我國(guó)空間站的建設(shè)情況及其科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)想?yún)R總

1、6.我國(guó)空間站的建設(shè)情況及其科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)想空間在軌裝配技術(shù)發(fā)展歷程研究_蘆瑤對(duì)于交會(huì)對(duì)接所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，如最優(yōu)脈沖交會(huì)和有限推力最優(yōu)交會(huì)測(cè)、軌道設(shè)計(jì)、測(cè)控通信系統(tǒng)、自主交會(huì)對(duì)接測(cè)量設(shè)備、對(duì)接動(dòng)力學(xué)、軌跡安全以及交會(huì)對(duì)接仿真等，國(guó)內(nèi)研究人員進(jìn)行了深入的理論研究。1992年，中國(guó)開(kāi)始了載人航天工程，總裝備部載人航天工程辦公室成立了交會(huì)對(duì)接工程總體方案論證組，我國(guó)進(jìn)行了交會(huì)對(duì)接的總體研究，它以當(dāng)前飛船和空間實(shí)驗(yàn)室為背景。中國(guó)空間技術(shù)研究院、上海航天技術(shù)研究院、國(guó)防科大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大、西北工業(yè)大學(xué)等單位對(duì)交會(huì)對(duì)接技術(shù)進(jìn)行了更為細(xì)致的研究，取得了面向工程實(shí)用的一系列研究成果。國(guó)內(nèi)的現(xiàn)

2、階段的研究現(xiàn)狀是，國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)對(duì)空間在軌裝配技術(shù)及應(yīng)用前景進(jìn)行探討論證。國(guó)內(nèi)多家單位對(duì)空間在軌組裝與維護(hù)、空間裝配技術(shù)開(kāi)展了相關(guān)研究。鑒于現(xiàn)階段我國(guó)航天的實(shí)際情況，研究工作主要集中于空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)、在軌模塊組件更換、在軌釋放與發(fā)射等相關(guān)技術(shù)的研究上取得了一定的成果，并在工程實(shí)踐中有所突破。為我國(guó)即將組建的空間站打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。導(dǎo)航是控制（GNC）系統(tǒng)的重要組成部分，西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院給出了導(dǎo)航系統(tǒng)總體方案并設(shè)計(jì)了導(dǎo)航工作模式。構(gòu)建了在軌服務(wù)航天器導(dǎo)航仿真系統(tǒng)的總體框架，分析了OSS導(dǎo)航仿真系統(tǒng)組成及仿真支撐環(huán)境，基于MATLAB/RTW仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)了OSS導(dǎo)航數(shù)字仿真軟件。對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)間

3、同步術(shù)、導(dǎo)航模式切換技術(shù)、推力分配算法等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。為在軌裝配的控制導(dǎo)航技術(shù)提供了新的仿真平臺(tái)。交會(huì)對(duì)接是空間在軌裝配的決定性環(huán)節(jié)，此項(xiàng)任務(wù)的成敗關(guān)系到整個(gè)裝配任務(wù)的成敗。在交會(huì)技術(shù)方面中國(guó)長(zhǎng)沙的國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)楊樂(lè)平教授從Hill方程出發(fā)，組合基本相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提出了四種接近策略,并得出異面接近策略可以節(jié)省大量推進(jìn)劑，但應(yīng)用范圍受到限制；3盤旋接近、全向接近和共軌接近等策略具有較廣的應(yīng)用范圍，國(guó)防科技大學(xué)孫平從黎卡提方程出發(fā)，設(shè)計(jì)出新型的濾波模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飛行器更高精度的相對(duì)狀態(tài)確定；7在對(duì)接技術(shù)方面，上海航天技術(shù)研究院設(shè)計(jì)出一體周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)，使名義上的主動(dòng)對(duì)接飛行器和被動(dòng)對(duì)接飛行器無(wú)

