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主题:【原创】天宫遨游 -- 心有戚戚
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家园博客 有规划

将来载人月球任务中会有环月轨道空间站,天舟货运飞船未来可以承担补给任务。而环月轨道空间站就是月球基地的中继站。

通宝推:愚弟,住在乡下,
帖:4619414 复 4618272
家园博客 原计算没有考虑到一半势能转化为动能,特此更正

下图显示在2020年的太阳活动极小期中,国际空间站五月的高度为418.55公里,六月的高度为418.35公里,下降率为每月200米、即每天7米。重力势能的损失有一半被摩擦力做功消耗,另外一半转化成动能(即轨道速度增加),从而达到能量守恒。重力势能 Ep = m*g*h,在400公里高度的重力加速度g值比地面的9.8小十分之一多一点、即为8.7。平均日损失为:Ep = 420,000千克 * 8.7米/秒方 * 7米 = 25,578,000焦。 这是国际空间站日均损失势能,每秒钟损失:25,578,000/(24*60*60) = 296焦。大气阻力做功为为势能损失的一半,即:W = 148焦。 阻力做功公式为:W = F*S,S是位移。空间站在400公里轨道每秒位移约7,660米,所以阻力:F = W/S = 148焦 / 7,660米= 0.02牛。在太阳活动极小期中,国际空间站的大气阻力为20毫牛,而天宫的大气阻力为它的三分之一,即7毫牛左右,大大低于两台霍尔推力器160毫牛的推力。

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下图显示在2002年的太阳活动极大期中,国际空间站一月的高度近398公里,二月的高度近382公里,下降率为每月约16公里、即每天约530米。平均日损失重力势能为:Ep = 420,000千克 * 8.7米/秒方 * 530米 = 1,936,620,000焦。阻力做功为势能损失的一半,即968,310,000焦。每秒钟阻力做功为:W = 968,310,000/(24*60*60)=11,207焦。大气阻力F = W/S = 11,207焦 / 7,660米= 1.46牛。所以,国际空间站在太阳活动极大期中的大气阻力为1,460毫牛。这样,天宫在太阳活动极大期中大气阻力为500毫牛左右,即便是四台霍尔推力器320毫牛的推力,也只是阻力的三分之二不到。

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可以看出,天宫的大气阻力在一个从十毫牛不到到五百毫牛之间的很大范围内变化。在太阳比较安静时,两台霍尔推力器每天只须工作约2个小时即可维持轨道。而在太阳非常活跃时,即使24小时全开也是杯水车薪。由于避免不了掉高度,每隔一段时间须用双组元升轨火箭发动机提升轨道。值得注意的是,在天宫完成建造后不久的2025年将迎来太阳活动极大期的考验,此时天宫横截面积最大,周围空气密度也最大,阻力将呈几何级数增加。天和核心舱上的霍尔电推单台功率近1.5千瓦,两台即差不多3千瓦,只有在光照区电能充足时才会使用(否则电池的负载就会很大)。而低轨空间站在光照区和阴影区呆的时长差不多,电推每天最多开12个小时左右。所以在太阳活动极大期,两台电推至多可以抵消六分之一不到的大气阻力。此时最好的策略也许是全部(而不是仅仅在阴影区)采用“太阳翼滑翔”,就是将太阳翼放平(和地面平行),这样减少的大气阻力比电推推力还要大几倍。即使由于发电量的减少可能会致使电推减少或停止使用(以保证重要设备的运行),总的来说肯定还是划算的。此时再用火箭燃料升轨,也算是将好钢用在刀刃上。当然,这样极端的情况比较少见,大部分时间里太空还是相对平静的。按照霍尔推进器八千小时的寿命、日平均工作近5个小时来计算,单组两台可工作5年,两组共10年,在轨更换一次可达20年,基本满足空间站全寿命周期的需求。

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帖:4619894 复 4618634
家园博客 【整理】天舟二号货船揽件待发

