中国空间站与国际空间站差距有多大?这4大黑科技,让美国担忧!

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2021年,天和核心舱发射升空并入轨,这拉开了我国独立建造空间站的帷幕。目前,神舟十三号的三位航天员正在中国空间站上。在2022年,问天、梦天实验舱还会相继发射到太空中,与天和核心舱对接,在轨完成中国空间站的建造。

除了中国空间站之外,太空中还运行着另一个空间站,那就是国际空间站。从规模上来看,国际空间站更大,它的长宽高为为73×109×20米,总重440吨,内部加压体积为915立方米,可以容纳7名宇航员同时生活。

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相比之下,中国空间站在近期建成后,长度为20米,直径为4.2米,总重100吨,内部空间110立方米,可以容纳3名航天员同时生活。虽然我们空间站的规模较小,但其中包含的4大黑科技,无一不让美国担忧中国航天的崛起。

(1)物资管理系统

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看一下对比图就知道,我们的空间站的内部简洁而又宽敞,而国际空间站内部乱糟糟的,物品杂乱堆放,线缆到处乱拉。我们把空间站内部整理得井然有序,并不简单只是为了美观整洁,其实这背后大有来头。

由于国际空间站上的物品长期杂乱无章摆放,已经欠下了一笔糊涂账,多达200个东西找不着了,这无疑给宇航员的生活和工作增添了不少麻烦。为了避免这样的问题,我国航天系统设计师在一开始,就专门给空间站设计了物资管理系统。

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我国空间站上的每个物品都贴有二维码,就连航天员吃的苹果上都有。只有航天员经过扫码之后,才能搬运和归置物品。这样不仅航天员不会找不着物品,而且还能知道物品消耗了多少,方便安排下次天舟货运飞船送哪些物资到空间站。

(2)霍尔推进器

中国空间站运行在大约390公里高的近地轨道上,每秒飞行7.68公里。理论上,地球对空间站的引力刚好充当空间站绕地球做圆周运动的向心力,所以空间站可以一直无动力绕着地球飞行。

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虽然空间站所在的轨道已经被视为太空,但仍然还有少许的地球大气分子,所以空间站飞行时会受到轻微的阻力作用,每个月轨道高度降低大约2公里。因此,空间站每隔一段时间需要升一下轨道。

传统上,升轨一般采用火箭发动机,通过燃烧化学燃料,喷射出高速气流,从而推动空间站升轨。为了保持轨道高度,国际空间站每年需要燃烧7.5吨的化学燃料,耗资多达2亿美元。

中国空间站配备了4台霍尔推进器,它们有别于传统的火箭发动机。霍尔推进器利用电子轰击原子(比如氙原子),由此电离出离子,它们再经过电场加速,高速喷射出去,从而让推进器获得推力。

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虽然我国研制的霍尔推进器,每台推力只有80毫牛,在地球上只能推动一张纸,但这个推力已经是世界领先水平。由于太空中的阻力极小,就算空间站重达数十吨,只要很小的推力,就能推动空间站。霍尔推进器的效率非常高,可以有效减少化学燃料的使用。

(3)无容器材料实验柜

在制备材料时,我们通常会用到各种容器,例如,在1539 ℃高温下把铁熔化成液态,此时需要耐高温的容器来盛放铁水。但在制备一些高端材料时,如果使用容器,就有可能造成材料的污染。

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在我国空间站上,配备了无容器材料实验柜,利用静电悬浮技术,可以让材料在最高3000 ℃的温度下进行无容器加工。而且在失重的太空环境中,材料不受重力影响,可以研制出地球上没有条件加工的先进材料。

(4)机械臂

机械臂对于空间站的建造至关重要,天和核心舱的外表面上配备了一根十分强大的机械臂。我国已经成功进行了机械臂自动和手动的舱段转位试验,验证了机械臂的各项关键技术。

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这根机械臂的臂力可达25吨,可以拖动重达20吨的问天、梦天实验舱。等到这两个实验舱发射到太空之后,可以利用机械臂把它们转移到径向接口进行对接。

这根机械臂非常灵活,拥有7个自由度,能在舱外头尾互换前后爬行,可以完成各种复杂而又精细的任务。机械臂可以抓住旁边的太空飞船,把航天员进行大范围转移。

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当年,在国际空间站建造时,我们被美国拒之门外。于是,我们被迫走上了一条独立自主发展航天的艰难道路。十年磨一剑,我国航天人攻克了一系列核心关键技术,终于有能力独自建造出空间站。

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如今,我国进入了空间站时代,我们同时也向国际征集太空实验项目。俄、日、美、法、印等多国申请了第一批实验项目,经过评估之后,最终有17国的实验入选,而美国因为没有达到我们制定的标准而被拒绝。

关于作者: 火星科普

地球没有新奇科学,全部都在火星科普。

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