4、主被動(dòng)之分，從而提高的對(duì)接的可靠性；8北京理工大學(xué)王東傳等人對(duì)對(duì)接捕獲段的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了研究，對(duì)此階段的動(dòng)力學(xué)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了全面的描述，為對(duì)接機(jī)構(gòu)的緩沖設(shè)計(jì)做出了基礎(chǔ)性研究工作；9中國(guó)空間技術(shù)研究院針對(duì)先進(jìn)而復(fù)雜的異體同構(gòu)周邊式對(duì)接機(jī)構(gòu)，運(yùn)用矢量力學(xué)方法和粘彈性理論，建立了航天器空間對(duì)接接觸撞擊過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型，給出了接觸撞擊載荷顯示表達(dá)式，并結(jié)合工程問(wèn)題算例進(jìn)行了初步打靶計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，取得了較為滿意的統(tǒng)計(jì)結(jié)果空間裝配技術(shù)的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是機(jī)械臂技術(shù)，通過(guò)機(jī)械臂的協(xié)助可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備在空間站等大型飛行的裝配、維護(hù)等工作。楊慶、稅海濤、唐亞峰等人采用上位機(jī)和下位機(jī)的控制結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的微型機(jī)械臂的設(shè)計(jì)；11

5、潘博、孫京、于登云等人利用PD控制器實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂關(guān)節(jié)電機(jī)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)；12南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，以在軌服務(wù)自由漂浮雙臂空間機(jī)器人為研究對(duì)象空間機(jī)器人模型進(jìn)行了符號(hào)推導(dǎo)建模，分析并解決了利用該方法進(jìn)行慣量參數(shù)辨識(shí)過(guò)程中的線性方程組奇異性問(wèn)題，研究了機(jī)器人的各類參數(shù)對(duì)辨識(shí)研究的影響，并通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了參數(shù)辨識(shí)方法的可行性和有效性，以上工作為我國(guó)空間機(jī)械臂的進(jìn)一步發(fā)展提供了理論支持。空間在軌裝配過(guò)程中裝配序列也是其中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)崔乃剛教授、郭繼峰副教授利用了連接矩陣與分層規(guī)劃的思想，實(shí)現(xiàn)了空間桁架結(jié)構(gòu)的裝配序列；14北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所的王奇，陳金明研究員，對(duì)大型空間接受的設(shè)

6、計(jì)及在軌組裝的地面模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了相關(guān)研究。15為我國(guó)及即將展開(kāi)的空間在軌裝配技術(shù)提供了一定的理論基礎(chǔ)。中國(guó)自主空間站_回顧_猜想與展望_廣林星云中國(guó)空間站工程的戰(zhàn)略目標(biāo)2020年前后，建成和運(yùn)營(yíng)近地空間站，使我國(guó)成為獨(dú)立掌握近地空間長(zhǎng)期載人飛行技術(shù)，具備長(zhǎng)期開(kāi)展近地空間、有人參與科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)和綜合開(kāi)發(fā)利用太空資源能力的國(guó)家。中國(guó)空間站特征2018年左右發(fā)射包括核心艙、實(shí)驗(yàn)艙I和實(shí)驗(yàn)艙II,通過(guò)交會(huì)對(duì)接和艙體轉(zhuǎn)位組裝構(gòu)成空間站基本構(gòu)型。設(shè)計(jì)壽命10年,并有通過(guò)維護(hù)維修延長(zhǎng)使用壽命的能力。額定乘員3人,可以適應(yīng)2人或無(wú)人值守飛行,最大可達(dá)6人核心艙和實(shí)驗(yàn)艙1、11由長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭在海南發(fā)射場(chǎng)發(fā)

7、射。載人飛船航天員乘組和部分物資的天地往返運(yùn)輸。由長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭在酒泉航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射貨運(yùn)飛船預(yù)計(jì)2015年左右首飛。運(yùn)輸補(bǔ)給物質(zhì)，下行銷毀廢棄物。由長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭在海南航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。第一步，發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，開(kāi)展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；第二步，突破航天員出艙活動(dòng)技術(shù)、空間飛行器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，發(fā)射空間實(shí)驗(yàn)室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問(wèn)題；第三步，建造20噸級(jí)的空間站，解決有較大規(guī)模的、長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用問(wèn)題。中國(guó)載人航天的發(fā)展方向?qū)嶋H與美蘇的先期探索一脈相承。根據(jù)規(guī)劃，“三步走”戰(zhàn)略的第二步是突破載人飛船和空間飛行器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，發(fā)射短期有人照

