室為主承擔，飛船從中剝離出來，成為單純運輸工具，不再承擔科學實驗任務。

整個交會對接任務要實現四次發射、三艘飛船，也就是神八、神九和神十。這三艘飛船的技術狀態完全一致，等於是一次投產了三艘飛船，瞄準的就是為未來空間站提供運輸系統，連飛船的上行載荷模擬的都是將來空間站建設要用的級別。

目前，神九正處於大型試驗階段，明年可以具備出廠條件，屆時將根據神八任務完成情況確定具體任務；神十也完成了整個總裝過程，開始測試，到明年下半年也具備發射能力，並滿載3人實現交會對接，驗證手動交會對接技術和組合體環境控制。

中國空間站工程已經立項，未來神舟飛船可以根據實驗安排，每年提供一至兩次載人發射服務，甚至更多。神舟飛船已具備一年多次發射的能力，這與未來空間站建設和維護的需求相當。

貨運飛船呼之欲出

「中國在空間站建設前，計劃通過兩三次的空間實驗室飛行，驗證交會對接技術、組合體控制技術，還要驗證在軌補加技術和載人生保技術。」張柏楠說，空間站要建成運行，除了突破交會對接技術外，還需實現兩項大的關鍵技術突破，其一就是在軌補加技術。

正常情況下，推進劑都是靠高壓氣體從儲箱擠到發動機，但要實現補加，必須先把氣體重新擠回到氣箱，這在地面不是一個特別複雜的問題，但在太空，因為飛船對於功耗和重量要求指標非常苛刻，不可能將大型的壓氣機運送上去，所以推進劑在軌補加難點就比較大。而且根據方案不同，可能也會遇到油氣分離等技術難點，這些在地面都很難驗證。目前只有俄羅斯和歐洲具備推進劑在軌補加的能力。

中國的貨運飛船也要突破這一關鍵技術，為此計劃發射自主研製的貨運飛船，與天宮三號空間實驗室實現對接並驗證在軌補加技術，確保將來空間站飛行推進劑能夠不斷補充。

目前，中國貨運飛船的各項指標都瞄準前沿，與國外先進指標基本齊肩。

天宮系列環環相扣

空間站建設運行過程中另一項非常重要的關鍵技術就是載人生保技術。天宮一號會試驗電解製氧的核心技術和水氣分離技術，等到天宮三號空間實驗室則會驗證完整成套的載人生保系統，測定和驗證其工作性能。

張柏楠解釋道，中國目前發射的飛行器都是短期飛行，氧氣靠高壓氣瓶提供，二氧化碳靠消耗化學藥品吸收，水從地面帶，其他廢水收集起來棄用。一旦到空間站運行階段，就要實現長期飛行，不能依靠這種非再生模式，因為物資消耗量非常大，完全靠貨運運輸，代價非常大。

所以要實現長期運行，下一代環境控制和生物保障系統就必須捨棄非再生模式，轉而聚焦物理化學生命保障模式，實現部分再生。

他舉例說，比如氧氣可以靠電解水來產生，電解水則來源於航天員廢液。但電解水生成的氣體如何在太空失重的環境下跟液體分離開來，也有一定難度。天宮一號就要試驗電解製氧的核心技術。

通過載人生保技術，效益也是非常顯著的。以航天員的飲用水為例，一名航天員每天一般要求2.5至3公斤的飲用水，如果全靠地面運送，每天光是3個航天員的飲用水就要七八公斤，加上水箱可能達十公斤。通過收集冷凝水再過濾提純的方式為航天員提供飲用水，每天的消耗也就一公斤左右甚至更低，這大大減少飛船上行載荷的要求。

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