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空间站有什么用(中国空间站的规模和能力如何)

时间:2024-10-07 10:15:14

中国空间站(Tiangong,即“天宫”)是我国自主建设和运营的空间站,标志着我国在空间探索领域的重要成就。我国空间站的建设分为多个阶段,计划从2021年到2024年完成建造并投入运营。

中国空间站的核心模块是“天和”核心舱,设计用于进行科学实验和技术验证。“天和”模块于2021年4月成功发射,并成为空间站的主体结构。除核心舱外,空间站还包括“问天”实验舱和“梦天”实验舱,这两个实验舱用于进行各种科学研究和技术实验。未来还将有更多的实验舱和支持模块添加,以完善空间站的功能。

中国空间站的设计寿命预计为10至15年,具备长期载人飞行的能力。空间站配备了先进的生命保障系统和科研设备,能够进行空间科学实验、技术试验以及地球观测。其主要目标包括促进空间科学技术的发展,进行生物医学和材料科学等领域的实验,以及为未来的深空探测任务积累经验。

目前,人类只有两个空间站:国际空间站(ISS)和中国空间站(CSS)。

评估CSS的能力,唯一的基准比较对象就是ISS。

那么 CSS 与 ISS 相比如何?直接比较的数据非常少,以下是作者整理的数据。

1.规模与有效规模

中国空间站的规模和能力如何?

IIS 比 CSS 大得多 

规模是空间站具备能力的基础,越大越好,这是一个简单粗暴的道理。从规模上看,CSS比ISS小很多。

重量:66吨

国际空间站:420吨

从总体规模来看,CSS是ISS的15.7%,如果说ISS是一间大酒店,那么CSS就是一栋私人别墅。

两个空间站的建设成本也体现了这一差距。

国际空间站:超过 1300 亿美元

CSS:约80亿美元

但如果考虑有效规模,数据就会发生反转。

中国空间站的规模和能力如何?

红色圆圈代表空间站的加压空间 

这里有一个指标,加压容积,指的是空间站上实际可以利用的空间大小。

体积:340立方米

国际空间站:915立方米

就加压体积而言,CSS 是 ISS 的 37%

中国空间站的规模和能力如何?

我们再来看另外一个指标:实验室标准柜,它是指科学实验的标准化设备空间,可以理解为标准化的仪器容器。

CSS:24

国际空间站:37

就标准实验室柜而言,CSS 为 ISS 的 64%

从这三个尺度数据来看,ISS整体上比CSS要大很多(5倍以上),但就空间站的主要功能而言,CSS至少是ISS的一半。

国际空间站巨大的重量主要来自于金属桁架,但是桁架除了支撑太阳翼外,并没有什么作用。

2. 能源

太阳能电池板是空间站的主要能源,电力是维持空间站一切功能的基础。2023年,国际空间站进行了大规模的太阳翼升级,发电能力得到大幅提升。

总功率:100KW

国际空间站:120千瓦

中国空间站的规模和能力如何?

在能源供应方面,CSS 约为 ISS 的 83%

3. 动力装置

空间站需要动力装置维持轨道,否则就会逐渐坠入大气层。

国际空间站采用火箭发动机作为动力,依靠位于空间站尾部的俄制舱提供动力,每年消耗燃料7.5吨,个别年份超过10吨,耗资超过3亿美元。

中国空间站的规模和能力如何?

CSS采用霍尔推力器作为动力,依靠位于核心舱尾部的4台推力器持续工作、维持轨道,不消耗燃料,每年仅需补充50公斤惰性气体作为工作流体,约一个气罐大小,所需资金仅数百万美元。

4.观察能力

国际空间站并未设计有特殊的观测功能。

中国空间站搭载了一台巨型太空望远镜,与空间站一起飞行,可在需要维护时与空间站对接。

中国空间站的规模和能力如何?

5. 生命支持系统

空间站必须具备维持宇航员生命的能力,这涉及空气、水和生活空间

国际空间站的设计目标是永久容纳 6 人,短期内可容纳 10 人

CSS 的设计目标是永久容纳 3 人,短期内可容纳 6 人

中国空间站的规模和能力如何?

从各项指标来看,中国空间站(CSS)整体规模不到国际空间站(ISS)的五分之一,建造成本约为ISS的8%

但由于技术的更新和设计更加合理,其效率更高,所具备的各项能力大约只有国际空间站的一半。