8、料的空間實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行一定規(guī)模的空間應(yīng)用。這一階段將掌握航天器交會(huì)對(duì)接技術(shù)，突破航天員中期駐留、航天器低軌道長(zhǎng)期自主飛行、貨運(yùn)飛船補(bǔ)給等關(guān)鍵技術(shù)，還將為未來(lái)的大型空間站驗(yàn)證再生式生命保障系統(tǒng)的技術(shù)。這其中，交會(huì)對(duì)接技術(shù)的突破和驗(yàn)證已由神舟八號(hào)、神舟九號(hào)和神舟十號(hào)飛船的3次飛行任務(wù)完成，接下來(lái)需要掌握貨運(yùn)飛船補(bǔ)給、燃料在軌補(bǔ)加、再生生命保障等技術(shù)，并開(kāi)展一定規(guī)模的空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)。而這些任務(wù)順理成章地留給了真正的空間實(shí)驗(yàn)室天宮二號(hào)。未來(lái)的空間實(shí)驗(yàn)室僅有天宮二號(hào)一個(gè)，將于2016年前后發(fā)射，期間將用貨運(yùn)飛船驗(yàn)證燃料在軌補(bǔ)加技術(shù)。在天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)完成后，我國(guó)就將進(jìn)入空間站的建設(shè)階段?？臻g站結(jié)構(gòu)最初

9、，中國(guó)未來(lái)空間站由三個(gè)艙段組建而成：帶有節(jié)點(diǎn)艙的核心艙、與節(jié)點(diǎn)艙左側(cè)接口對(duì)接的I號(hào)實(shí)驗(yàn)艙，以及與右側(cè)接口對(duì)接的II號(hào)實(shí)驗(yàn)艙。節(jié)點(diǎn)艙正前方的接口用來(lái)對(duì)接“神舟”載人飛船，核心艙后部的接口用于對(duì)接貨運(yùn)飛船。每個(gè)艙段都帶有自己獨(dú)立的太陽(yáng)能帆板，空間站全重約60噸。這樣一種空間站結(jié)構(gòu)類似于縮小版的蘇聯(lián)“和平號(hào)”空間站（“和平號(hào)”全重約為130噸），是典型的“積木式”架構(gòu)，每個(gè)艙段都擁有獨(dú)立的能源和動(dòng)力系統(tǒng)，分別由火箭發(fā)射升空，再經(jīng)交會(huì)對(duì)接組合。與國(guó)際空間站通過(guò)航天飛機(jī)構(gòu)建所花費(fèi)的巨額資金以及漫長(zhǎng)的建設(shè)周期相比，此種空間站構(gòu)型只需未來(lái)的“長(zhǎng)征五號(hào)”大推力火箭發(fā)射3次即可建成，成本低，周期短，效率高。但這

10、種構(gòu)型也難免繼承“和平號(hào)”的缺點(diǎn)：各個(gè)艙段組成整體后功能嚴(yán)重冗余，很難進(jìn)行電力的合理調(diào)配；不僅如此，不同艙段的太陽(yáng)能電池還互相遮擋，由此造成可觀的電力損失。相比“和平號(hào)”空間站的“積木式”架構(gòu)，國(guó)際空間站則采用了“積木桁架”的方式。最初的增壓艙段由火箭發(fā)射升空并組成“積木式”構(gòu)型，部分艙段還帶有獨(dú)立的太陽(yáng)能帆板；后期則由美國(guó)航天飛機(jī)將桁架組件和另一些增壓艙段攜帶升空并完成組裝，這些艙段精簡(jiǎn)了能源和動(dòng)力系統(tǒng)，功能更加緊湊，但也必須依賴航天飛機(jī)運(yùn)送和組裝。桁架上則裝有統(tǒng)一的能源和散熱系統(tǒng)，包括8組巨大的太陽(yáng)能帆板，以及一些外部實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。桁架式結(jié)構(gòu)能更好地滿足空間站的電力供應(yīng)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的掛載需求，還

