Космическая станция Тяньгун - Tiangong space station

Космическая станция Тяньгун
Китайская космическая станция.png
Рендеринг космической станции
Статистика станции
Экипаж 3-6
Запуск 29 апреля 2021 г. ( Тяньхэ )
2022 г. ( Вэньтянь и Мэнтянь )
Масса 66000 кг
Длина ~ 20.00 м
Диаметр ~ 3.00 м

Космическая станция Тяньгуна ( китайский : 天宫 ; пиньинь : Тяньгун , лит «Небесный дворец»), ( TSS ) или китайская большая модульная космическая станция является плановой космической станцией будет помещен в околоземной орбите между 340-450 км (210- 280 миль) над поверхностью. Космическая станция Тяньгун будет примерно в пятую часть массы Международной космической станции и размером с выведенную из эксплуатации российскую космическую станцию ​​" Мир ". Ожидается, что Tiangong будет иметь массу от 80 до 100 т (от 180 000 до 220 000 фунтов). Операции будут контролироваться из Пекинского аэрокосмического центра управления и контроля в Китае . Основной модуль, Тяньхэ («Гармония небес»), был запущен 29 апреля 2021 года.

Обзор

Строительство станции явится третьим этапом программы Tiangong . Он основан на опыте, полученном от его предшественников, Tiangong-1 и Tiangong-2 . Китайские лидеры надеются, что исследования, проводимые на станции, улучшат способность исследователей проводить научные эксперименты в космосе по сравнению с продолжительностью, предлагаемой существующими космическими лабораториями Китая.

Происхождение имени

Дэн Сяопин решил, что имена, использованные в космической программе, ранее все выбранные из революционной истории КНР , будут заменены на мистико-религиозные. Таким образом, новые ракеты-носители Long March были переименованы в Divine arrow (神箭), космическую капсулу Divine Vessel (神舟), Space Shuttle Divine Dragon (神龙), наземный мощный лазер Divine Light (神光) и суперкомпьютер Divine might (神威).

Эти поэтические имена продолжаются, поскольку первый , второй , третий , четвертый и пятый китайские лунные зонды называются Чанъэ в честь богини Луны. Название «Тяньгун» означает «небесный дворец». По всей КНР запуск «Тяньгун-1» вызвал самые разные чувства, в том числе любовную поэзию. В КНР встречу космических аппаратов сравнивают с воссоединением пастуха и ткачихи .

Ван Вэньбао, директор CMSE, сказал на пресс-конференции в 2011 году: «Учитывая прошлые достижения и светлое будущее, мы считаем, что пилотируемая космическая программа должна иметь более яркий символ, а будущая космическая станция должна носить громкое и обнадеживающее имя. Теперь мы чувствуем, что общественность должна участвовать в именах и символах, поскольку этот крупный проект повысит национальный престиж и укрепит национальное чувство сплоченности и гордости ". Снимки китайской космической программы использовались партией (правительством) для укрепления своих позиций и пропаганды патриотизма с конца 1950-х - начала 1960-х годов.

31 октября 2013 года China Manned Space Engineering объявила новые названия всей программы:

  • Большую модульную космическую станцию ​​также можно было бы назвать Тяньгун без номера.
  • Отделенный модуль космического телескопа будет называться Xuntian ( китайский : 巡天 ; пиньинь : Xún Tiān ; букв. «Путешествие по небесам»), код XT (телескоп), получив ранее предназначенное название для экспериментального модуля II.

Состав

Космическая станция будет модульной космической станцией третьего поколения . Космические станции первого поколения, такие как ранние " Салют" , " Алмаз" и " Скайлаб" , были моноблочными станциями и не предназначались для пополнения запасов. Второе поколение станций Салют 6 и 7, а также Тяньгун 1 и 2 предназначены для пополнения запасов в середине миссии. Станции третьего поколения, такие как « Мир» и Международная космическая станция , представляют собой модульные космические станции, собранные на орбите из частей, запускаемых отдельно. Модульные методы проектирования могут значительно повысить надежность, снизить затраты, сократить цикл разработки и удовлетворить разнообразные требования к задачам.