5月16日,上午8点,托举着天舟二号货运飞船与长征七号遥三运载火箭船箭组合体的活动发射平台,驶出位于海南文昌航天发射场的垂直总装测试厂房,向发射塔前进。长征七号运载火箭有货运飞船“专属列车”之称,是火箭院为满足我国载人空间站工程发射货运飞船的需求而研制的新一代高可靠、高安全的中型运载火箭,具备近地轨道13.5吨的运载能力。

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从垂直总装测试厂房到发射区,约2.6公里。不同于长征五号运载火箭笔直的转运路线,长征七号运载火箭需要先转两道弯,行走到与长征五号运载火箭共用的笔直轨道上,然后再转两道弯变轨,继而抵达发射区。5月的海南气候闷热潮湿,现场的试验队员们依然一路陪伴着船箭组合体走完了3个多小时的转运路程(当然,树大好乘凉)。

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预计5月20日,天舟二号货运飞船将飞向天和核心舱、送去急需得火箭燃料(天和升轨已用了不少)。而后神舟12号的航天员将从那里取得补给。

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等到神舟12号离开,天舟二号还会绕飞至前向对接,并通过前向对接口作补加燃料试验。

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并且天舟二号会站岗到天舟三号和神舟13号接驳,此时天和核心舱将会携手三个航天器重量可达多50吨。

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作为最忙的快递小哥,天舟2号还将在最后验证以及机械臂转位试验、为后续实验舱转位作验证。

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帖:4620795 复 4609405
家园博客 它还回来吗?还是就一直在上面了

可重复利用的模式还是因为类似隔热瓦的问题不可靠吗,打一个废一个感觉有点浪费

通宝推:心有戚戚,
帖:4620869 复 4620795
家园博客 ”快递大哥“天舟

负责送货和处理垃圾(再入焚烧),还有一个功能就是作为推进舱,帮助天宫升轨。完成这些使命后,天舟就圆满完成了它的价值。毕竟上行能力和下行能力两者有冲突,不可能都最大化。

神舟载人飞船可带少量重要物品回地球。以后天宫试验设备投入运营,有些产品需要带回地球。所以有切实的下行需求。为此载人航天办公室已于2021年初发布“关于征集‘面向空间站运营的低成本货物运输’方案设想的公告”,公告中明确提出300公斤级下行货运能力。至于上行能力运力,只需1至4吨。为了降低成本,估计这样的”快递小哥“是可复用的。

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帖:4620908 复 4620869
注:本帖有补充
家园博客 发射有直播

原定5月20日凌晨1点的发射由于风大推迟发射。

帖:4621981 复 4620869
以下是 作者 对本帖的 补充 (1)
2021-05-19 13:46:20
【原创】天舟货船第二发射窗口

5月20日凌晨1:36“天和”核心舱过顶“文昌”发射场,按此推算,第一发射窗口约为过顶时间前的半小时左右。因”技术原因“,发射不得不推迟实施。

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接下来过顶的时间为5月20日下午4:24,但方向不一致,不能作为发射窗口。

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再下来“天和”飞近“文昌”就是5月21日凌晨0:33。所以第二发射窗口为5月21日凌晨0点左右。但“天和”核心舱的轨道偏离发射场头顶。要么长征7号火箭作“狗腿机动”,要么“天舟”货船多费些燃料才能和“天和”核心舱共轨。

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帖:4621988 补 4621981
帖:4622270 复 4621988
家园博客 发射了

新闻频道特别节目:《中国空间站——天舟二号货运飞船发射》

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中国航天科技集团:

今天中国空间站天和核心舱将迎来第一位“访客”。5月29日20时55分,中国文昌航天发射场,装载约6.8吨物资的天舟二号货运飞船由长征七号运载火箭发射升空。它将运送航天员在空间站上所需的生活用品、开展空间科学实验的物资以及用于天和核心舱补加的推进剂与天和核心舱交会对接。

天舟二号货运飞船由中国航天科技集团有限公司五院抓总研制,是空间站工程建造阶段发射的首艘飞船。飞船由货物舱和推进舱两舱组成,发射重量13.5吨,载货比超50%,处于世界领先水平,配置主动对接机构,具备全相位自主交会对接能力,可多次完成推进剂在轨补加,在轨寿命不小于12个月。