11、可對(duì)各個(gè)艙段的電力進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，這種能力在某一部分太陽(yáng)帆板出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)顯得尤為重要。由于國(guó)際空間站是多國(guó)合作的產(chǎn)物，需要充分滿足各成員國(guó)的需求，因此空間站的結(jié)構(gòu)也變得極端復(fù)雜，總重達(dá)到400噸，是人類有史以來(lái)組建的最龐大、耗資最巨的航天器。2013年3月，中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平在我國(guó)空間站工程總體構(gòu)想一文中，深入詳細(xì)地介紹了中國(guó)未來(lái)的空間站計(jì)劃。在此文中，未來(lái)空間站的結(jié)構(gòu)相比先前發(fā)生了顯著的變化：空間站仍為三個(gè)艙段組成，但在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的末端增設(shè)了由“局部桁架”結(jié)構(gòu)支撐的大型柔性太陽(yáng)能帆板，同時(shí)核心艙留有自帶的太陽(yáng)能帆板。這樣的構(gòu)型充分吸取了國(guó)際空間站的長(zhǎng)處，徹底解決了原有空間站構(gòu)型電力不

12、足的問(wèn)題，同時(shí)也避免了航天飛機(jī)的使用，兩段“局部桁架”上的大型太陽(yáng)能帆板可利用二次展開(kāi)技術(shù)來(lái)安裝?？臻g站基本構(gòu)型為T字型，重約90噸，自2020年前后開(kāi)始建設(shè)，并在軌運(yùn)行10年以上。不僅如此，周建平還透露了一些有關(guān)未來(lái)空間站的其他細(xì)節(jié)。未來(lái)空間站核心艙的節(jié)點(diǎn)艙對(duì)天方向的接口在最初階段用作出艙活動(dòng)的出艙口，后期的專用氣閘艙設(shè)在I號(hào)實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，節(jié)點(diǎn)艙兼做備份氣閘艙。II號(hào)實(shí)驗(yàn)艙則包含設(shè)有多波段巡天望遠(yuǎn)鏡的非密封艙。在空間站的運(yùn)營(yíng)階段，還可能發(fā)射另一個(gè)帶有節(jié)點(diǎn)艙的核心艙進(jìn)行前向?qū)?，形成十字型的擴(kuò)展構(gòu)型。這個(gè)新的核心艙還可能對(duì)接另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，組成重約180噸的最大擴(kuò)展構(gòu)型。在最大擴(kuò)展構(gòu)型中，原有核心

13、艙自帶的太陽(yáng)能帆板將移至“局部桁架”的末端，空出的位置用于掛載外部實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。空間站將采用電推技術(shù)維持軌道，各艙段電源并網(wǎng)統(tǒng)一供電。中國(guó)空間站揭秘_李鵬根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，只有具備了20噸以上運(yùn)載能力的火箭，才有資格發(fā)射核心艙，但是目前，中國(guó)火箭最大運(yùn)載能力只有10噸，不僅無(wú)法將體積更大、重量更重的空間站發(fā)射升空，也滿足不了空間實(shí)驗(yàn)室物資的運(yùn)輸要求。為此，目前我國(guó)正在研制運(yùn)載能力達(dá)到25噸的大推力火箭“長(zhǎng)征五號(hào)”。我國(guó)空間站工程總體構(gòu)想周建平我國(guó)空間站包括核心艙、實(shí)驗(yàn)艙I和實(shí)驗(yàn)艙II,通過(guò)交會(huì)對(duì)接和艙體轉(zhuǎn)位組裝構(gòu)成空間站基本構(gòu)型。運(yùn)行軌道為傾角42-43高度340-450km的近圓軌道.。設(shè)計(jì)壽命10年,

