轉(zhuǎn)自：太空精釀的空間站 ? 作者：太空精釀
中國空間站能比得過國際空間站么？答案是：并“比不過”，那為什么還要這樣弄？
90年代初，隨著蘇聯(lián)解體，計劃發(fā)展的下一個和平號空間站破產(chǎn)，美國也在計劃發(fā)展自家的自由號空間站（Freedom）。俄羅斯獨立后，二者的空間站方案一拍即和，決定共建一個空間站，同時接受世界上主要國家加入的申請，這個方案便是自1998年運行到今天的國際空間站，它是個標(biāo)準(zhǔn)的第四代空間站。
相比較第三代空間站和平號，桁架結(jié)構(gòu)的使用則使得整個空間站結(jié)構(gòu)更大、功能更加復(fù)雜、擴展空間更大。可以從建設(shè)過程明顯看出，桁架質(zhì)量甚至超過了普通艙段。時至今日，國際空間站已經(jīng)成長為一個寬109米、長73米、高20米、重達(dá)419噸、內(nèi)部容積916立方米的空間巨無霸，相當(dāng)于一棟七層樓高的小型體育場。自從2000年11月2日首次載人任務(wù)以來，它已經(jīng)連續(xù)保持了21年載人飛行，每年8次左右貨運對接和4次左右載人對接，一個批次的宇航員停留時間大概半年左右。
20年來的運轉(zhuǎn)，國際空間站完成了數(shù)不清的科學(xué)實驗，為人類科技進(jìn)步和航天技術(shù)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。它是人類載人航天的最高技術(shù)體現(xiàn)，也孕育了各個國家的各種載人航天相關(guān)器具，例如美國的航天飛機（載人/貨運）、龍飛船（貨運）、龍-2飛船（載人）、天鵝座（貨運），俄羅斯的進(jìn)步號（貨運）和聯(lián)盟號（載人），歐盟的ATV（貨運），日本的HTV（貨運）。它的特殊環(huán)境也促使了國際上關(guān)于天文觀測、對地遙感、航天醫(yī)學(xué)、植物育種等多方面技術(shù)的快速進(jìn)步，成為一個獨一無二的科研平臺。目前它依然處在很好的運營狀態(tài)，除役時間在逐漸延期。
那么，我國天宮最后采取了和平號的第三代模塊積木式方案，和國際空間站為什么設(shè)計方案不同？
a.相對于第一和二代空間站，第三代空間站已經(jīng)是一個非常大的跨越，全方位的。第四代空間站的確可以依賴桁架式結(jié)構(gòu)做到更大更強，但并沒有巨大的優(yōu)勢；
b.大型空間站往往需要更加強力的運載器具，國際空間站離了極其昂貴的航天飛機（平均15億美元一次）是根本不可能建成的，但這也導(dǎo)致它的建造費用暴增，20年來總費用超過了2000億美元！我國目前最強的長征五號與質(zhì)子K是同一級別火箭，但不足以建設(shè)大型桁架式的結(jié)構(gòu)，或者強行改第四代空間站方案建造費用將是個天文數(shù)字；
c.國際空間站的運營費用已經(jīng)極高，例如國際空間站常年保持6人在軌生存，半年左右進(jìn)行輪換。在龍-2出現(xiàn)之前，聯(lián)盟飛船壟斷，但一張船票就需要8100萬美元，太貴了！而維持運行也需要大量貨運飛船前往，費用極其高昂。每年總費用在30億美元，夠中國完成現(xiàn)有嫦娥探月了。
d.因為技術(shù)后發(fā)優(yōu)勢，實際上中國的小型空間站（100噸級）能完成的事情不亞于國際空間站。之前發(fā)博講過各種細(xì)節(jié)，這個放在最后，但非常重要。例如三大絕活，
1.離子電推進(jìn)發(fā)動機維持軌道。這種發(fā)動機采用將惰性氣體電離并高速噴出的方式產(chǎn)生微弱推力，可以近乎無限時間連續(xù)工作，對于對抗400千米高軌道上微弱的空氣阻力、保持軌道大有益處。而且消耗推進(jìn)劑極少，未來天宮的貨運補給次數(shù)相較國際空間站（傳統(tǒng)推進(jìn)方式）會大幅減少。
2.柔性太陽能電池板。和這些年比較流行的柔性屏一樣，柔性的設(shè)計相比之前的機械折疊展開讓太陽能電池板有更多使用和擴展空間，且使用了目前國際上最先進(jìn)的三結(jié)砷化鎵材料，產(chǎn)生電能效率更高。等兩個實驗艙發(fā)射后，別看核心T結(jié)構(gòu)總重只有60噸，理論上電能產(chǎn)出甚至不亞于420噸的國際空間站。
3.機械臂。這是模塊化空間站能夠組建的核心器件之一。天宮的長達(dá)10米、7個自由度、可抓取25噸物體（失重環(huán)境）自由移動，未來各種對接、出艙、維修等，都會有它大展身手的空間。
因而，對于我國而言，選擇建立一個第三代空間站已經(jīng)足夠完成絕大部分任務(wù)目標(biāo)。長期保持3人在軌運行，用現(xiàn)有的長5B（重型建設(shè)工作）、長7（天舟貨運飛船）和長2F（神舟載人飛船）火箭即可支撐，性價比顯然要高很多。
實際上，天宮空間站方案也很靈活。在運行中，天宮空間站將同一個光學(xué)艙段共軌飛行。該光學(xué)艙是一個十幾噸的大型巡天望遠(yuǎn)鏡，在很多指標(biāo)上都接近甚至超過哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，視場角是哈勃的300多倍。這種共軌方案減少了對望遠(yuǎn)鏡的干擾，同時如果望遠(yuǎn)鏡出類似哈勃曾經(jīng)的質(zhì)量問題時，也有可能維護升級。同時，核心艙還保有備用對接口等，如有需要可以將天宮空間站進(jìn)一步升級成更大版本，例如改成十字型。這些設(shè)計理念是非常先進(jìn)實用的。
我國航天依然處在追趕階段，但已經(jīng)在從跟跑努力到并跑，爭取未來領(lǐng)跑，有太多地方需要花錢，即便再怎么多快好省也要避免航天人“巧婦難為無米之炊”的窘境，天宮空間站保持一個超高性價比建設(shè)和運營方案，對于我國是最優(yōu)解。
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