在轨运行期间,天舟二号货运飞船保障首批3名航天员进驻空间站,完成为期3个月的驻留任务,并开展遥操作交会、前向对接口补加试验、机械臂转位试验等关键技术验证。

后续,天舟二号货运飞船后向对接、神舟十二号载人飞船前向对接天和核心舱,将完成中国空间站首个“一”字构型。

作为中国空间站建设的唯一“货运专车”,长征七号运载火箭由航天科技集团一院抓总研制。“长征七号当初立项就是为发射货运飞船,因此本次任务是其履行使命的第一次应用发射,意义重大。

长七火箭采用“两级半”构型,总长约53米,起飞重量约600吨,运载能力达到近地轨道13.5吨、太阳同步轨道5.5吨,是我国新一代中型液体运载火箭。本次任务中,长七火箭不仅实现了从“零窗口”到“窄窗口”拓展,还完成了130余项技术改进和优化。

除了空间站在轨建造阶段2年4次发射任务之外,长七火箭在后续的空间站运营阶段,每年将发射2次左右。

本次发射是长征系列火箭的第371次发射。

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帖:4624773 复 4622270
家园博客 天舟二号为何连续2次推迟发射?

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揭秘迟来9天的胜利

5月29日20时55分,长征七号遥三火箭点亮文昌航天发射场的夜空,成功将天舟二号货运飞船送入太空。迟来9天的胜利,发射现场全体试验队员悬着的心总算落了地。

原定于5月20日凌晨发射的天舟二号任务,为何会连续2次推迟发射?在过去9天的时间里,科研人员又是如何解决技术难题,最终不辱使命完成任务?

一个异常一场硬仗

5月19日晚上21时40分,距离长征七号遥三火箭发射不到3个小时,发射指控大厅中的数据信息显示:“一个压力值参数异常!”陡然间,发射大厅现场陷入一片寂静。

偌大的火箭,庞大的系统,漏点在哪里?面对这一情况,中国航天科技集团一院动力系统指挥邵业涛感慨:“我们的低温火箭又将经历一场严酷的考验。”

火箭上天万万不可有半点闪失。彼时,火箭箭体已完成加注,尾舱内一直处于热氮气吹除的状态。这也意味着试验队员必须要带呼吸面罩进舱。

随即,两名总装人员换好服装、戴好面罩,从50公分见方的舱门钻进了箭体。舱内一片漆黑,气体吹除的声音震耳欲聋,但他们无暇顾及密闭空间的憋闷和零下183℃的严寒,继续攀爬在箭体结构件上,仔细镇定地摸索着检漏点。

“找到了!”两次核查后,问题暴露,但很快后方传来消息,这并不是元凶。5月19日晚上,距离发射预定时间还有不到2小时,型号领导一致决定:“推迟发射。”

失落占据了试验队员的心情,大家感到“心凉了半截”。然而,众人更明白:这是指挥部经过慎重研究的结果,不让火箭带一丝隐患上天,这是铁的纪律,是底线,不可动摇。

当天夜里,试验队员紧急部署,打起十二分精神,继续投入到紧张的排故中。5月20日,试验队员先后分4拨再次进舱排故,找到了新问题,并经过系列措施扭转局面。

“又有希望了!”大家长吁一口气,精神抖擞迎接5月21日凌晨的发射。然而好事多磨,负8小时推进剂补加之后,异常再次出现,发射再度推迟。

冰火两重天的坚守

原定于5月20日凌晨的发射两度推迟,距离下一个发射窗口还有9天,火箭燃料两加两泄,高温高湿高盐雾之中,长征七号这枚“冰箭”要经历怎样的磨练?这注定是一场鏖战。

事不宜迟,发射推迟后,型号队伍火速调整状态,重整旗鼓,倒排计划,开始为期4天的归零。为了进一步摸排故障,试验队员仍然要一批批进舱。舱内低温、憋闷,一名试验队员刚出舱便吐了一地。然后,没有人因此而退缩。连续48小时作业后,没有人喊苦、没有人叫累。

