载人航天新高峰!问天实验舱:机械臂、气闸舱、睡眠区样样俱全( 二 )


观景舷窗不仅仅是为了欣赏太空美景 , 该产品的主要用途是目视观察舱外状态 , 比如神舟飞船对接时 , 空间站内的航天员就可以通过舷窗直接判断飞船的姿态状态 。 的确 , 现在舱外摄像机的清晰度已经很高 , 但是就可靠性而言 , 仍然无法取代舷窗的作用 。

【载人航天新高峰!问天实验舱:机械臂、气闸舱、睡眠区样样俱全】国际空间站航天员透过舷窗拍摄的载人龙飞船
以前不少航天迷很羡慕国际空间站总能拍出震撼的太空大片 , 尤其是飞船对接画面的视觉冲击力的印象最为深刻 , 以后我们就不用羡慕了 , 因为航天员可以透过横置布局实验舱的舷窗拍摄来访飞船 , 未来会有越来越多以中国航天器为拍摄对象的太空大片诞生 。
拍摄这类照片需要满足两个条件 , 首先是空间站内需要有人 , 再就是要有合适的机位 。 今年 , 神舟十五号载人飞船任务时我们就可以满足这两项条件 。

天和舱外高清摄像机拍摄的神舟十二号 , 以后此类照片的视觉冲击力将更高 。 ?
与工作舱对接的是天宫空间站的第二个人员气闸舱 , 不同于节点气闸舱 , 它不需要容纳多个方向的对接装置 , 同时自身处于整舱上部偏下位置 , 在火箭整流罩内可用包络尺寸相较于节点舱更大 , 因此问天舱气闸舱舱内空间更大 。

问天舱“人员气闸舱”吊装
问天舱气闸舱到位后将成为天宫空间站航天员出舱的第一选择 , 节点舱的航天员出舱功能将转为“备份” , 目前正在轨执行任务的神舟十四号飞行乘组就将通过问天气闸舱实施太空出舱任务 。

人员气闸舱与工作舱对接
问天气闸舱相较于节点气闸舱有很多优势 , 不仅内部空间更大 , 出舱口也更大 , 便于出舱航天员穿脱舱外航天服 , 以及进出舱 , 同时出舱口位于第一象限朝向地球一侧 , 能够尽可能避免太阳光直射干扰 , 此问题在节点舱执行出舱任务时比较突出 , 因为它的出舱口在第三象限朝向天顶一侧 。

问天舱气闸舱出舱口将朝向地球一侧

节点舱出舱口在天顶一侧 , 受太阳光直射干扰问题突出 。
问天气闸舱舱外第二象限配置有天宫空间站的第二套七自由度空间机械臂 , 展开长度约5米 , 承载力3吨 , 虽然对比天和机械臂在展开长度与承载力要弱的多 , 但是它有着相较于天和臂更高的控制精度 , 可以直接夹持小型实验载荷 , 实现对舱外设备的照料 , 也能承载舱外航天员进行舱外转移 。

问天实验舱机械臂
问天机械臂的作用远不止纸面数据这么简单 , 它还可以与天和机械臂对接进行级联组合 , 进而形成长度达15米的超长机械臂 , 超长机械臂可以直接搬运半密封或全开放天舟货船的货物 , 直接进行跨舱转移 。

双臂级联组合效果图
再结合梦天实验舱的货物气闸舱 , 还可以在轨部署小型卫星 , 并能够实现舱内外设备的自动转移 , 无需航天员出舱即可实现 。 实在是载人空间站高效运营不可多得的得力助手 。
气闸舱舱外还有24个用于暴露实验或安装其他设备的载荷挂点 , 工作舱舱外第四象限还有用于安装大型暴露实验扩展平台的安装挂点 , 可进一步提升舱外实验能力 。

大型扩展平台安装挂点

大型扩展平台安装效果图(配图为六舱大构型)
与问天气闸舱另一端对接的是“资源舱” , 该舱段贮箱加注了约1.55吨推进剂 , 配置有完善的姿轨控动力 , 超长翼展太阳翼也在此安装 , 画面中还可以看到用于航天员舱外活动的扶手 。 该舱段是问天实验舱承担备份核心舱职能的重要依托 。

资源舱
从外观来看 , 问天实验舱还有一个亮点 , 那就是贴附在资源舱表面的超大型柔性太阳翼 , 该太阳翼展开翼展超55米(包括太阳翼连接驱动机构) , 几乎相当于两架波音737客机的翼展之和 , 单侧太阳翼全长23米 , 宽度相当于双车道宽度 。

实验舱太阳翼完全展开效果图
太阳翼配置高光电转换效率的柔性三结砷化镓电池 , 供电能力7.3kW以上 , 一天发电量可供普通三口之家使用一个半月 。 太阳翼采用二次展开方案 , 初次展开长度约6.5米 , 与天和核心舱前向对接后再二次完全展开 , 推测目的是避免对接过程中产生的振动对超长翼展太阳翼造成不利影响 。
航天器设计通常都是牵一发而动全身 , 正是因为大型柔性太阳翼的成功研制 ,

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