中国空间站多加几个舱段 还是比不上国际空间站 二期工程了解下

中国空间站有多大？

根据载人航天办公室介绍，中国空间站一期将包括一个核心舱以及两个实验舱，每个舱段大约22吨重。

同时，在中国空间站建成以后，将长期停靠一艘神舟载人飞船以及一艘天舟货运飞船，神舟载人飞船重8吨，天舟货运飞船重13吨。

（中国空间站一期示意图）

也就是说中国空间站一期建成以后，总重量大约在80-90吨。

一些对航天有了解的读者可能知道，国际空间站总重超过400吨，远比中国空间站一期要重。

中国空间站未来能够扩展到国际空间站那么重吗？中国空间站会不会因为比国际空间站轻就比不上呢？

1

二期建设——中国空间站的扩展计划

首先，中国空间站有相应的扩展计划，这就是中国空间站二期建设工程。

就像很多小区分一期二期一样，中国空间站也分一期建设工程和二期建设工程。一期建设工程我们在开头就已经介绍过了。

而二期建设工程就是再发射三个舱段，同时把天舟和神舟飞船长期驻留数量也翻倍，这样二期建设工程结束以后，中国空间站总重将会达到170吨。

（中国空间站二期设计）

目前，“神舟13号”的三名航天员已经在“天和”号核心舱里面生活了五个月左右，“天和”号核心舱表现出色。

而“天和”号核心舱有一个孪生兄弟，就是核心舱备份舱。

根据空间站建设计划，“神舟13号”的航天员要对“天和”核心舱进行全面的检查和评估，判断“天和”核心舱是否能够胜任中国空间站的核心舱任务。

打个比方，这就是“天和”核心舱的转正考试，只有通过考试才能正式成为中国空间站的核心舱。

（发射前的“天和”核心舱）

如果“天和”号核心舱不能通过考试，就要发射核心舱备份舱，视情况决定是要放弃“天和”号核心舱，还是把“天和”号作为普通舱段对接到核心舱备份舱上。

当然，现在看来“天和”号核心舱的表现令人非常满意，通过转正考试基本没有问题。

这时候，在地面的核心舱备份舱就将会转变身份，作为中国空间站二期建设工程的舱段使用。

核心舱备份舱将会对接到“天和”号核心舱的前向对接口上，就像是两个核心舱串起来一样。

核心舱备份舱将会给中国空间站带来几个新的对接口，随后两个新的实验舱将会和核心舱备份舱对接，把中国空间站从“T”型扩展为“干”型。

这就是计划中的中国空间站二期建设方案。

2

先进？不，恰恰是落后——国际空间站桁架

很多人都对国际空间站的桁架有误解。

首先，国际空间站的桁架对于国际空间站舱段之间的连接，没有任何的强度增强效果。

很多所谓科普都说桁架能够增强舱段之间的连接，但是整个国际空间站的桁架只和“命运”号实验舱连接，而其他舱段和桁架之间都没有连接。

（国际空间站的桁架只连接了一个舱段）

其他舱段都没有和桁架连接，那桁架能够增强舱段连接又从何谈起呢？

事实上，国际空间站的舱段呈“一”字布局，吊挂在桁架下方，相互之间的连接靠的是舱段之间的对接口。

桁架真正的作用是为了布置国际空间站的太阳能电池板，以及给许多设备提供安装空间。

比如国际空间站的机械臂就安装在桁架上，有一个滑轨小车可以让机械臂在桁架上进行移动，扩展了机械臂的工作范围。

（国际空间站的机械臂）

其次，国际空间站的桁架给国际空间站带来了不少死重，国际空间站400吨的重量，有接近一半的重量来自桁架。

很多人把国际空间站的桁架视作国际空间站先进的象征，但事实上，国际空间站的桁架是二十年前设计建造的。

在当时的设计、材料和加工工艺水平下，国际空间站的桁架为了保持足够的强度，其重量可不小。

（桁架是国际空间站的标志性特征）

而且，因为国际空间站的桁架，整个国际空间站的重心偏离推进系统的推力中心。