长征七号火箭是名副其实的“冰箭”。火箭第一次推迟发射后,试验队员发现,箭体出现结冰现象。“火箭在大量的低温燃料加注后暴露这么长时间,这在我们航天史上是第一次。”中国航天科技集团一院211厂天津大火箭公司57车间副主任赵鸿飞介绍。

5月的海南,酷暑难耐,室外温度36°,湿度达到了90%以上,冰箭之中,零下183℃的低温。“冰火两重天”考验着长征七号火箭,也考验着每一名试验队员。箭体上,氧箱前的短壳上,冰块一个接一个,大的足足有30-40厘米长,10厘米宽。队员们用现有工具小心翼翼地凿冰,还专门有人拿着兜子接冰,唯恐冰块伤到产品。

这批天津大火箭的总装团队里,90后年轻人占90%以上。摸排故障期间,队员们眼睛里夹杂着红血丝,双腿起满了痱子,嘴上却说:“我们还能行。”为了赶时间、追进度,塔架下送来的绿豆汤,竟没有一个人来得及喝一口。

这群“第一批见到火箭”、发射现场“最后一批撤岗”的火箭青年再次用实际行动续写了“后墙不倒”的铮铮誓言。

“稳稳的成功”来敲门

推迟发射是为了确保成功,而成功是唯一标准。面对火箭异常,中国航天科技集团一院上下一盘棋,试验验证定位、归零计划、逆流程计划,型号办迅速反应,为后续工作有序开展打下基础。

5月25日,归零工作接近尾声。5月26日,模拟发射演练;5月27日、28日,加注准备。5月29日火箭推进剂加注,当晚20时55分顺利发射(原文是X时X分,是发射成功之前写的稿子)。

历时9天磨砺,长征七号遥三火箭顺利走完全部流程,最终实现了圆满成功,打赢了这场荣誉之战。中国航天科技集团一院长征七号火箭型号总师程堂明说:“这是空间站建造承上启下的关键之战,我们的目标有且只有一个,我们追求的就是‘稳稳的成功’。”

对此,中国航天科技集团有限公司一院院长王小军表示,火箭连续2次推迟发射,3次准备发射,其间经历了推进剂全卸出,今天能够取得最终的发射胜利,这是研制队伍用短短7天艰苦卓绝的工作换来的。航天人在工作中坚持“严、慎、细、实”,也是在为胜利而战,为使命而战,为荣誉而战。

天舟二号货运飞船是中国空间站工程建造阶段的首艘飞船。本次任务将首次实现货运飞船与空间站天和核心舱的交会对接,运送航天员在空间站上所需的生活用品、开展空间科学实验的物资以及用于天和核心舱补加的推进剂。随着天舟二号顺利发射升空,中国空间站在轨建造正稳步推进。

文章来源:中国新闻网

通宝推:mezhan,桥上,住在乡下,三笑,
帖:4624784 复 4622270
家园博客 已经和空间站对接成功

5月30日5时01分,在成功发射约8小时后,天舟二号货运飞船与中国空间站天和核心舱完成了全自主快速交会对接,在太空再次上演“浪漫之吻”。

通宝推:不如安静,心有戚戚,
帖:4624851 复 4624784
家园博客 图片来了

从天和核心舱的尾部(即服务舱)看天舟2号货船:

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在天舟2号升轨对接的过程中消耗363公斤的燃料。这样,天舟2号发射时带3.5吨的燃料,对接用掉近半吨,2.5吨给天和核心舱,剩下半吨多用于绕飞和再入。

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天宫组合体:

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帖:4624856 复 4624851
家园博客 感觉这才是桁架的最佳用法

用小桁架连接太阳翼,可以作为一个模块迁移位置,死重少,作用大。

未来还可以变成在轨增量组装桁架。。。。。。。

通宝推:心有戚戚,
帖:4624901 复 4615692
家园博客 我好奇一点:太空漫步在空间站外蹬一脚有多大影响?

会不会变成蹦极啊?

帖:4624916 复 4619894
家园博客 那得看宇航员有没有栓绳子

拴了绳子那就基本没影响,系统内部动量交互

要是没栓绳子,人就飞入太空没影子了。。。

空间站质量较大,电推发发力轨迹就校正回来了

帖:4624924 复 4624916
帖内引用
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