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?

FKUAV

【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

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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



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。



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



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？



根据后来的解密资料，

钻石军事空间站与MOL是两“表兄”



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



这也算是最早的积木结构空间站。



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。



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



晶体舱



自然舱



国际空间站的曙光舱。



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。



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）



礼炮4号



礼炮6号






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。



和平号核心舱



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



自由空间站的主要特征，

如桁架



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



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。



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





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，



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



82年概念的核心舱与桁架



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



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”



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



该概念赋予美系空间站另一个使命，

打造“太空船坞”





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



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



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



2，舱段承环形闭合连接





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。



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？


天宫在笑

ISS的主要结构就不是积木了？



它与和平号又有什么本质区别？

舱段丰字形和十字形？



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



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。



这图很老了，

实验舱布局后来优化了设计



机柜实物，侵删



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】