也就是说，国际空间站每一次进行轨道维持机动的时候，都有一部分燃料浪费在修正推力中心和空间站重心之间的偏差上。

所以国际空间站的桁架不是什么先进的象征，反而是国际空间站上最落后的地方。

以现在的技术水平，在满足国际空间站的使用需求下，完全可以设计出重量轻得多的轻型桁架。

3

真正的先进——中国空间站的

轻型桁架与太阳能电池板

而且，中国空间站又不是没有桁架，并且中国空间站的桁架设计比国际空间站先进多了。

在中国空间站一期建设过程中，当“问天”、“梦天”两个实验舱发射对接以后，中国航天员就要开始进行一项舱外作业。

（中国空间站一期与国际空间站的对比）

在两个实验舱尾部，安装有一个轻型桁架，这个桁架作用和国际空间站上的桁架是一样的，都是为了布置太阳能电池板。

实验舱的太阳能电池板就是布置在这个桁架上的。而航天员的任务，是把原本安装在核心舱上的太阳能电池板拆下来，转移到实验舱的尾部。

这样做的原因是，在实验舱对接以后，实验舱会阻挡一部分的阳光，导致核心舱太阳能电池板发电效率降低。

苏联的“和平”号空间站，在服役后期舱段多了以后，就出现了严重的太阳能电池板遮挡问题。

（苏联“和平”号空间站）

所以要把核心舱的太阳能电池板转移到实验舱的轻型桁架上，保证太阳能电池板的发电效率。

中国空间站二期建设的三个舱段到位以后，同样要进行转移太阳能电池板的行动。

而在空间站二期建设完成以后，中国空间站的太阳能电池板面积将会达到国际空间站的百分之八十，而且同样不存在遮挡问题。

（中国空间站二期，太阳能电池板面积接近国际空间站）

中国空间站利用“T”型布局的舱段，大大减少了桁架的长度，同时使用新的材料和设计，让桁架重量大幅度下降。

国际空间站的太阳能电池板，大部分是光电转化效率百分之22的上一代太阳能电池板，只有两个新的太阳能电池板效率达到百分之32。

而中国空间站的太阳能电池板全部都是百分之30光电转化效率的新一代太阳能电池板，这让中国空间站的发电能力和国际空间站相差无几。

4

科研能力——近地轨道空间站的根本

目前，近地轨道空间站的主要任务，是进行各种各样的科学实验。

所以要衡量一个空间站的水平，就要看空间站的科学实验能力。而决定空间站科学实验能力的主要因素，就是空间站舱段中实验舱的水平。

国际空间站目前有四个实验舱，分别是美国的“命运”号实验舱，欧洲的“哥伦布”号实验舱，日本的“希望”实验舱以及俄罗斯“科学”号实验舱。

（国际空间站上的“哥伦布”号实验舱）

这里面，“命运”“哥伦布”“希望”都是较为先进的实验舱，而去年刚刚发射的“科学”号实验舱却是最落后的一个，因为它是上世纪90年代建造的。

国际空间站有十多个舱段，却只有四个实验舱，主要原因有两个方面。

首先，国际空间站比较注重扩展性，有五六个舱段是节点舱，这些节点舱占据了国际空间站不少位置。

同时也是因为扩展性的理念，国际空间站上还有诸如“莱纳昂多”这样的多功能舱，所以国际空间站上实验舱数量占比不高。

其次是俄罗斯舱段缺乏科研能力，而且原计划的两个俄罗斯实验舱，直到现在才发射了一个“科学”号。

（“科学”号在2021年7月发射升空）

而中国空间站一期是一个核心舱和两个实验舱，二期是两个核心舱和四个实验舱，在总舱段只有六个的时候，就以及有四个实验舱。

而且这些都是和“命运”等实验舱一个水平，甚至要更加先进的实验舱。

所以规模比国际空间站小很多的中国空间站，在科学实验能力上并不比国际空间站差，甚至更好。

