我国建成的首个空间站有什么独特优势？ _空间站

优势1：在轨姿态控制首次采用电推进辅助，更为先进！

空间站由于运行在近地轨道，是有微弱的空气阻力的，需要经常性的推进调整轨道位置，中国的天宫号空间站首开先河，使用了 LHT-100 型霍尔电推系统作为在轨辅助推进装置。

文章插图

霍尔电推系统费效比好，比冲高， LHT-100 型由兰州空间技术物理研究所研制，比冲1600秒（传统的化学火箭发动机只有300多秒），单台功率1536W ，推力达到83毫牛，综合效能达48% ，性能指标居国际前列；根据2014年的设计方案，天宫号空间站一共配置了4台，其中2台作为备份（2台工作就够用了）。

霍尔电推系统工作寿命长， LHT-100 设计在轨服役时间长达10年，采用模块化结构，更换简单易维护。

文章插图

燃料采用氙气，燃料相比之下消耗少，模拟评估对比化学推进可将燃料补给量从每年 2 吨降低到 400 千克，这样每年发射1艘天舟飞船即可满足补给需求。（和平号或是国际空间站需要每年 4 艘进步号飞船）

【我国建成的首个空间站有什么独特优势？】

优势2：电源系统综合性能超过国际空间站

文章插图

同样都是采用太阳能电池板供电，重约60多吨的天宫号空间站其产电功率却与重达419吨的国际空间站不相上下。天宫号空间站最显眼的莫过于在2个实验舱桁架上的4块巨长的太阳能电池板。采用的是二次展开的双自由度大型柔性太阳翼。

文章插图

覆盖材料采用的是高效率砷化镓，光电转换效率可达30%（理论上最高可达50%），单个大型太阳翼面积 100 平方米，可以提供至少 20 千瓦的电能，两个实验舱安装的 4 个太阳翼可提供 80 千瓦电力，加上核心舱上的一共达到了100千瓦。

而国际空间站的太阳能电池是硅，最高光电转换效率，耐温性都不及砷化镓，根据资料，国际空间站的硅太阳能电池板达到了1500平米，巨大的面积和重量提升了建造和运营的成本，降低了效能。

储电方面天宫号空间站采用的是锂电池，而国际空间站也是在2016年才换上的，早期用的是镍氢电池。

优势3：身材小功能新，更便宜更实惠

文章插图

国际空间站的建设运营费用极高， 20年来总费用超过了2000亿美元！建造中必须使用航天飞机带东西上天，然而航天飞机极其昂贵，平均每一次任务15亿美元，同时每年单美国就需要花费15亿美元预算在国际空间站，这个价格基本足够中国完成嫦娥探月工程。

咱们中国人办事一向精打细算，特别是在大项目上，花最少的钱办最好的事，无论是嫦娥计划、核聚变项目，还是现在的中国空间站，都体现了很高的效费比。随着电子设备、自动控制、新材料等科学技术的不断发展，我们的空间站是具有后发优势的。

文章插图

我们的天宫号空间站虽然只有60吨左右，但别看它吨位小，科技含量和执行科研任务的能力可是一点也不差，天宫号空间站有26个舱内荷载机柜装载空间（国际空间站也只有31个科研机柜）， 67个中小型舱外载荷接口,3个舱外大型荷载挂点，核心舱有1大1小2个机械臂，几个太空舱之前还有转位机构，可以旋转变身以适应不同需求。

文章插图

空间站的信息化程度和互联互通也比国际空间站高，通信网、监控、互联网啥的该上的都上，这就像现在的手机是90年代的摩托罗拉翻盖没法比的，从顶层设计上就比国际空间站要新。

此外，在涉及航天员生活、工作、舱外作业等配套设备方面也都体现了新科技特色，这个东西打个比方就像90代装修房子和现在装修房子一样，现在的装修材料、电器、生活配套，什么wifi啊、千兆网啊肯定都上了一个层次。

优势4：还拖个小“房车”

文章插图

天宫空间站将同一个光学舱段共轨飞行。该光学舱是一个十几吨的大型巡天望远镜，在很多指标上都接近甚至超过哈勃太空望远镜，视场角是哈勃的300多倍。这种方案减少了对望远镜的干扰，同时如果望远镜出现类似哈勃曾经遭遇的质量问题时，也方便维护升级。

好了，这个话题就先到这了，为中国加油！

万粉前回答为主，欢迎点赞关注多多支持！科学剃刀带给你更深度的思考

参考文献：

1、我国空间站工程总体构想，周建平，《载人航天》

2、空间站: 迈向太空的人类探索，《自动化学报》

3、中国空间站为什么要这样设计？《卫星与网络》

4、中国载人空间站的变迁，《太空探索》

5、空间实验室与中国载人空间站，《科学》

6、中国电推进技术发展及展望、《推进技术》

7、搜索引擎

其他网友观点

国庆前夕中国载人航天办公室发布最新消息披露：最快今年年底前我国将会正式开展“中国首个载人空间站核心舱发射任务，并且预计在2022年前后实现建设完工和航天员长期在轨运行”任务。看到这个消息大家的内心肯定是无比激动的，毕竟随着我国航天技术的发展，空间站的建设虽然早在十年前就已经提出规划，并且最早计划早在2018年前后就正式开展建设工作的，但是中间因为长征五号运载火箭的原因整个发射计划被推迟。现代长征五号运载火箭已经具备完整发射能力，那么接下来空间站的建设任务开展也算是真的“水到渠成”了。

文章插图
虽然我国首个空间站还没有正式开始建设，而且从整个项目计划方案来说相比现役的国际空间站无论是从规模还是载人在轨停留能力都有所差距，但是我国凭借自身力量研发设计的空间站还是有很多亮点存在的。