Солнечная батарея Солнечная батарея
Солнечная батарея Солнечная батарея Док-порт Солнечная батарея Солнечная батарея
Вентянская
лаборатория
Сервисный модуль Tianhe
Менгтианская
лаборатория
Солнечная батарея EVA люк Док-порт Док-порт Солнечная батарея


Обмен технологиями

Макет пусковой установки для модулей Long March 5

Способ сборки станции можно сравнить с космической станцией советской России Мира и российским орбитальным сегментом на Международной космической станции . Если станция будет построена, Китай станет второй страной, которая разработает и использует автоматические рандеву и стыковку для строительства модульной космической станции. Космические корабли и космические станции в Шэньчжоу используют отечественный стыковочный механизм, аналогичный или совместимый с российским стыковочным адаптером APAS. Во время теплых советско-китайских отношений 1950-х годов Советский Союз (СССР) участвовал в программе совместной передачи технологий с КНР, в рамках которой они обучали китайских студентов и предоставляли начинающей программе образец ракеты Р-2. Первая китайская ракета была построена в 1958 году на основе советской ракеты Р-2, которая сама являлась модернизированной версией немецкой ракеты Фау-2 . Но когда Мао объявил советского премьер-министра Никиту Хрущева ревизионистом , дружеские отношения между двумя странами переросли в конфронтацию. Как следствие, вся советская техническая помощь была внезапно прекращена после китайско-советского раскола в 1960 году .

Разработка серии ракет « Длинный поход» позволила КНР в 1985 году начать программу коммерческих запусков, в результате чего с тех пор было запущено более 30 иностранных спутников, в первую очередь для европейских и азиатских интересов.

В 1994 году Россия продала китайцам часть своей передовой авиационной и космической техники. В 1995 году между двумя странами было подписано соглашение о передаче Китаю российских космических кораблей «Союз». Соглашение предусматривало обучение, предоставление капсул " Союз" , систем жизнеобеспечения, стыковочных систем и скафандров. В 1996 году два китайских космонавта, У Цзе и Ли Цинлун , начали тренировки в Центре подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина в России . После обучения эти люди вернулись в Китай и приступили к обучению других китайских астронавтов на объектах недалеко от Пекина и Цзюцюань . Оборудование и информация, проданные русскими, привели к модификации оригинального космического корабля Phase One, который в конечном итоге получил название Шэньчжоу , что в переводе означает «божественный корабль». Новые пусковые установки были построены на космодроме Цзюцюань во Внутренней Монголии , а весной 1998 года макет ракеты-носителя Long March 2F с космическим кораблем Shenzhou был развернут для интеграции и испытаний.

Представитель китайской пилотируемой космической программы заявил, что примерно в 2000 году Китай и Россия участвовали в технологическом обмене в отношении разработки механизма стыковки. Заместитель главного конструктора Хуан Вэйфэнь заявил, что ближе к концу 2009 года китайское агентство начало обучать космонавтов стыковке космических кораблей.

Модули

Панельные виды основного модуля китайской космической станции Тяньхэ

Основной модуль кабины «Тяньхэ» обеспечивает жизнеобеспечение и жилые помещения для трех членов экипажа, а также обеспечивает управление, навигацию и ориентацию станции. Модуль также обеспечивает питание станции, двигательные установки и системы жизнеобеспечения. Модуль состоит из трех частей: жилого, служебного и стыковочного узла. Жилые помещения будут включать кухню и туалет, оборудование для борьбы с пожарами, оборудование для обработки и контроля атмосферы, компьютеры, научную аппаратуру, оборудование связи для отправки и приема сообщений через наземный контроль в Пекине и другое оборудование. Роботизированная рука SSRMS канадского типа будет перевезена в космос в сложенном виде под сервисной секцией Tisane. Кроме того, эксперимент Wentian (описанный ниже) также будет нести дублирующую убранную вторую роботизированную руку SSRMS. В 2018 году полномасштабный макет CCM был публично представлен на Китайской международной авиационной и аэрокосмической выставке в Чжухае. Видео от CNSA показало, что китайцы построили два таких основных модуля. По впечатлениям художников, два основных модуля были соединены вместе, чтобы увеличить общую станцию.

Wentian дополнительный экспериментальный модуль
Модуль дополнительного эксперимента Mengtian

Первый из двух модулей лабораторной кабины «Wentian» и «Mengtian» соответственно будет обеспечивать дополнительную навигационную авионику, силовую установку и управление ориентацией в качестве резервных функций для CCM. Оба LCM предоставят исследователям герметичную среду для проведения научных экспериментов в условиях свободного падения или микрогравитации, которые нельзя проводить на Земле более нескольких минут. Эксперименты также могут быть размещены снаружи модулей для воздействия космической среды , космических лучей , вакуума и солнечного ветра .

Как и «Мир» и российский орбитальный сегмент МКС, модули CSS будут выведены на орбиту полностью собранными, в отличие от американского орбитального сегмента МКС, который требовал выхода в открытый космос для ручного соединения кабелей, трубопроводов и элементов конструкции. Осевой порт LCM будет оснащен оборудованием для сближения и сначала будет стыковаться с осевым портом CCM. Механический рычаг, подобный российскому рычагу Lyappa, который используется на космической станции "Мир", затем переместит модуль в радиальный порт CCM.

