珠海航展上的航天重器

文/刘岩 宋皓薇

11月8日至13日，第十四届中国航展在珠海国际航展中心举行。中国航天一系列“黑科技”亮相，还展示了多种服务大众生产生活的技术成果，其中不乏备受瞩目的明星产品。

▲ 空间站展示舱与实物大小相同

零距离接触空间站

今年恰逢中国载人航天工程立项实施30周年，航天科技集团五院精心打造的中国空间站组合体展示舱让“天上宫阙”与“南海明珠”交相璀璨。在航天科技集团展区，占地面积最大的重磅展品正是空间站组合体展示舱，全景展示了空间站“T”字基本构型。

据公开资料显示，中国空间站以天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱为基本构型，舱内活动空间超过110立方米，配置2个航天员出舱舱口和1个货物气闸舱，并提供6个睡眠区和2个卫生区，可实现长期3人、短期6人驻留。

为了充分突出空间站的规模和特点，空间站组合体展示舱按真实比例1∶1制造，除舱体外，还包括太阳翼、中继天线、对接机构、大小机械臂、舱内实验机柜等配套设备。参观者可以幸运地进舱一探究竟，零距离感受“天宫”之美。

在天和核心舱模型内部，操纵杆、驾驶台等很有“太空感”。每次航天员出舱的时候，总会有一名航天员留在核心舱里进行操作，控制机械臂等细微调整，确保任务安全完成。

▲ 重型运载火箭（右二）与新一代载人运载火箭（右三）模型

由于失重作用，航天员在舱内有时“不分上下”，所以天花板上照样安装了脚限位器。平时飘浮的航天员一般通过软质束缚带把自己的脚束缚住，进而把身体固定在某个位置。舱壁上还有硬质扶手，主要帮助航天员在舱里借力移动，或者安全地开展运动健身。

▲ 舱外航天服与长征二号F火箭、长征五号B火箭模型

此外，分段式拓展餐桌、太空微波炉、自制酸奶机、附近带观景窗的睡袋“床位”、阅读照明灯、风扇、洗澡间等，无不体现了中国空间站的人性化设计。

通过四通八达的“6个口”核心舱节点舱模型，参观者可以前往实验舱。真正的节点舱还在太空中对接着载人飞船，未来可能在某个时段迎来巡天光学舱、货运飞船等。

参观者转弯进入问天实验舱模型，可以看到正在生命生态实验柜里蓬勃生长的太空植物样品，观察科学手套箱和低温存储柜，探访3个睡眠区。有趣的是，这里的睡眠区是“一横两竖”，被参观者形容为“门框”。其实，在失重状态下，航天员不会感觉到站着睡、躺着睡有太大不同。

至于参观者可能有什么遗憾，大概是问天实验舱模型打开气闸舱口盖后，不能看到无垠的太空。

新型火箭蓄势待发

展厅内，重型运载火箭模型高度直达顶棚，吸引了不少参观者的注意。据了解，重型运载火箭芯级箭体直径10米级，采用三级串联构型，具备芯一级可重复使用能力，有望大幅提升我国进入空间和开发利用空间资源的规模和能力。

体格高大，它的“力气”自然不凡：近地轨道运载能力150吨、奔月转移轨道运载能力50吨、奔火转移轨道运载能力35吨。可以说，重型运载火箭是支撑我国航天强国建设的重要标志，预计2030年前后完成首飞。

旁边，带着2个助推器的新一代载人运载火箭也以优雅的身姿与大众见面了。据悉，新一代载人运载火箭是根据我国载人航天工程发展规划，为发射我国新一代载人飞船/月面着陆器而全新研制的高可靠、高安全的载人运载火箭。

这款火箭全长约90米，起飞重量约2187吨，采用三级半构型，箭体直径5米，捆绑2个5米直径的通用芯级，可将27吨有效载荷直接送入奔月轨道，或将70吨有效载荷送入近地轨道。它是我国航天强国建设的重要战略支撑，预计2027年具备首飞条件。

位于室外的500吨大推力固体发动机也是本次航展的一大亮点。该发动机是世界上推力最大、工作时间最长、冲质比最高、可工程化应用的整体式固体火箭发动机。它采用高压强总体设计、高性能纤维复合材料壳体、高装填整体浇注成型燃烧室、超大尺寸喷管等多项先进技术，发动机综合性能达到世界一流。

500吨大推力固体发动机“打通”了我国千吨级推力固体发动机发展的关键技术“链路”，标志着我国固体运载能力实现大幅提升，对推动我国未来大型、重型运载火箭技术的发展具有重要意义。

捷龙三号运载火箭也在航展上正式公开亮相。作为四级固体运载火箭，该火箭总长31.8米，箭体最大直径2.64米，起飞质量140吨，500千米太阳同步轨道运载能力1.5吨，支持陆基及海上快速发射，可实现零窗口、全方位发射，在72小时内完成星箭技术准备和发射任务，拥有2.9米直径和3.35米直径整流罩，任务性价比与适用性高。