亮点一、开展航天探索不光是人类为了满足自身发展需求而为之，更是为了探索地球之外星际之谜而努力追求。早前美国为了探索星际之谜，早在上世纪90年代既发射了人类首个大型光学太空望远镜“哈勃”号，为人类了解宇宙奥秘奠定了基础。

文章插图
而我国首个发射的天宫号载人空间站既直接集成了这种强大的星际探索功能，早期的设计方案中是直接选择在梦天号实验舱直接内置一个直径2米的大型光学望远镜来实现星际探索的功能，这种设计方案虽然技术风险更低，但是受不同轨道倾角和太阳翼帆板影响仍然有一定的观察窗口角度限制问题。所以后期更改的最终方案选择了技术更为大胆但是观察视野范围更广、功能更加全面的“共轨飞行方案” 。这个方案中独立的太空望远镜既可以直接通过机械臂抓取和空间站连成一体运行，也可以独立共轨飞行，这样共轨飞行的大型光学舱不仅可以单独调节自身轨道倾角以满足更远星际探索任务，同时也可以作为大型对地光学侦察卫星使用。

文章插图
亮点二、我们知道不管是之前苏联发射的礼炮、和平还是多国联合发射的空间站都运行在距离地面三四百公里的近地轨道上，由于轨道高低较低，受地球引力的影响更大，且几十年的航天发射使得近地轨道的卫星数量更多、太空垃圾数量更多。所以国际空间站和之前的和平空间都需要定期发射飞船对接来提升运行轨道高度。

文章插图

文章插图
但是我国即将发射的天和号空间站初始运行高度计划在450公里左右，这个轨道高度更高一些，除了能够避免更接近拥堵的近地轨道以避免太空垃圾的干扰外，更高的运行轨道高度也使得其受地球引力影响更小，极大的降低了大气层的干扰外，也提升了空间站的运行寿命。

文章插图
亮点三、供电/储电能力更强，最早的天宫号空间站设计方案中，选择和现有国际空间站一样，直接在两个实验舱顶端链接两个20吨级的大型桁架式硅晶太阳能帆板来满足太阳能电能供应问题。后期最新的设计方案中则更为为光电转换效率更高、寿命更长、且质量更轻的“砷化镓覆盖材料” ，使得天宫号空间站装备的四个大型太阳能帆板供电能力直接和国际空间站持平。同时在电能存储装置上也采用了电能转换效率更高、体积更小、质量更轻且更为安全的锂电池代替国际空间站上使用的镍氢电池。

文章插图
亮点四、装备有更先进的霍尔电推进系统，对于运行在近地轨道的航天器而言，因为受地球引力和高空稀薄大气阻力的双重影响，任何近地轨道的航天器在轨运行期间都会出现轨道高度衰减的问题，特别是像重量高达400余吨的国际空间站受影响更大，所以国际空间站需要定期启动自身发动机或者定期发射飞船对接来提升运行轨道高度，以满足安全运行需求。但是对于国际空间站而言定期开启发动机提升轨道高度会极大的浪费自身燃料消耗，再加之为了和飞船对接需要开启发动机调整轨道高度和倾角，更是加剧了燃料消耗的速度和燃料补给的次数，所以国际空间站每年至少需要发射四艘货运飞船来实现燃料供应。

文章插图
而我国的天宫空间站虽然装备的依然是传统的化学燃料推进器，但是在辅助推进系统上选择推进效率更高的“霍尔电推进系统” ，霍尔电推进系统是通过电能转换产生粒子向后喷出产生推力的，其输出推力虽然很小，但是比冲却要比现有任何火箭燃料更大。而且太空几乎没有空气阻力，所以对于空间站而言不管是提升轨道高度还是改变轨道倾角都只需要一点点推力即可满足需求。那么天宫号空间站装备的霍尔电推进器不光满足了其推力需求，同时因为其使用电能作为动力源，而天宫号空间站装备的四个大型砷化镓太阳能帆板供电能力又特别强，那么这就使得不用和国际空间站一样必须定期发射飞船来提升轨道和补充燃料，每年只需要发射一次货运飞船提供燃料补充即可。

文章插图

文章插图
亮点五、整体结构更为简洁，但是功能却更为强大，天宫号空间站选择了“T字型结构”设计，这样设计最大的好处就是模块化扩展能力更强，比如最先发射的“天和”号核心舱共设计有多达5个对接舱口，除了对接两个实验舱和一艘载人飞船和一艘货运飞船外，还有一个多余的对接舱口，这个舱口平时可以用于航天员出舱活动，在后期扩展升级过程中，还能直接再对接一个多模块核心舱来对接扩展更多的舱段。也就是说我国即将发射的天宫号空间站虽然初期设计只是一艘重量60吨级的小型空间站，但是有需要的话可以很快扩展为类似国际空间站那种重达四五百、甚至七八百吨的超大型空间站。同时整个天宫空间站更能满足包括人体生理学、基因物理、微重力、动植物、新兴科学包括轨道科学等为人类未来星际飞行提供先决条件的众多科学实验活动。

文章插图

文章插图
亮点六、我国即将建设的天宫号空间站相比之前的和平号、国际空间站还有一个很大的优势就是建设、运营成本更低。比如包括天和号核心舱、梦天号实验舱、问天号实验舱和光学舱这种20吨级的大型舱段全部选择“一级半结构”的长征五B运载火箭发射，剩下的包括新一代载人飞船、天舟货运飞船则选择更为经济的长征七号中型运载火箭发射，所以从初始发射成本上就要比国际空间站当初大量依靠航天飞机建设低得多。