Сроки строительства

В 2011 году планировалось собрать космическую станцию ​​в период с 2020 по 2022 год. К 2013 году планировалось запустить основной модуль космической станции раньше, в 2018 году, за которым последует первый лабораторный модуль в 2020 году, а второй - в 2022 году. В 2018 году этот показатель переместился в 2020-2023 годы. Всего на этапе строительства, которое начнется в 2021 году, запланировано в общей сложности 12 запусков.

Системы

Электрические

Электроэнергия обеспечивается двумя управляемыми солнечными батареями на каждом модуле, которые используют фотоэлектрические элементы для преобразования солнечного света в электричество. Энергия накапливается для питания станции, когда она уходит в тень Земли. Космический корабль пополнения запасов будет пополнять запасы топлива для двигательных установок станции для удержания станции, чтобы противостоять эффектам атмосферного сопротивления.

Стыковка

Зарубежные источники заявили, что стыковочный механизм сильно напоминает APAS-89 / APAS-95 , причем один американский источник даже назвал его клоном. Существуют противоречивые утверждения о совместимости китайской системы как с нынешними, так и с будущими механизмами стыковки на МКС.

Эксперименты

Запрограммированное экспериментальное оборудование для трех модулей по состоянию на июнь 2016 года:

  • Космические науки о жизни и биотехнологии
    • Стойка для научных экспериментов по экологии (ESER)
    • Стойка для биотехнологических экспериментов (BER)
    • Научный перчаточный ящик и стеллаж для холодильника (SGRR)
  • Физика жидкости в условиях микрогравитации и горение
    • Стойка для экспериментов по физике жидкостей (FPER)
    • Стойка для экспериментов с двухфазной системой (TSER)
    • Стойка для экспериментов по сжиганию (CER)
  • Материаловедение в космосе
    • Стойка для экспериментов с печью для материалов (MFER)
    • Стойка для экспериментов с материалами без контейнера (CMER)
  • Фундаментальная физика в условиях микрогравитации
    • Стойка для экспериментов с холодным атомом (CAER)
    • Высокоточная частотно-временная стойка (HTFR)
  • Многоцелевые объекты
    • Стойка с высоким уровнем микрогравитации (HMGR)
    • Стойка для экспериментов с переменной гравитацией (VGER)
    • Модульная экспериментальная стойка (RACK)

Пополнение запасов

Станция будет пополняться космическими кораблями с экипажем и роботами.

Миссия с экипажем

Космический корабль следующего поколения с экипажем предназначен для доставки космонавтов на китайскую космическую станцию ​​с возможностью исследования Луны, заменив предыдущее поколение космических кораблей Шэньчжоу . Китайское экипажное судно нового поколения многоразового использования со съемным теплозащитным экраном, предназначенным для обработки более высоких температур, возвращающихся через атмосферу Земли. По словам китайских официальных лиц, новый дизайн капсулы больше, чем у Шэньчжоу. Космический корабль способен доставлять астронавтов на Луну и может одновременно принимать от шести до семи членов экипажа, что на трех астронавтов больше, чем у Шэньчжоу. Новый пилотируемый космический корабль имеет грузовую секцию, которая позволяет астронавтам доставлять грузы на Землю, тогда как космический корабль для пополнения запасов Тяньчжоу не предназначен для доставки каких-либо грузов на Землю.

Пополнение запасов груза

Tianzhou ( Небесное судно ), модифицированная версия космического корабля Tiangong-1, будет использоваться в качестве грузового роботизированного космического корабля для пополнения запасов этой станции. Ожидается, что стартовая масса Tianzhou составит около 13000 кг при полезной нагрузке около 6000 кг. Запуск, сближение и стыковка должны быть полностью автономными, с управлением миссией и экипажем, используемыми для управления или контроля. Эта система становится очень надежной благодаря стандартизации, которая обеспечивает значительную экономию при повторяющихся рутинных операциях. Автоматизированный подход мог бы позволить сборку модулей, вращающихся вокруг других миров до выполнения миссий с экипажем.

