中國空間站多加幾個艙段，還是比不上國際空間站？二期工程瞭解下
中國空間站有多大？
根據載人航天辦公室介紹，中國空間站一期將
包括一個核心艙以及兩個實驗艙
，每個艙段大約22噸重。
同時，在中國空間站建成以後，將長期停靠
一艘神舟載人飛船以及一艘天舟貨運飛船
，神舟載人飛船重8噸，天舟貨運飛船重13噸。
（中國空間站一期示意圖）
也就是說中國空間站一期建成以後，
總重量大約在80-90噸
。
一些對航天有了解的讀者可能知道，國際空間站總重超過400噸，遠比中國空間站一期要重。
中國空間站未來能夠擴充套件到國際空間站那麼重嗎？
中國空間站會不會因為比國際空間站輕就比不上呢？
1
二期建設——中國空間站的擴充套件計劃
首先，
中國空間站有相應的擴充套件計劃
，這就是中國空間站二期建設工程。
就像很多小區分一期二期一樣，中國空間站也分
一期建設工程
和
二期建設工程
。一期建設工程我們在開頭就已經介紹過了。
而二期建設工程就是
再發射三個艙段
，同時把天舟和神舟飛船長期駐留數量也翻倍，這樣
二期建設工程結束以後，中國空間站總重將會達到170噸
。
（中國空間站二期設計）
目前，“神舟13號”的三名航天員已經在“天和”號核心艙裡面生活了五個月左右，“天和”號核心艙表現出色。
而“天和”號核心艙有一個孿生兄弟，就是
核心艙備份艙
。
根據空間站建設計劃，“神舟13號”的航天員要對“天和”核心艙進行全面的檢查和評估，
判斷“天和”核心艙是否能夠勝任中國空間站的核心艙任務
。
打個比方，這就是“天和”核心艙的
轉正考試
，只有透過考試才能正式成為中國空間站的核心艙。
（發射前的“天和”核心艙）
如果“天和”號核心艙不能透過考試，就要發射核心艙備份艙
，視情況決定是要放棄“天和”號核心艙，還是把“天和”號作為普通艙段對接到核心艙備份艙上。
當然，現在看來
“天和”號核心艙的表現令人非常滿意
，透過轉正考試基本沒有問題。
這時候，在地面的核心艙備份艙就將會轉變身份，
作為中國空間站二期建設工程的艙段使用
。
核心艙備份艙將會對接到“天和”號核心艙的前向對介面上，就像是兩個核心艙串起來一樣。
核心艙備份艙將會給中國空間站帶來幾個新的對介面，
隨後兩個新的實驗艙將會和核心艙備份艙對接，把中國空間站從“T”型擴充套件為“幹”型
。
這就是計劃中的中國空間站二期建設方案。
2
先進？不，恰恰是落後——國際空間站桁架
很多人都對國際空間站的桁架有誤解。
首先，國際空間站的桁架對於國際空間站艙段之間的連線，
沒有任何的強度增強效果
。
很多所謂科普都說桁架能夠增強艙段之間的連線，但是
整個國際空間站的桁架只和“命運”號實驗艙連線
，而
其他艙段和桁架之間都沒有連線
。
（國際空間站的桁架只連線了一個艙段）
其他艙段都沒有和桁架連線，那桁架能夠增強艙段連線又從何談起呢？
事實上，國際空間站的艙段呈“一”字佈局，吊掛在桁架下方，
相互之間的連線靠的是艙段之間的對介面
。
桁架
真正的作用
是為了
佈置國際空間站的太陽能電池板
，以及
給許多裝置提供安裝空間
。
比如國際空間站的機械臂就安裝在桁架上，有一個滑軌小車可以讓機械臂在桁架上進行移動，擴充套件了機械臂的工作範圍。
（國際空間站的機械臂）
其次，國際空間站的桁架給國際空間站帶來了不少死重，國際空間站400噸的重量，
有接近一半的重量來自桁架
。
很多人把國際空間站的桁架視作國際空間站先進的象徵，但事實上，國際空間站的桁架是二十年前設計建造的。
在當時的設計、材料和加工工藝水平下
，國際空間站的桁架為了保持足夠的強度，
其重量可不小
。
（桁架是國際空間站的標誌性特徵）
而且，因為國際空間站的桁架，
