Ujawniono projekt i perspektywy chińskiej stacji kosmicznej Tiangong

Jako załogowy statek kosmiczny, który znajduje się na orbicie od dłuższego czasu, stacja kosmiczna wszechstronnie ucieleśnia siłę naukową i technologiczną kraju. Chiński załogowy projekt kosmiczny został zatwierdzony w 1992 roku wraz z 3-etapowym planem strategicznym, a budowa stacji kosmicznej jest ostatecznym celem tego planu. We wrześniu 2010 roku oficjalnie powołano projekt chińskiej załogowej stacji kosmicznej. Po 11 latach nieustannych wysiłków, 29 kwietnia 2021 r. moduł podstawowy Tianhe został pomyślnie wystrzelony na orbitę przez rakietę nośną Long March-5B z miejsca startu Wenchang w Hainan. Zgodnie z planem, po 11 startach i misjach na orbicie, Chiny zakończyły montaż i rozpoczęły oficjalną eksploatację stacji kosmicznej. Wraz z ukończeniem i uruchomieniem stacji kosmicznej Tiangong Chiny staną się trzecim krajem zdolnym do samodzielnego budowania i obsługi stacji kosmicznych po Związku Radzieckim i Stanach Zjednoczonych. Podczas działania stacji kosmicznej Chiny wniosą pionierski wkład w pokojowe wykorzystanie przestrzeni kosmicznej przez ludzkość. W artykule opublikowanym niedawno w Space: Science & Technology specjaliści z Instytutu Inżynierii Systemów Statków Kosmicznych Chińskiej Akademii Technologii Kosmicznych przedstawili projekt stacji kosmicznej Tiangong, podsumowali charakterystykę techniczną stacji kosmicznej Tiangong i omówili przyszłość zastosowanie i rozwój stacji kosmicznej Tiangong.

Najpierw autorzy przedstawiają projekt schematu systemu stacji kosmicznej Tiangong. Ogólnie rzecz biorąc, stacja kosmiczna Tiangong ma konfigurację w kształcie litery T, z jednostką rdzeniową Tianhe pośrodku i dwiema jednostkami eksperymentalnymi, Wentian i Mengtian, skupionymi odpowiednio po bokach (ryc. 1). Podstawowa jednostka Tianhe składa się z 3 części: kabiny węzła, kabiny kontroli życia i kabiny zasobów. Ma całkowitą długość osiową 16,6 m i maksymalną średnicę 4,2 m, jak pokazano na rysunku 2. Jednostka eksperymentalna Wentiana składa się z 3 części: komory roboczej, przedziału śluzy i przedziału zasobów. Jego długość osiowa wynosi 17,9 m, a maksymalna średnica 4,2 m, jak pokazano na rysunku 3. Ponadto na zewnątrz jednostki umieszczono małe ramię robota, platformę pilota i konstrukcję kratownicową. Jednostka eksperymentalna Mengtiana składa się z 4 części: kabiny roboczej, kabiny śluzy ładunkowej, kabiny ładunkowej i kabiny zasobów. Ma długość osiową 17,9 m i maksymalną średnicę 4,2 m, jak pokazano na rysunku 4. Na zewnątrz kabiny ładunkowej zainstalowano dwie rozkładane platformy dla odsłoniętych ładunków, które po wystrzeleniu rozkładają się na orbicie. Ponadto stacja kosmiczna Tiangong posiada 3 otwory dokujące: przedni (głównie do dokowania załogowego statku kosmicznego i kosmicznego teleskopu Xuntian), tylny (głównie do dokowania statku towarowego) oraz promieniowy (głównie do dokowania załogowego statku kosmicznego). Jeśli chodzi o projekt funkcji systemu, układ sterowania i napędu obejmuje sterowanie momentem żyroskopowym, układ sterowania reakcją, układ tankowania paliwa i elektryczny układ napędowy Halla. System zasilania jest wyposażony w dużą powierzchnię elastycznych paneli słonecznych. Zamieszkany ekosystem posiada zarówno odnawialne, jak i nieodnawialne systemy podtrzymywania życia. Ramiona robota to duże ramię robota o 7 stopniach swobody i małe ramię robota o 7 stopniach swobody, z bogatymi czujnikami do optometrii, momentu obrotowego przegubu i siły efektora końcowego. EVA są obsługiwane zarówno przez kabinę węzłową modułu podstawowego Tianhe, jak i kabinę śluzy powietrznej modułu eksperymentalnego Wentiana. Pomieszczenia dla załogi zapewniają minimum 110 m powierzchni do aktywności³.

Następnie autorzy podsumowują charakterystykę techniczną o charakterze zaawansowanym. Ogólnie rzecz biorąc, charakterystyka techniczna stacji kosmicznej Tiangong znajduje odzwierciedlenie głównie w czterech aspektach. (1) Zaawansowana koncepcja projektowa. Chiny przyjmują ujednolicone ramy projektowe i system techniczny dla stacji kosmicznej Tiangong, zgodnie z którymi systemy GNC, zasilania, informacji, kontroli termicznej i środowiska załogowego wszystkich trzech modułów zostaną połączone w celu wspólnej pracy. A stacja kosmiczna skutecznie integruje zasoby modułów, poprawiając w ten sposób ogólną pojemność i niezawodność systemu. (2) Wysoki odsetek nowych technologii. Kosmiczne ramiona robotów, fizyczne regeneracyjne podtrzymywanie życia i elastyczne panele słoneczne o dużej powierzchni na tej stacji kosmicznej to nowe technologie zastosowane po raz pierwszy na orbicie w Chinach, z dużymi trudnościami w stosowaniu i ryzykiem rozwoju. Poza tym stacja kosmiczna Tiangong ucieleśnia wysoki stopień inteligencji zarówno na poziomie sprzętu, jak i systemu. (3) Doskonały stosunek kosztów do efektywności. Zgodnie z warunkami krajowymi Chin i praktycznymi potrzebami w zakresie kosztów budowy i korzyści wynikających z zastosowania, stacja kosmiczna Tiangong ma być średniej wielkości w stosunku do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i Mir. Co więcej, przy bardziej ekonomicznych i rozsądnych procesach budowy i eksploatacji, będzie lepszy pod pewnymi względami, takimi jak wydajność wytwarzania energii, zdolność obsługi aplikacji, metody budowy i zapotrzebowanie na renowację. (4) Bezpieczne i efektywne zakwaterowanie. Stacja kosmiczna Tiangong została zaprojektowana zgodnie z koncepcją zorientowaną na człowieka. Konstrukcja nie tylko zapewnia bezpieczeństwo i komfort załogi na orbicie, ale także skupia się na wspieraniu efektywnego wysiłku wywiadowczego załogi.