趣读 空间技术大揭秘:天空二号与外面那些“妖艳的贱货”有何不同?
【编者】20多年前
,当国际空间站还在筹备期时,
我国就一直努力申请加入该计划,
却被美国以各种理由拒绝。
中国被逼无奈,
只能白手起家,
以一己之力建设自己的空间站。
到2020年我国将建成自己的空间站,
而届时国际空间站将面临退役,
我国将可能成为唯一拥有空间站的国家。
谢谢你们当年的不收之恩,
最终把中国逼成现在很霸气的样子!
本文转载自知乎，作者方遥
转载请联系作者获得授权
空间站划代这事儿，
说实话挺扯淡的……
和载人飞船的划代一样扯淡……
如果非要划代的话，
要分成两个部分
美系是两代，四个型号；
苏俄系是两代半，三个型号。
载人空间站这东西，
最先出现绘图板上的是联盟R，
算是天宫一号的远房表亲
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但这项目因为各种原因，
一直没有走下绘图板，
更加谈不上进入研制程序，
后来仅在联盟7K9K11K载人登月方案中
还过一次魂。
这就所谓苏俄系两代半三个型号中的
第一代唯一一种型号。
去掉那些理想派，
载人空间站概念来自载人侦察卫星。
首先对此大投资的是美国空军
美国空军1965年提出的MOL项目
这引燃了载人空间站竞赛的导火索。
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这东西另一个名字是KH-10，
KH-9大鸟的后继型号，
KH-11锁眼的大哥。
这玩意儿特别的不纯洁，
设计也堪称奇葩，
作为一个整体发射，
入轨后
宇航员打开双子座飞船热盾上的舱门
然后进入加压舱内操作相机
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美国的小动作自然受到苏联的注意，
1965年8月苏联做出决议，
继续加强在军事载人航天领域的投入。
由于MOL项目进展过于迅速，
受限于飞船及对接技术的不成熟，
联盟R的星辰军事空间站方案黯然退场。
接下来，
伟大的礼炮/钻石时代到来，
所谓“第二代”的两种型号的肇始。
谁说单对接口就不能搭积木？
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根据后来的解密资料，
钻石军事空间站与MOL是两“表兄”
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钻石空间站的本体OPS，
主要载荷是那个大相机。
这是DOS的始祖，
虽然没发射过几次
钻石空间站的功能货舱
采用了屁股向前（略污）的对接方式
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这也算是最早的积木结构空间站。
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得益于质子火箭的运载能力，
钻石可以携带复杂的侦察设备，
包括能够跟踪美军航母的大功率雷达。
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这图是钻石T，
1967年8月14日，
苏联发布了联合命令，
批准了“钻石”站复合体
并规定了最终的进度表。
钻石空间站的功能货舱FGB
演化为苏俄空间站组成部分
以下是部分代表作
包括和平号空间站的量子2舱
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晶体舱
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自然舱
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国际空间站的曙光舱。
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其特征是主对接口后部呈纺锤形，
周围布置轨道机动发动机。
而返回舱仅有两次未经证实的发射，
为“宇宙”1686和“宇宙”1443，
礼炮7号与DOS-6对接过。
1969年阿波罗11号任务后，
苏联为在航天项目的竞赛，
决定在1971年之前
发射人类第一艘载人空间站，
但切洛梅“钻石”远未达到进度。
于是……
机械制造中央试验设计局
提出了一种“冒险”的方案：
他们将切洛梅“钻石”站的几个壳体
移交给机械制造中央试验设计局，
然后他们可以将“联盟”载人飞船的
电子系统与制导系统安装到钻石上，
这就是“长久轨道站”(DOS)项目。
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DOS项目的直接结果是礼炮1空间站，
在后续发展中，
DOS先后打通了舱段前后通道
（礼炮4号到7号）
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礼炮4号
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礼炮6号
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礼炮7号（FGB：老子终于上天啦）
加装了节点舱，
和平号与国际空间站的核心舱，
核心舱代号为DOS-7与DOS-8。
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和平号核心舱
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国际空间站核心舱星辰舱
什么？
你问怎么没有礼炮2和礼炮3？
这俩货是钻石，
上面的OPS里找。
无论DOS还是FGB，
其技术脉络都是一脉相承的，
其打通加压舱不算全新一代产品，
只能算为“一代半”，
甚至一代半也很难说得通，
FGB的三种构型甚至是同时发展的。
至于美系……
由于阿波罗计划巨大的牵引作用，
传输型侦察卫星的优势越发突出，
1969年MOL被取消了，
天空实验室和自由空间站故事太多，
一时半会儿实在写不完……
这之前先完善一下前面的内容
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关于天空实验室，
这里没什么要补充的。
但是需要记住一点，
在天空实验室三次任务完成之时，
苏联甚至还没一艘空间站
完全完成飞行任务
关于空间站的演进，
实际上有一个很好的案例。
与礼炮及其衍生品DOS不同，
美国的空间站计划一波三折，
屡次从头开始，
这可作一个近乎完美的回答。
1972年
在天空实验室还没结束之时，
NASA就在规划新一代空间站，