整個國際空間站的重心偏離推進系統的推力中心
。
也就是說，國際空間站每一次進行軌道維持機動的時候，
都有一部分燃料浪費在修正推力中心和空間站重心之間的偏差上
。
所以國際空間站的桁架不是什麼先進的象徵，反而是國際空間站上最落後的地方。
以現在的技術水平，在滿足國際空間站的使用需求下，完全可以設計出重量輕得多的輕型桁架。
3
真正的先進——中國空間站的
輕型桁架與太陽能電池板
而且，中國空間站又不是沒有桁架，並且中國空間站的桁架設計比國際空間站先進多了。
在中國空間站一期建設過程中，當“問天”、“夢天”兩個實驗艙發射對接以後，中國航天員就要開始進行一項艙外作業。
（中國空間站一期與國際空間站的對比）
在兩個實驗艙尾部，安裝有一個輕型桁架
，這個桁架作用和國際空間站上的桁架是一樣的，都是為了
佈置太陽能電池板
。
實驗艙的太陽能電池板就是佈置在這個桁架上的。
而航天員的任務，是把原本安裝在核心艙上的太陽能電池板拆下來
，轉移到實驗艙的尾部。
這樣做的原因是，在實驗艙對接以後，
實驗艙會阻擋一部分的陽光，導致核心艙太陽能電池板發電效率降低
。
蘇聯的“和平”號空間站，在服役後期艙段多了以後，就出現了嚴重的太陽能電池板遮擋問題。
（蘇聯“和平”號空間站）
所以要
把核心艙的太陽能電池板轉移到實驗艙的輕型桁架上
，保證太陽能電池板的發電效率。
中國空間站二期建設的三個艙段到位以後，同樣要進行轉移太陽能電池板的行動。
而在空間站二期建設完成以後，中國空間站的太陽能電池板面積將會達到國際空間站的
百分之八十
，而且同樣不存在遮擋問題。
（中國空間站二期，太陽能電池板面積接近國際空間站）
中國空間站利用
“T”型佈局的艙段
，大大減少了桁架的長度，同時使用新的材料和設計，讓桁架重量大幅度下降。
國際空間站的太陽能電池板，大部分是
光電轉化效率百分之22
的上一代太陽能電池板，只有兩個新的太陽能電池板效率達到百分之32。
而中國空間站的太陽能電池板全部都是
百分之30光電轉化效率的新一代太陽能電池板
，這讓中國空間站的發電能力和國際空間站相差無幾。
4
科研能力——近地軌道空間站的根本
目前，近地軌道空間站的主要任務，是進行各種各樣的科學實驗。
所以
要衡量一個空間站的水平，就要看空間站的科學實驗能力
。而決定空間站科學實驗能力的主要因素，就是空間站艙段中實驗艙的水平。
國際空間站目前有
四個實驗艙
，分別是美國的“命運”號實驗艙，歐洲的“哥倫布”號實驗艙，日本的“希望”實驗艙以及俄羅斯“科學”號實驗艙。
（國際空間站上的“哥倫布”號實驗艙）
這裡面，
“命運”“哥倫布”“希望”都是較為先進的實驗艙
，而去年剛剛發射的“科學”號實驗艙卻是最落後的一個，因為它是上世紀90年代建造的。
國際空間站有十多個艙段，卻只有四個實驗艙，主要原因有兩個方面。
首先，
國際空間站比較注重擴充套件性
，有五六個艙段是
節點艙
，這些節點艙佔據了國際空間站不少位置。
同時也是因為擴充套件性的理念，國際空間站上還有諸如“萊納昂多”這樣的多功能艙，
所以國際空間站上實驗艙數量佔比不高
。
其次是俄羅斯艙段缺乏科研能力，而且
原計劃的兩個俄羅斯實驗艙，直到現在才發射了一個“科學”號
。
（“科學”號在2021年7月發射升空）
而中國空間站一期是一個核心艙和
兩個實驗艙
，二期是兩個核心艙和
四個實驗艙
，在總艙段只有六個的時候，就以及有四個實驗艙。
而且這些都是
和“命運”等實驗艙一個水平，甚至要更加先進的實驗艙
。
所以規模比國際空間站小很多的中國空間站，
在科學實驗能力上並不比國際空間站差
，甚至更好。
國際空間站一共有
33個標準實驗機櫃