14、并具有通過(guò)維護(hù)維修延長(zhǎng)使用壽命的能力,額定乘員3人,可以適應(yīng)2人或無(wú)人值守飛行e建造期間,航天員乘組采用間斷方式訪問(wèn)空間站；建造完成后,采用乘組輪換方式,實(shí)現(xiàn)航天員長(zhǎng)期連續(xù)在軌生活和工作,輪換時(shí)最大可達(dá),6人e%&!空間站基本方案（1）總體構(gòu)型采用水平對(duì)稱T形構(gòu)型作為空間站三艙組合體基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有艙段均位于組合體當(dāng)?shù)厮矫鎯?nèi)，空間站核心艙前端指向飛行方向，核心艙前端設(shè)置節(jié)點(diǎn)艙，節(jié)點(diǎn)艙對(duì)地方向和軸向前端各設(shè)置1個(gè)對(duì)接口用于載人飛船與空間站對(duì)接和?？?。在核心艙后端軸向設(shè)置1個(gè)對(duì)接口用于貨運(yùn)飛船對(duì)接和?？俊９?jié)點(diǎn)艙左右方向各設(shè)置1個(gè)停泊口，分別用于實(shí)驗(yàn)艙I和實(shí)驗(yàn)艙II的長(zhǎng)期停靠，對(duì)天方向設(shè)置供出艙

15、活動(dòng)用的出艙口。以核心艙為主，統(tǒng)一控制和管理空間站組合體。核心艙的節(jié)點(diǎn)艙在空間站建造初期和技術(shù)驗(yàn)證階段兼做氣閘艙，在空間站建造完成后，用做備份氣閘艙。以核心艙的密封艙為主配置航天員生活設(shè)施。核心艙還具有一定的有效載荷實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shí)驗(yàn)艙主要用于從事空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、空間應(yīng)用和空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)艙I由密封艙、氣閘艙和資源艙構(gòu)成。密封艙除科學(xué)實(shí)驗(yàn)外，還用于存放航天員消耗品和補(bǔ)給貨物，備份空間站核心艙部分平臺(tái)功能。實(shí)驗(yàn)艙II由密封艙、多功能巡天光學(xué)設(shè)施非密封艙和資源艙構(gòu)成。（）空間站建造空間站三艙基本構(gòu)型采用對(duì)接和轉(zhuǎn)位的方式完成建造。首先，實(shí)驗(yàn)艙對(duì)接于核心艙節(jié)點(diǎn)艙的軸向端口，然后通過(guò)艙段轉(zhuǎn)位操作，將其轉(zhuǎn)移到

16、節(jié)點(diǎn)艙II、W象限，與節(jié)點(diǎn)艙剛性連接，構(gòu)成三艙基本構(gòu)型e實(shí)驗(yàn)艙I和II配置交會(huì)測(cè)量設(shè)備、主動(dòng)式對(duì)接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。核心艙節(jié)點(diǎn)艙配置被動(dòng)式對(duì)接機(jī)構(gòu)和供艙段轉(zhuǎn)位用的基座，轉(zhuǎn)位過(guò)程包括艙段分離、轉(zhuǎn)位、再對(duì)接三個(gè)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位主要采用轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，也可由機(jī)械臂操作完成。在沒(méi)有類似航天飛機(jī)的大型運(yùn)輸工具情況下，利用艙段交會(huì)對(duì)接和平面轉(zhuǎn)位方式完成積木加局部桁架混合構(gòu)型大型空間站的組裝建造，在貨運(yùn)飛船、航天員和機(jī)械臂支持下，可完成類似國(guó)際空間站的復(fù)雜艙外建造和操作活動(dòng)。我國(guó)空間站總體構(gòu)型和建造模式區(qū)別于和平號(hào)空間站和國(guó)際空間站，具有顯著的中國(guó)特色，是一種創(chuàng)新的發(fā)展思路，是大型空間設(shè)施建設(shè)的更為經(jīng)濟(jì)、合理的

17、建造方式。（%）空間站環(huán)境控制和生命保障采用再生生命保障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源再生利用。再生生命保障系統(tǒng)包括電解制氧、再生式二氧化碳去除、微量有害氣體再生式吸收、冷凝水收集與處理、尿液收集與處理等設(shè)備。統(tǒng)一由核心艙進(jìn)行密封艙氣體成分、壓力、溫濕度控制，以及水回收管理、微生物控制和廢棄物管理。配置一定數(shù)量非再生生保物品，供應(yīng)急情況下保障維修時(shí)使用。再生生保技術(shù)將較好地實(shí)現(xiàn)資源再生利用，大幅降低貨運(yùn)保障需求。我國(guó)空間站資源再生利用水平要達(dá)到與國(guó)際空間站相當(dāng)?shù)募夹g(shù)水平?？臻g站運(yùn)營(yíng)期間，還將發(fā)展二氧化碳還原技術(shù)和其它生活垃圾處理和再利用技術(shù)，進(jìn)一步提高物資再生循環(huán)利用水平和效率。遠(yuǎn)期還將研究受控生保技術(shù)，探索