也就是Modular Station项目，
期间的方案异常脑洞大开
包括使用航天飞机辅助运营
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自由空间站的主要特征，
如桁架
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希望舱的半开放布局，
都可在这一系列预研中找到原型
到了1975年，
项目已经演化成了AMSS
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随后的1979年，
Space Operations Center成型，
大致的方案是，
航天飞机在永久性空间站维护。
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该操作中心现在看来也很完美，
借助桁架系统与多层舱段，
任一舱段都可在轨替换，
初具永久性空间站概念的要义
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这是1981年的概念研究，
此时的节点舱是
两长度较大的小直径舱段，
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1982年节点舱设计被优化，
初具口字形，
在满足在轨更换舱段的前提下
降低了结构复杂性
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82年概念的核心舱与桁架
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1982年后期的方案，
注意对接口仍然是APAS，
但是节点舱设计已经不断成熟了
到了80年代，
与上面一系列预研的同时期，
NASA开启了Science and Applications Manned Space Platform项目，
计划作一个永久的航天飞机实验舱
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该项目是自由号空间站的先导，
但最初只是想搞一个5亿美元成本的
“小成本太空实验室”
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完整的SAMSP包括一个LEO轨道站，
一个SSO轨道站，
以及附属的同轨光学/雷达遥感卫星
这个概念马上要由中国完成了…
这期间NASA走了些弯路，
他们试图基于空间站建设太空电站
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该概念赋予美系空间站另一个使命，
打造“太空船坞”
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于是1985年后的空间站设计中，
桁架开始不仅仅负责舱段的承力，
也开始作为太空船坞的一部分。
但NASA的空间站设计开始急剧膨胀，
加压舱结构从口字形发展为日字型
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巨大的日字型桁架可以搭载各种物质
同时膨胀的体积也带来成本剧增，
而自由世界空间站计划由此诞生
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桁架式空间站从未走下绘图板！
桁架式空间站从未走下绘图板！！
桁架式空间站从未走下绘图板！！！
重要的事情说三遍。
桁架式空间站的主要特征：
1，桁架承力，悬挂舱段
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2，舱段承环形闭合连接
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这一切，
都是为了空间站的永久性建设，
或者说为了永久性空间站。
冷战后，自由空间站被冻结，
NASA忍痛割爱后留下弗雷德号，
这是ISS欧美方面的贡献。
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弗雷德在体积和功能上极大的缩水，
但最重要的特征仍然存在，
桁架承力、闭合舱段。
至于ISS，他配姓桁架？
他的桁架是干什么的呢？
支撑太阳能帆板？
防止太阳能帆板相互遮掩？
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天宫在笑
ISS的主要结构就不是积木了？
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它与和平号又有什么本质区别？
舱段丰字形和十字形？
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ISS也配姓桁架？
ISS的先进性不在半桁架结构上，
那么在哪里呢？
相比和平号，
ISS最大的优势实际上在于两点:
标准化机柜与集中供电
标准化机柜是弗雷德空间站
留给国际空间站最大也是最重要的遗产，
这种设计就像PC的主板一样，
制定了标准供电、
数据与结构接口，
任意机柜可更换，
配合CBM对接口，
甚至可实现在轨更换科研机柜、
增设维生机柜
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集中供电极大简化了空间站舱段的设计，
提高了供电系统的可靠性。
这两点也被我国空间站项目所借鉴，
天宫2号就搭载了
两个未来中国空间站的标准机柜。
虽然未来中国的空间站
受限于APAS对接口的直径限制
无法整体更换机柜，
但机柜的载荷却是可在轨更换的。
天宫空间站还可由天舟货运飞船
开放式布局版运输6吨级小型实验舱，
用来弥补无法在轨增设机柜的缺陷。
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这图很老了，
实验舱布局后来优化了设计
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机柜实物，侵删
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一堆PPT，
放一张示意一下
整体来说，
天宫空间站的设计
充分参考了和平号与国际空间站。
其核心舱对DOS虽有借鉴
但却又完全不同，
实验舱完全摒弃了
低效且空间狭窄的FGB模式。
【感谢作者授权发布】
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