，其中“命運”號13個，“哥倫布”號10個，“希望”號10個，而“科學”號並沒有標準實驗機櫃。
（“問天”號實驗艙結構）
中國空間站
一期有26個標準實驗機櫃
，其中“天和”號4個，“問天”號9個，“夢天”號13個。
二期空間站建設將會把上面這些機櫃數量翻一倍
，總數可能會達到
52個
，遠比國際空間站多。
所以，在科學研究能力上，
中國空間站二期建設完成以後，將會超過國際空間站
。
當然，這也是因為中國空間站沒有額外的節點艙，全靠兩個核心艙提供對介面，這也
讓中國空間站的擴充套件能力比國際空間站要差不少
。
5
多樣和統一——空間站的對介面
國際空間站作為“國際”空間站，其最大的優點就是擴充套件性強，功能豐富。
但同時國際空間站也面臨一個很大的問題，那就是國際空間站上有多達
三種對介面
，而
每一種對介面之間互不相容
。
首先，俄羅斯艙段以及俄羅斯的“聯盟”載人飛船、“進步”貨運飛船使用的是
錐-杆式對介面
。
然後，美國飛船，比如“龍”載人飛船，“天鵝座”貨運飛船，使用的是
APAS-95對介面
。
（“龍”飛船是美國現在主要的載人飛船）
最後，美國、歐洲以及日本的艙段之間，使用的是
CBM大型對介面
。
這使得國際空間站雖然有多達8個對介面，但其實具體到每一種對介面上也不多。
CBM大型對介面只能使用在艙段之間的連線，要透過
PMA對接適配艙
轉換成
錐-杆對介面
或者
APAS-95對介面
，才能讓飛船進行對接。
（太空梭同樣透過PMA（紅框內黑色艙段）進行對接）
這使得國際空間站上經常出現對介面緊張的局面。
比如因為APAS-95對介面資源緊張，歐洲在發射ATV貨運飛船的時候，
不得不放棄熟悉的APAS-95對介面，轉而使用俄羅斯的錐-杆對介面
。
而中國空間站就沒有這個問題。從“天宮一號”和“神舟8號”開始，
中國空間站始終使用同一種對介面
。
包括空間站艙段，“神舟”載人飛船，“天舟”貨運飛船以及新一代載人飛船，都是使用同樣的對介面。
（中國新一代載人飛船）
這種對介面和APAS-95對介面相似，
但是電氣線路設計有一些不同
，所以要讓使用APAS-95直接對接中國空間站是不可行的。
中國對介面在結構上基本一致，只是為了能夠減輕一些重量，
用來進行艙段連線的對介面取消了自動對接裝置，稱為停泊口
。
中國空間站一期的兩個實驗艙，就將對接在停泊口上。取消了自動對接裝置，實驗艙又要怎麼接上停泊口呢？
（“夢天”號實驗艙）
首先，實驗艙發射以後，
先和核心艙正面的對介面進行自動對接
，這個對介面是裝有自動對接系統的。
對接完成以後，航天員就要
操縱機械臂
，
把正面的實驗艙轉移到側面進行對接
。這樣，在機械臂的幫助下，沒有自動對接系統也能順利完成接上停泊口。
6
未來——中國空間站即將建成
目前，“神舟13號”的航天員還在太空中開展各種科研實驗。
按照計劃，“神舟13號”乘組將會在
4月
返回地面。隨後
“神舟14號”將會在五月發射升空
。
（“神舟14號”將在五月份發射）
在“神舟14號”成員組停留太空的六個月中，將會迎來
中國空間站一期建設的兩個實驗艙
。
“問天”號實驗艙計劃在
7月份
，由長征5號B運載火箭從海南文昌發射場發射升空。
“夢天”號實驗艙則是計劃在
9月份
進行發射，同樣由長征5號B運載火箭進行發射。
也就是說，
在今年我們就將看到中國空間站一期建設完成
。
（即將發射的“問天”號實驗艙）
而二期建設方案還在討論之中，計劃上將在
2024年到2025年
開展中國空間站二期建設工作。
在不遠的將來，我們就能夠看到完全體的中國空間站劃過天空，這是一座效能完全不輸，甚至超過國際空間站的中國空間站。
我們的征程是星辰大海。
