“中国超大型航天器”规划引关注 航天专家:建造难度虽大,但应用前景广阔

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【环球时报记者 马俊】在国家自然科学基金委员会近日发布的“十四五”第一批重大项目指南中,有个项目内容特别引人关注——“超大型航天结构空间组装动力学与控制”。很多网友将其解读为“中国正在研发千米级超大型航天器”。那么这个超级航天器有什么用呢?

相关文件显示,尺寸达千米量级的超大型航天器是未来空间资源利用、宇宙奥秘探索、长期在轨居住的重大战略性航天装备,需通过结构模块化设计、多次发射、空间组装的方式进行建造,并解决极其复杂的耦合动力学问题。这对超大型航天器的动力学设计提出了两方面的要求:一是结构的轻量化设计,以最大程度减少发射次数,降低建设成本;二是结构的可控性设计,以有效抑制组装过程中组合体轨道与姿态漂移、控制结构变形与振动。

中国航天专家庞之浩24日告诉《环球时报》记者,想要建造超大型航天器,除了可以想见的巨大人力和物力需求外,从该项目指南中也可以看出,还必须克服海量的技术难题。

美国提出的太空电站示意图

他解释说,目前国际空间站是人类建造的最大航天器。美国国家航空航天局曾评估称,如果20世纪70年代服役的美国“天空”实验室建造难度系数是5,苏联“和平”号空间站的难度系数为10到20,那么国际空间站则高达2500。这个庞大工程带来的难题不仅停留在技术层面,还涉及整个项目的计划和管理。考虑到千米级超大型航天器的复杂程度远超国际空间站,它的建造难度更将几何级增加。

庞之浩举例说,受限于运载火箭的推力*,国际空间站采用分别建造各个部件,然后在太空组装的模式。然而国际空间站从1998年发射舱段进入太空到2010年最终完成建设,先后花费了12年,此时2001年发射的“码头”号舱段已经接近寿命末期。可以想象,工程量远比国际空间站更为庞大的千米级超大型航天器,可能需要花费更长的建造时间,因此对核心部件的使用寿命提出更高要求,并需要考虑灵活更换部件的需求。

此外,千米级超大型航天器的庞大体积,意味着它必须考虑如何应对太空碎片的威胁。目前国际空间站主要是靠监测周边太空碎片,一旦发现碰撞危险,就改变轨道高度进行避让。但千米级超大型航天器的庞大体积和质量,决定了它恐怕难以靠避让躲避太空碎片。那么未来需要为它安装厚重的防撞装甲,还是设计其他的方案?这些看似科幻的问题,都是千米级超大型航天器必须考虑的问题。

不过庞之浩强调,超大型航天器建造难度虽然大,但它的应用前景也非常广阔。最典型的例子就是太空电站。这种运行在3.6万公里高度地球同步轨道上的超级空间站,通过巨型太阳能电池阵,将太阳光转化为电能,再依靠微波或者激光传输到地面,可以全天候大规模发电。

来源:环球时报

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