18、更先進(jìn)的資源循環(huán)利用技術(shù)，為載人深空探測(cè)和建立月球和火星基地儲(chǔ)備技術(shù)。（!）空間站電源空間站電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須確保供電可靠、安全和長(zhǎng)壽命，并為開(kāi)展多領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)提供比較充足的供電支持，還具有一定的冗余能力。空間站電源系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)換效率30以上的三結(jié)砷化鎵電池片以及先進(jìn)的鋰蓄能電池.核心艙采用單自由度柔性太陽(yáng)電池帆板，提供核心艙單艙飛行時(shí)的能源供應(yīng)，實(shí)驗(yàn)艙采用兩自由度柔性太陽(yáng)電池帆板，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)日定向。太陽(yáng)電池帆板可維修和更換?？臻g站各艙之間電源并網(wǎng)，統(tǒng)一供電，并向?？康妮d人飛船和貨運(yùn)飛船提供一定功率的電能。采用100V全調(diào)節(jié)母線體制，具備獨(dú)立運(yùn)行和組合體并網(wǎng)運(yùn)行兩種工作模式。電源系統(tǒng)設(shè)

19、計(jì)難點(diǎn)在于需要綜合考慮發(fā)電效率U艙段構(gòu)型U運(yùn)輸條件、飛行姿態(tài)與控制、遮擋效應(yīng)、維修更換、長(zhǎng)壽命、高可靠等復(fù)雜因素，是空間站方案設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。充分利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代能源技術(shù)的最新成果，我國(guó)空間站電源系統(tǒng)的綜合性能和效率指標(biāo)將超過(guò)其它空間站。（）空間站動(dòng)力與控制采用控制力矩陀螺為主，噴氣控制為輔的控制方式進(jìn)行空間站姿態(tài)控制，空間站姿態(tài)穩(wěn)定度指標(biāo)為0.005/s根據(jù)不同的構(gòu)型，采用慣性飛行、力矩平衡飛行和對(duì)地定向飛行三種姿控方案，減少噴氣卸載導(dǎo)致的推進(jìn)劑消耗。建造完成后的正常構(gòu)型狀態(tài)下，姿態(tài)控制不消耗推進(jìn)劑。空間站發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)一配置設(shè)計(jì)，協(xié)同工作，綜合利用各艙段以及?？控涍\(yùn)飛船的動(dòng)力系統(tǒng)，提

20、高動(dòng)力系統(tǒng)冗余度、可靠性和壽命。首次在空間站上采用電推進(jìn)技術(shù)，補(bǔ)償大氣阻力的影響，大幅降低軌道維持的推進(jìn)劑補(bǔ)給需求。采用先進(jìn)的交會(huì)控制技術(shù)和實(shí)驗(yàn)艙電源二次展開(kāi)技術(shù)，解決安裝大面積太陽(yáng)電池帆板的實(shí)驗(yàn)艙近距離交會(huì)控制問(wèn)題。+）空間站信息系統(tǒng)采用當(dāng)代信息技術(shù)的最新成果，統(tǒng)一構(gòu)建空間站信息系統(tǒng)e根據(jù)信息來(lái)源、種類分類管理。設(shè)置系統(tǒng)網(wǎng)、通信網(wǎng)和載荷網(wǎng)?？臻g站艙內(nèi)、艙外均配置無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)，提高航天員生活、工作的通信保障支持能力和對(duì)艙內(nèi)艙外狀態(tài)的感知能力。利用信息并網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行空間站各艙段及來(lái)訪航天器的信息管理與共享，以及利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行冗余重構(gòu)?？臻g站信息傳輸與測(cè)控采用天地一體化設(shè)計(jì)，對(duì)