国际空间站一共有33个标准实验机柜，其中“命运”号13个，“哥伦布”号10个，“希望”号10个，而“科学”号并没有标准实验机柜。

（“问天”号实验舱结构）

中国空间站一期有26个标准实验机柜，其中“天和”号4个，“问天”号9个，“梦天”号13个。

二期空间站建设将会把上面这些机柜数量翻一倍，总数可能会达到52个，远比国际空间站多。

所以，在科学研究能力上，中国空间站二期建设完成以后，将会超过国际空间站。

当然，这也是因为中国空间站没有额外的节点舱，全靠两个核心舱提供对接口，这也让中国空间站的扩展能力比国际空间站要差不少。

5

多样和统一——空间站的对接口

国际空间站作为“国际”空间站，其最大的优点就是扩展性强，功能丰富。

但同时国际空间站也面临一个很大的问题，那就是国际空间站上有多达三种对接口，而每一种对接口之间互不兼容。

首先，俄罗斯舱段以及俄罗斯的“联盟”载人飞船、“进步”货运飞船使用的是锥-杆式对接口。

然后，美国飞船，比如“龙”载人飞船，“天鹅座”货运飞船，使用的是APAS-95对接口。

（“龙”飞船是美国现在主要的载人飞船）

最后，美国、欧洲以及日本的舱段之间，使用的是CBM大型对接口。

这使得国际空间站虽然有多达8个对接口，但其实具体到每一种对接口上也不多。

CBM大型对接口只能使用在舱段之间的连接，要通过PMA对接适配舱转换成锥-杆对接口或者APAS-95对接口，才能让飞船进行对接。

（航天飞机同样通过PMA（红框内黑色舱段）进行对接）

这使得国际空间站上经常出现对接口紧张的局面。

比如因为APAS-95对接口资源紧张，欧洲在发射ATV货运飞船的时候，不得不放弃熟悉的APAS-95对接口，转而使用俄罗斯的锥-杆对接口。

而中国空间站就没有这个问题。从“天宫一号”和“神舟8号”开始，中国空间站始终使用同一种对接口。

包括空间站舱段，“神舟”载人飞船，“天舟”货运飞船以及新一代载人飞船，都是使用同样的对接口。

（中国新一代载人飞船）

这种对接口和APAS-95对接口相似，但是电气线路设计有一些不同，所以要让使用APAS-95直接对接中国空间站是不可行的。

中国对接口在结构上基本一致，只是为了能够减轻一些重量，用来进行舱段连接的对接口取消了自动对接装置，称为停泊口。

中国空间站一期的两个实验舱，就将对接在停泊口上。取消了自动对接装置，实验舱又要怎么接上停泊口呢？

（“梦天”号实验舱）

首先，实验舱发射以后，先和核心舱正面的对接口进行自动对接，这个对接口是装有自动对接系统的。

对接完成以后，航天员就要操纵机械臂，把正面的实验舱转移到侧面进行对接。这样，在机械臂的帮助下，没有自动对接系统也能顺利完成接上停泊口。

6

未来——中国空间站即将建成

目前，“神舟13号”的航天员还在太空中开展各种科研实验。

按照计划，“神舟13号”乘组将会在4月返回地面。随后“神舟14号”将会在五月发射升空。

（“神舟14号”将在五月份发射）

在“神舟14号”成员组停留太空的六个月中，将会迎来中国空间站一期建设的两个实验舱。

“问天”号实验舱计划在7月份，由长征5号B运载火箭从海南文昌发射场发射升空。

“梦天”号实验舱则是计划在9月份进行发射，同样由长征5号B运载火箭进行发射。

也就是说，在今年我们就将看到中国空间站一期建设完成。

（即将发射的“问天”号实验舱）

而二期建设方案还在讨论之中，计划上将在2024年到2025年开展中国空间站二期建设工作。

在不远的将来，我们就能够看到完全体的中国空间站划过天空，这是一座性能完全不输，甚至超过国际空间站的中国空间站。

我们的征程是星辰大海。