【軍武次位面】作者：騎豬騎士
2021年，我國將進行載人航天"三步走"的第三步，建設我們自己的空間站。空間站由"天和一號"核心艙和"問天"號和"夢天"號實驗艙2個實驗艙組成，總重66噸，可以容納3名太空人長期在軌駐留，如果加上"神舟"號載人飛船和"天舟"號貨運飛船，就有5個部分。首個部件"天和一號"核心艙將於年初在海南文昌航天發射中心，由長徵5B運載火箭發射升空。2022年將完成在軌建造計劃並投入運行。成為世界上第三個擁有空間站的國家。
▲空間站想像圖
我國首個空間站將採用第三代積木式結構，與蘇聯的"和平"號空間站類似。這需要發射多個艙段在軌道上組合成一個大型的組合體。優點是的建造的成本較低，這也符合我國的經濟情況和目前的需求。缺點是每個艙段都需要攜帶獨立的供電、動力等單元，等於一個小太空飛行器，在組合後會造成浪費，會對太陽能板造成遮擋，影響發電效率。在對接時，發生碰撞的概率更高。1997年，"進步"號貨運飛船在與"和平"號空間站對接時發生了碰撞，撞破了和平號的艙壁，索性和平號上的航天員及時堵住了漏洞。國際空間站採用的是桁架-積木混合結構，靈活性和可擴展性高。主要艙段懸掛在長長的桁架上，艙段的作用力由桁架承擔，電纜等管線也都安裝在桁架上。同時在桁架上安裝太陽能板可以避免艙室的遮擋，提高發電效率。但桁架式造假昂貴，需要由太空梭輔助進行搭建，我國建造衍架式空間站還有很大的困難，但這是未來的發展方向。
▲國際空間站結構
建造空間站首先要有強大的運載火箭。蘇聯在發射"禮炮"號和"和平"號空間站時使用近地運載能力20噸的"質子-K"運載火箭。美國打太空梭近地運載能力達到了30噸，並利用其大貨艙的特點為國際空間站的建設立下了汗馬功勞。
"天和一號"核心艙重約20噸，與國際空間站最大的部分相當，由近地運載能力22噸的長徵5B運載火箭送入太空。長徵5B為一級半構型，芯級直徑5米，採用2臺推力為50噸級的YF-77氫氧發動機，捆綁4個直徑3.35米的助推器，每個助推器採用2臺推力120噸的YF-100液氧煤油發動機。一級半是指助推器工作完成分離後，芯級不分離繼續工作。一級半的優點是級數少、無級間分離、系統簡單、可靠性高。
▲珠海航展展出的"天和一號"核心艙模型
搭建完成後，空間站在日常運行中也會遇到很多難題。首先是航天員的生活問題。在國際空間站上，每名太空人每天需要0.84千克氧氣、3.55千克飲用水、6.8千克生活用水、0.64千克食物、1.64千克衣物。三名航天員一年就需要至少16噸補給，完全靠地面補給是不現實的，通過汙水循環、二氧化碳再生，可以將需求降低到每人每年5噸。另外，由於失去了大氣層和部分地球磁場的保護，航天員很容易受到輻射傷害，與以往的載人任務最長也只有一個月的情況不同，航天員需要在空間站停留幾個月。在空間站設計時，必須加強對複試的防護。太陽的活躍周期約為11年，在太陽活動活躍時，輻射會加強數倍，這時候必須停止太空行走和部分航天發射活動。地球內部存在著磁場，磁場中心偏離地球450千米，軸線偏離地球的旋轉軸11.3度，由於磁場的傾斜，空間裡的帶電粒子會在南大西洋地區聚集，空間站經過該地區上空時會受到很強的輻射。
▲負責運輸補給的"天舟"號貨運飛船
空間站在空間飛行會受到各種各樣環境的影響。這些影響直接或間接地影響著太空飛行器的軌道和位置、所用材料的性能和狀態以及各種實驗及操作。地球大氣高度在1000千米作用，而空間站的軌道只有300-400千米的高度，儘管空氣已經非常稀薄，但空間站的速度為大約每秒8千米，會造成非常可觀的阻力，國際空間站在400千米高的軌道上高度會以每天100米至200米的速度逐漸降低，需要經常抬升軌道，當高度達到100千米是就會再入大氣層。每天地球的質量分布不是均勻的，因此不同地方的引力大小是不同的，當空間站飛過時，引力不同會導致空間站的軌道高度出現千分之一量級的偏差，以400千米的高度計算，大約是400米。雖然這個數字很小，但空間站對軌道精度的很高，不允許出現這麼大的偏差。
▲放大1000倍地球重力梯度模型
總而言之，空間站的建設和後期運行都面臨很大的困難，在中國航天人的努力了，相信中國的空間站項目會取得圓滿成功。