Список миссий

  • Все даты указаны по всемирному координированному времени . Даты являются наиболее ранними из возможных и могут измениться.
  • Передние порты находятся в передней части станции в соответствии с ее нормальным направлением движения и ориентацией ( положением ). Кормовая часть находится в задней части станции, используется космическими кораблями, ускоряющими орбиту станции. Надир - самый близкий к Земле, Зенит - на вершине.
Ключ
   Беспилотные грузовые космические корабли окрашены в голубой цвет.
   Корабли с экипажем окрашены в светло-зеленый цвет
   Модули бежевого цвета
Дата запуска ( NET ) Результат Космический корабль Ракета-носитель Запустить сайт Запустить провайдера Порт стыковки / швартовки
29 апреля 2021 г. Успех Тяньхэ Длинный марш 5B Китай Вэньчан LC-1 Китай CASC N / A
20 мая 2021 г. Планируется Тяньчжоу 2 Длинный 7 марта Китай Вэньчан LC-2 Китай CASC Тяньхэ на корме
10 июня 2021 г. Шэньчжоу 12 Длинный марш 2F Китай Цзюцюань SLS-1 Китай CASC Тяньхэ нападающий
Сентябрь 2021 г. Тяньчжоу 3 Длинный 7 марта Китай Вэньчан LC-2 Китай CASC Тяньхэ на корме
Октябрь 2021 г. Шэньчжоу 13 Длинный марш 2F Китай Цзюцюань SLS-1 Китай CASC Тяньхэ нападающий
Март – апрель 2022 г. Тяньчжоу 4 Длинный 7 марта Китай Вэньчан LC-2 Китай CASC Тяньхэ на корме
Май 2022 г. Шэньчжоу 14 Длинный марш 2F Китай Цзюцюань SLS-1 Китай CASC Тяньхэ нападающий
Май – июнь 2022 г. Вентянь Длинный марш 5B Китай Вэньчан LC-1 Китай CASC Тяньхэ
Август – сентябрь 2022 г. Mengtian Длинный марш 5B Китай Вэньчан LC-1 Китай CASC Тяньхэ
Октябрь 2022 г. Тяньчжоу 5 Длинный 7 марта Китай Вэньчан LC-2 Китай CASC Тяньхэ на корме
Ноябрь 2022 г. Шэньчжоу 15 Длинный марш 2F Китай Цзюцюань SLS-1 Китай CASC Тяньхэ

Безопасность

Орбитальный мусор

Объект массой 7 грамм (показан в центре), снятый на скорости 7 км / с (орбитальная скорость станции), образовал этот 15-сантиметровый кратер в твердом алюминиевом блоке.
Объекты, отслеживаемые с помощью радара, включая обломки, с четким кольцом спутников GEO

CSS будет работать на низкой околоземной орбите , на высоте от 340 до 450 километров над Землей при наклонении орбиты от 42 ° до 43 °, в центре термосферы Земли . На этой высоте есть разнообразие космического мусора, состоящее из множества различных объектов , в том числе целых потраченных ракетных ступеней, мертвые спутников, фрагментов, в том числе взрывоопасных материалов противоспутникового оружия испытаний (например, китайское испытания зенитного спутниковых 2007 , 2019 Индийское противоспутниковое испытание и противоспутниковое испытание США ASM-135 в 1985 году ), хлопья краски, шлак от твердотопливных ракетных двигателей, охлаждающая жидкость, выпущенная спутниками RORSAT с ядерной установкой, и некоторые комки, оставшиеся от 750 000 000 маленьких игл американского военного проекта "Запад". Форд . Эти объекты, помимо природных микрометеороидов , представляют значительную угрозу. Крупные объекты могут разрушить станцию, но представляют меньшую угрозу, поскольку их орбиты можно предсказать. Объекты, слишком маленькие для обнаружения оптическими и радиолокационными приборами, от примерно 1 см до микроскопических, исчисляются триллионами. Несмотря на свой небольшой размер, некоторые из этих объектов по-прежнему представляют опасность из-за своей кинетической энергии и направления по отношению к станции. Скафандры экипажа, выходящего в открытый космос, могут проколоться, что приведет к воздействию вакуума .

Объекты космического мусора отслеживаются дистанционно с земли, и экипаж станции может быть уведомлен. Это позволяет выполнять маневр по предотвращению засорения (DAM), при котором на станции используются двигатели для изменения орбитальной скорости и высоты, избегая попадания мусора. Плотины произойдут, если вычислительные модели покажут, что обломки будут приближаться на определенном опасном расстоянии. Обычно орбита поднимается для экономии топлива, так как орбиту станции необходимо периодически увеличивать, чтобы противодействовать воздействию атмосферного сопротивления. Если угроза от орбитального мусора обнаруживается слишком поздно для безопасного проведения DAM, экипаж станции закрывает все люки на борту станции и отступает в свой космический корабль Шэньчжоу , чтобы они могли эвакуироваться в случае его повреждения. мусор. Защита от микрометеоритов встроена в станцию ​​для защиты находящихся под давлением секций и критических систем. Тип и толщина этих панелей различаются в зависимости от предполагаемого воздействия на них повреждений.