21、地鏈路采用S頻段統(tǒng)一載波（USB）測(cè)控體制。各艙段測(cè)控通信設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度，在各種飛行姿態(tài)下，均可保障測(cè)控通信覆蓋率，提高天地通信和數(shù)據(jù)傳輸能力和效率，提高天地交互能力。設(shè)計(jì)自主健康管理系統(tǒng)，提高空間站健康管理水平，降低航天員站務(wù)管理和地面運(yùn)營(yíng)管理工作負(fù)荷。（/）空間站出艙活動(dòng)和艙外操作在神舟七號(hào)出艙活動(dòng)艙外服技術(shù)基礎(chǔ)上，研制新一代飛天艙外服，提高環(huán)控、電源、通信保障能力、航天員操作作業(yè)工效和艙外持續(xù)工作時(shí)間，提高可靠性和安全性，以全面滿足空間站建造、維修維護(hù)的需求。艙外航天服支持航天員艙外工作能力與國(guó)際空間站艙外航天服相當(dāng)。核心艙配置大型機(jī)械臂1個(gè)，實(shí)驗(yàn)艙配置小型機(jī)械臂1個(gè)。兩個(gè)機(jī)械臂可獨(dú)立或協(xié)

22、同工作，也可組合為一個(gè)機(jī)械臂，擴(kuò)大作業(yè)范圍。機(jī)械臂可完成艙段捕獲、轉(zhuǎn)移、設(shè)備安裝、維修、更換、載荷操作、航天員輔助轉(zhuǎn)移及艙外狀態(tài)監(jiān)視等任務(wù)。此外，還配置有專門用于艙段轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。艙外服、氣閘艙、機(jī)械臂、艙外操作工具和出艙活動(dòng)輔助設(shè)備等，共同支持航天員完成艙外移動(dòng)、建造、操作、維護(hù)維修等任務(wù)，保障人在空間作用的充分發(fā)揮。在航天員、機(jī)械臂、艙外服以及貨運(yùn)飛船支持下，可達(dá)到與國(guó)際空間站相類似的復(fù)雜空間操作能力，可完成如艙段捕獲轉(zhuǎn)移、帆板轉(zhuǎn)移安裝、艙外載荷和設(shè)備的維修和安裝等復(fù)雜艙外建造任務(wù)。（0）航天員生活與工作保障空間站是航天員在太空長(zhǎng)期生活與工作的場(chǎng)所，也是研究保障人在太空長(zhǎng)期健康生活和有效

23、工作的最佳平臺(tái)。本著“以人為本”的理念，充分考慮聲、光、電、熱、輻射、氣體等空間環(huán)境，以及工效、心理、美學(xué)因素的影響，空間站要為航天員提供宜居的生活環(huán)境，配置豐富的鍛煉、娛樂(lè)設(shè)施和醫(yī)監(jiān)醫(yī)保手段，提供全面的醫(yī)學(xué)監(jiān)督和醫(yī)學(xué)保障，保障航天員長(zhǎng)期健康生活和有效工作。空間站配置3名乘員長(zhǎng)期生活設(shè)施，并提供輪換期$名航天員臨時(shí)生活設(shè)施，包括飲水就餐U個(gè)人衛(wèi)生U排泄物和生活垃圾收集處理等，航天員自由活動(dòng)空間約90m3。密封艙內(nèi)氣體環(huán)境采用與地面相同的氧氮混合氣體和壓力體制，采用降噪與隔音設(shè)計(jì)降低艙內(nèi)噪音，航天員工作和生活區(qū)的噪聲環(huán)境按優(yōu)于和平號(hào)空間站和國(guó)際空間站噪聲環(huán)境設(shè)計(jì)和控制。采用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，空間站為航天員提供便利、可靠、自動(dòng)化程度高的顯示、照明、報(bào)警和操作設(shè)施配置各種工具、限位、定位裝置和天地交互手段，保障航天員高效工作，完成站務(wù)管理、建造、維護(hù)維修物資轉(zhuǎn)移