据悉，一年来，捷龙三号运载火箭经历了研发、地面试验、转段、首飞评审等一系列流程，截至珠海航展期间，已正式进入首飞阶段。

“‘快舟镖局’，镖镖必达！”在商业航天展区，还有2名太空“快递员”——快舟一号固体运载火箭和快舟十一号固体运载火箭，一出场就“圈粉”无数。

“快舟”是航天科工集团在商业航天领域“深耕细作”的缩影，具有“随时随地发射”的特殊本领，通过车载去往发射地点，直接起竖，即可升空。例如，当发生突发险情或灾害时，快舟火箭可搭载应急探测卫星，在24小时内发射，将卫星送入预定轨道，在最短的时间内对受灾地区和突发现场实施探测，收集相关数据，让信息的传输和监测更加便捷。随着太空“快递”密集“发货”，“快舟一号”已成为我国商业航天发射的“新名片”。

快舟十一号固体运载火箭同样采用车载机动发射方式，主要面向1吨级以下卫星发射和组网，具备一箭多星发射能力。运载能力为1000千克/700千米太阳同步轨道，整流罩直径为2.2米，起飞质量为78吨，可为全球用户提供“低成本、高可靠性、高入轨精度”的商业航天发射服务。

航天器“黑科技”曝光

在本次航展上，除空间站三大舱组合体外，由航天科技集团五院研制的空间站机械臂也是独特亮点。

▲ 80吨级可重复使用液氧甲烷发动机

▲ 两款“快舟”模型

▲ 航天运输系统未来概念模型

机械臂是空间站的关键设备之一，用于保障空间站在轨寿命期间内安全、可靠运营，开展空间站组装建造、维护维修、辅助航天员出舱活动、支持空间应用等任务实施，是我国目前智能程度最高、规模与技术难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统。

该机械臂全长10米，并可扩展到15米，实现大范围、大负载操作以及局部精细化操作，负载自重比和操控精度等指标均已达到世界领先水平，而且全部核心部件实现国产化。

值得一提的是，空间站机械臂本身就是高智能机器人，拥有精确操作能力和视觉识别能力，既能够自主分析运行，也可由航天员遥控。

中国可重复使用运载火箭是广大航天爱好者的期盼之一，而可重复使用运载火箭的核心是先进的可重复使用动力装置。在本届航展上，航天科技集团六院推出一型基于液氧煤油补燃循环泵后摆发动机改进，通过技术继承和通用化拓展的130吨级重复使用发动机，打造我国新一代载人运载火箭重复使用天地往返运输系统动力装置。

据介绍，为适应运载火箭垂直回收和重复使用的特殊要求，130吨级重复使用发动机实现了三大突破。一是通过发动机泵后摆技术和包络布局优化，实现通用5米芯级构型布置7台发动机，火箭面推力提升70%，火箭运载系数和回收能力大幅度提升。二是具备多次点火起动、低入口压力起动、大范围变推力、健康监控与故障诊断不离箭快速简化处理等功能，可满足重复使用运载火箭垂直起降技术要求。三是发动机突破了推力室、发生器热载荷寿命技术，涡轮泵减振技术，长寿命自动器、轴承和密封技术等多项重复使用关键技术，满足重复飞行10次以上的要求，通过简易维护实现快速发射。

目前地球轨道上因人类航天活动产生的空间碎片总数量达上亿个，总质量达数千吨，包括航天发射过程中的抛弃物、寿命末期的人造卫星以及空间物体碰撞所产生的碎块等。为减缓空间碎片的增长，保证未来空间活动的可持续开展，以离轨帆为代表的空间碎片减缓技术的发展与应用逐渐成为国际热点。

展会上，某“风筝”吸引不少参观者的好奇与驻足。这其实是“低成本通用接口商业卫星离轨装置”，俗称离轨帆，“风筝”是它的展开状态，一旦收拢后，仅为展开状态的1/200，大概只有手掌大小。

地面物联网建设正方兴未艾，天基物联网依靠“造星达人”，同样热火朝天。

所谓天基物联网，是指通过发射一定数量的低轨道窄带通信卫星，组成一个能够覆盖及服务全球的通信卫星星座，将全球范围内各种信息节点和传感器进行有效连接，形成物-物、人-物、人-人之间广泛互联互通的新型信息生态系统。该系统主要由空间的卫星及星座，地面的卫星测控站、信关站及数据中心，以及各类应用终端等组成。

2020年5月12日，航天科工低轨窄带通信卫星行云二号01/02星成功发射入轨，运行稳定，各项关键技术得到验证，各类应用终端在海洋、地灾、气象等行业的测试及示范应用中取得良好成效。

航天科工集团还携航天星云即时遥感服务体系、航天星云系列产品、卫星运营服务社会应用解决方案亮相航展，受到广泛关注。其中，航天星云即时遥感服务体系由即时遥感卫星、近实时低空无人值守观测系统、实时地面物联感知系统和地面卫星资源共享服务平台组成，着重服务于城市一张图、储油储气安全、交通基础设施安全、农业、双碳、矿山安全、自然灾害等应用场景。