Радиация

Станции на низкой околоземной орбите частично защищены от космической среды магнитным полем Земли. Со среднего расстояния около 70 000 км, в зависимости от солнечной активности, магнитосфера начинает отклонять солнечный ветер вокруг Земли и космических станций на орбите. Однако солнечные вспышки по-прежнему представляют опасность для экипажа, который может получить предупреждение всего за несколько минут. Экипаж МКС в качестве меры предосторожности в 2005 году укрылся в более сильно экранированной части станции, предназначенной для этой цели, во время начальной «протонной бури» солнечной вспышки класса X-3. Но без ограниченной защиты магнитосферы Земли запланированная Китаем миссия на Марс с экипажем особенно подвержена риску.

Видео Aurora Australis, снятое экипажем МКС на восходящем проходе с юга Мадагаскара к северу от Австралии над Индийским океаном.

Субатомные заряженные частицы, в первую очередь протоны космических лучей и солнечного ветра , обычно поглощаются атмосферой Земли, когда они взаимодействуют в достаточном количестве, их эффект становится видимым невооруженным глазом в явлении, называемом полярным сиянием. Без защиты атмосферы Земли, которая поглощает это излучение, экипажи станций ежедневно подвергаются воздействию около 1 миллизиверта , что примерно столько же, сколько человек получил бы за год на Земле из естественных источников. Это приводит к более высокому риску развития рака у членов экипажа. Излучение может проникать живую ткань и повреждение ДНК, вызвать повреждение хромосом в лимфоцитах . Эти клетки играют центральную роль в иммунной системе, поэтому любое их повреждение может способствовать снижению иммунитета экипажа. Излучение также было связано с более высокой частотой возникновения катаракты у космонавтов. Защитные экраны и защитные препараты могут снизить риски до приемлемого уровня.

Уровни радиации на МКС примерно в 5 раз выше, чем у пассажиров и членов экипажа. Электромагнитное поле Земли обеспечивает почти такой же уровень защиты от солнечного и другого излучения на низкой околоземной орбите, что и в стратосфере. Однако пассажиры авиакомпаний испытывают такой уровень радиации не более 15 часов во время самых продолжительных межконтинентальных перелетов. Например, во время 12-часового полета пассажир авиакомпании будет испытывать 0,1 миллизиверта радиации или 0,2 миллизиверта в день; только 1/5 от скорости, которую испытывает космонавт на низкой околоземной орбите.

Международное сотрудничество

В 2011 году было рассмотрено сотрудничество в области пилотируемых космических полетов между CMSEO и Итальянским космическим агентством (ASI), обсуждено участие в разработке пилотируемых космических станций Китая и сотрудничество с Китаем в таких областях, как полеты космонавтов и научные исследования. . В ходе встречи также были обсуждены потенциальные направления и пути будущего сотрудничества в сферах развития пилотируемых космических станций, космической медицины и космической науки.

22 февраля 2017 года Китайское пилотируемое космическое агентство (CMSA) и Итальянское космическое агентство (ASI) подписали соглашение о сотрудничестве в области долгосрочных пилотируемых космических полетов. Последствия этого соглашения могут быть важны, учитывая, с одной стороны, лидирующее положение Италии в области пилотируемых космических полетов в отношении создания и эксплуатации Международной космической станции (Узел 2, Узел 3, Колумбус, Купол. , Леонардо, Рафаэлло, Донателло, PMM и т. Д.) И, с другой стороны, важная программа пилотируемых космических полетов, которую разрабатывает Китай, особенно с созданием космической станции Tiangong-3.

Трисия Лароз из Университета Осло в Норвегии разрабатывает эксперимент по исследованию рака для станции. В течение 31 дня он проверит, оказывает ли невесомость положительный эффект в остановке роста рака.

Конец орбиты

Китайская большая модульная космическая станция рассчитана на использование в течение 10 лет, с возможностью продления до 15 лет и вмещает трех астронавтов. Китайские космические корабли с экипажем используют деорбитальные ожоги, чтобы замедлить их скорость, что приводит к их повторному входу в атмосферу Земли. Транспортные средства с экипажем имеют тепловой экран, который предотвращает разрушение транспортного средства из-за аэродинамического нагрева при контакте с атмосферой Земли. У CSS нет теплозащитного экрана; однако небольшие части космических станций могут достигать поверхности Земли, поэтому необитаемые районы будут объектом маневров с орбиты.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки