还有几天,我国神舟十三航天员就要告别“天和”,返回地面了。随后神舟十四和天舟四号又要对接核心舱,而在今年的5月至9月,还要发射“问天”和“梦天”两个实验舱,再加上2024年的“巡天”太空望远镜,我国空间站的一期工程就算是完成了。
天宫空间站一期工程完成时的样子
而在一期工程之后,我国空间站还会继续扩建吗?答案是肯定的,这就是“天宫”的二期工程。从目前曝光的信息来看,二期工程可能会将“天和”、“问天”、“梦天”的地面备份舱发射上去,这样的话,我们的空间站就有2个核心舱和4个实验舱了。
二期工程完成时的样子
实际上,在国际上也有过类似的做法,比如2021年7月21日发射的“科学”号实验舱,其实就是国际空间站第一个舱段“曙光”号的地面备份舱,始建于1995年,2004年改为飞行模块,决定发射升空,然后一直“鸽”到了去年。
科学号实验舱其实时曙光号的备份
不过,二期工程将3个地面备份舱对接上去之后,我国空间站可能会存在一个问题,那就是电能可能不够用。一期工程的时候,“问天”和“梦天”实验舱的末端,会各安装一对超长的太阳翼,甚至还会把现在“天和”核心舱的太阳翼移过去,这样的话,每个实验舱末端都会有三个太阳翼。
每个实验舱末端有3个太阳翼
可是,“问天”和“梦天”的太阳翼实在是太长了,以至于会挡住备份实验舱的末端,让它们没有空间再安装新的太阳翼。而且“问天”和“梦天”的太阳翼为了追求最好的光晒效果,是像直升机螺旋桨一样旋转的,这就让剩余的空间更加局促了。
看,绝对会挡住
太阳翼会转动
解决的办法有这样几个,首先,是继续提高太阳翼的发电效率。由于采用了新的材料,我空间站同样面积的太阳翼,发电效率是国际空间站的3倍,而且还不需要散热板,三舱的总体发电量,就已经接近目前的国际空间站了,后续的二期工程即使有用电缺口,但也不会太大,适当提高发电效率,或者把天和核心舱移过去的太阳翼换成面积更大的,即可解决问题。
最外面的的确可以换成更大的(这张图没装)
其次,可以在二期工程的纵轴,安装两对非转动式的大面积太阳翼,也能解决问题。当然,太阳翼多了之后,特别是两个维度上都有的话,免不了互相遮挡的问题,这就看如何取舍了。
往另一个轴向发展也行
第三,则是使用桁架,将太阳翼布置在更远的地方,腾出空间,这个方案有点类似国际空间站的布局。实际上,无论是我国空间站、“和平”号空间站的积木式布局,还是国际空间站桁架式布局,都可以取长补短,将两者的优势融合,成为一种混合式布局。
就是这个
而我们的空间站未来如果还有三期工程,少不了要采用这个混合式布局。当然,随着现代材料技术的进步,我们可以将桁架做得更细,而且起到的作用也不再局限在挂载太阳翼和舱段上,还能将它变成卫星在轨维修站、暴露试验平台等更多的舞台,甚至通过转接舱,对接外国的舱段。
其实天和的太阳翼也是小桁架
太阳翼桁架展开的样子
不管怎样,凭借航天人的智慧,一定能解决这个小小的问题。我国空间站的出现,相当于新开了一颗科技树,未来,还会有月球轨道空间站、火星空间站、拉格朗日点空间站出现,布局还会有更多的创新,乃至成为真正的“千星之城”。
国际空间站、天宫、和平号