1 空间飞船系统概述
空间飞船是人类进入太空乘坐的空间飞行器、在太空进行各种科学研究活动的实验平台和进行空间开发与军事活动的飞行平台。当前全球主要使用的空间飞船主要可以分为载人飞船及空间站两类。
① 载人飞船
载人飞船是一种用运载火箭发射到近地轨道作短期飞行,执行特定航天任务后再返回地面的载人航天器,通常是一次性使用的航天器。载人飞船的主要构成类似卫星空间系统中的保障系统,包括结构系统,热控制系统,电源系统、姿控系统、轨控系统及测控系统,除此以外,空间飞船还需要环境控制和生命保障系统,为座舱内提供足够的氧气,一定的压力和适当的温度等。
按照载人飞船发展的技术水平和结构特点,载人飞船已经经过了三代的发展,具体发展过程如表 45所示。
当前,载人飞船一般由轨道舱、服务舱及返回舱三个主要舱段构成。其中返回舱是飞船的核心部分,是整个飞船的控制中心,供宇航员在上升和返回时乘坐;轨道舱是宇航员在轨道上的工作场所,安装有各种实验仪器设备;服务舱通常安装电源系统、生命保障系统等。
② 空间站
空间站则是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员在其中生活和工作的载人飞行平台。小型空间站一般可一次发射完成,大型空间站通常分批发射组件,在太空中进行组装。空间站设有不同用途的舱段,如工作实验舱、科学仪器舱等,空间站外部装有太阳能电池板和对接舱口,保证站内电能供应和实现与其他航天器的对接。
空间站的发展可以分为四代,第一代特点为单舱,仅有一个对接口,型号包括苏联的礼炮 1 号到礼炮5 号以及美国的天空实验室;第二代空间站的特点为单舱,有两个对接口,型号包括苏联的礼炮 6 号和礼炮 7 号;第三代空间站的特点为多舱,采用了积木式结构,代表型号为和平号空间站;第四代空间站的特点为多舱,同时采用了衍架结构和积木式的“混血”结构,代表型号为国际空间站。空间站的核心子系统包含电力系统、热控系统、环境控制与保障系统以及姿态与轨道控制系统。当前,在轨服役的空间站仅有美国主导建设的国际空间站,并计划于 2024 年退役。而 2019 年 11 月17 日,中国载人航天工程总设计师周建平宣布中国将在 2022 年前后完成空间站建造并开始运营,空间站的近期规模为 66 吨,可载 3 人,舱段包括“天和”核心舱、“问天”实验舱Ⅰ及“梦天”实验舱Ⅱ。
“天宫”空间站未来建设如表 35 所示,若项目进展顺利,中国届时将成为世界上唯一一个拥有独立
空间站的国家。
空间站的技术指标主要包含增压仓容积,总质量、电功率、结构尺寸、轨道参数、成员人数、数据传输率及运行寿命等。
5.2 空间飞船产业市场现状
空间飞船项目多数为国家行为,由政府投入经费并将市场大部分用于研制过程,市场化程度较弱。
5.3 空间飞船技术发展趋势
载人飞船方面,作为体现一个国家自由进出空间的水平,开发和利用空间的重要前提,载人飞船技术已经成为航天强国未来载人航天技术发展新的竞争焦点。当前各国对下一代载人飞船的研发进展如表 47所示。
根据中国空间技术研究院相关研究人员在《新一代多用途载人飞船概念研究》披露,新一代载人飞船的技术发展呈现出如下特点:
(1)适应多任务,模块化设计。
(2)较低的制造和运营成本。
(3)气动外形以钝头体为主。
(4)自身动力逃逸是提高安全性和系统性能的有效手段。
(5)采用新型材料和结构降低飞船质量。
(本报告观点及版权属于原作者,仅供参考。报告来源:中航证券)
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