天和號核心艙介紹日期:演講人：XXX概述與背景結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能與技術(shù)任務(wù)操作成就與影響未來展望目錄contents01概述與背景空間站核心功能模塊采用“積木式”模塊化設(shè)計(jì)，支持未來實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船等擴(kuò)展對接，具備長期在軌組裝與維護(hù)能力，體現(xiàn)中國航天工程的高兼容性與前瞻性。模塊化設(shè)計(jì)理念多接口兼容性配置多個(gè)對接口與停泊口，可同時(shí)對接貨運(yùn)飛船（如天舟系列）、載人飛船（如神舟系列）及后續(xù)實(shí)驗(yàn)艙（如問天、夢天艙），實(shí)現(xiàn)多飛行器協(xié)同作業(yè)。天和號核心艙是中國空間站“天宮”的核心組成部分，承擔(dān)空間站整體控制、能源分配、生命保障及航天員駐留等核心功能，是空間站運(yùn)行的“大腦”和“心臟”。核心艙基本定義發(fā)射與在軌驗(yàn)證階段（2021年至今）2021年4月29日由長征五號B遙二運(yùn)載火箭發(fā)射入軌，后續(xù)完成機(jī)械臂操作、艙段轉(zhuǎn)位等關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，為空間站全面建造奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)階段（2010-2016年）突破大型密封艙體制造、再生生保系統(tǒng)、高精度姿態(tài)控制等核心技術(shù)，完成核心艙初樣設(shè)計(jì)與地面驗(yàn)證。工程研制與測試階段（2017-2020年）開展全系統(tǒng)聯(lián)試、熱真空試驗(yàn)、力學(xué)環(huán)境模擬等極端條件測試，確保艙體在太空環(huán)境下的可靠性與安全性。研發(fā)歷程簡述結(jié)構(gòu)與尺寸能源系統(tǒng)全長16.6米，最大直徑4.2米，發(fā)射質(zhì)量約22.5噸，內(nèi)部加壓空間達(dá)50立方米，提供3名航天員長期駐留環(huán)境。配置兩對單翼翼展超30米的柔性太陽翼，總發(fā)電功率超過10千瓦，采用高效鋰離子蓄電池組保障陰影期供電。主要技術(shù)參數(shù)推進(jìn)與軌道維持配備4臺490牛變軌發(fā)動機(jī)和24臺150牛姿控發(fā)動機(jī)，支持軌道高度維持在340-450公里，具備自主避碰機(jī)動能力。生命保障技術(shù)集成電解制氧、二氧化碳去除、水循環(huán)等再生式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源利用率超過90%，顯著減少地面補(bǔ)給依賴。02結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)艙體布局特點(diǎn)模塊化分段設(shè)計(jì)天和號核心艙采用模塊化分段布局，分為工作艙、生活艙和資源艙三大功能區(qū)，各艙段通過標(biāo)準(zhǔn)化接口連接，便于后續(xù)擴(kuò)展和維護(hù)。01環(huán)形空間優(yōu)化生活艙采用環(huán)形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最大化利用有限空間，配備可折疊式設(shè)備與多功能墻面，實(shí)現(xiàn)睡眠、就餐、衛(wèi)生等功能的靈活切換。人機(jī)交互分區(qū)工作艙嚴(yán)格劃分航天員操作區(qū)與自動化設(shè)備區(qū)，配備符合人體工學(xué)的操作面板和緊急逃生通道，確保任務(wù)執(zhí)行效率與安全性。冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵艙段采用雙重承壓壁與多路徑管線布局，即使單點(diǎn)失效仍能維持基本功能，顯著提升在軌生存能力。020304高強(qiáng)度復(fù)合外殼艙體外層采用鈦合金-陶瓷纖維復(fù)合材料，兼具抗微隕石撞擊能力與極端溫度耐受性（-150℃至+200℃），同時(shí)實(shí)現(xiàn)重量減輕30%。輻射防護(hù)夾層生活艙內(nèi)壁嵌入含氫聚合物與聚乙烯組成的復(fù)合屏蔽層，可有效吸收80%以上的宇宙射線，將艙內(nèi)輻射劑量控制在安全閾值內(nèi)。防火防腐蝕內(nèi)裝所有內(nèi)部設(shè)施均選用阻燃等級達(dá)UL94V-0的鎂合金框架與納米涂層材料，通過1200℃耐火測試且零有毒氣體釋放。減震降噪結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝基座采用三級蜂窩鋁減震器配合聲學(xué)超材料包覆，將艙內(nèi)噪聲控制在55分貝以下，滿足長期駐留健康標(biāo)準(zhǔn)。材料選用標(biāo)準(zhǔn)搭載4組模塊化鋰離子蓄電池組，總?cè)萘窟_(dá)120kWh，支持連續(xù)陰影區(qū)45分鐘大功率放電與20000次循環(huán)壽命。鋰離子儲能系統(tǒng)采用分層式智能配電架構(gòu)，通過16路冗余總線實(shí)現(xiàn)電能動態(tài)分配，瞬時(shí)過載保護(hù)響應(yīng)時(shí)間小于5毫秒。智能配電網(wǎng)絡(luò)01020304配備2組展開面積達(dá)134平方米的砷化鎵三結(jié)太陽能電池翼，采用雙軸對日定向機(jī)構(gòu)，日均發(fā)電量超過60千瓦時(shí)。柔性太陽翼陣列獨(dú)立配置2套氫氧燃料電池備份系統(tǒng)，可在主電源失效時(shí)提供72小時(shí)基礎(chǔ)生命支持電力（3kW持續(xù)輸出）。應(yīng)急供電單元能源系統(tǒng)配置03功能與技術(shù)對接與組合能力多艙段對接技術(shù)天和號核心艙采用國際先進(jìn)的異體同構(gòu)周邊式對接機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)與問天、夢天實(shí)驗(yàn)艙及載人飛船的軸向、徑向多方向?qū)樱С治磥砜臻g站15年以上在軌組裝擴(kuò)展需求。對接機(jī)構(gòu)配備六自由度緩沖系統(tǒng)，可吸收200噸級航天器對接時(shí)的沖擊能量。組合體控制能力能源并網(wǎng)管理核心艙配備4臺霍爾電推進(jìn)發(fā)動機(jī)和24個(gè)控制力矩陀螺，可對百噸級空間站組合體進(jìn)行三軸穩(wěn)定控制，姿態(tài)控制精度達(dá)0.05度，軌道維持精度±1公里。具備在貨運(yùn)飛船對接時(shí)進(jìn)行質(zhì)量特性自適應(yīng)調(diào)整的智能控制算法。通過展開面積達(dá)134平方米的柔性太陽翼，實(shí)現(xiàn)20千瓦電力供應(yīng)。采用高壓100伏配電體制，支持各艙段間能源動態(tài)調(diào)配，最大可擴(kuò)展至180千瓦供電能力，配備鋰離子蓄電池組實(shí)現(xiàn)陰影區(qū)供電。123多功能實(shí)驗(yàn)支持系統(tǒng)配置13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷機(jī)柜接口，支持生命科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科實(shí)驗(yàn)。配備每秒萬億次計(jì)算能力的高性能科學(xué)計(jì)算機(jī)，實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)提供10^-5g微重力環(huán)境和±0.5℃溫控精度。艙外實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)4個(gè)大型載荷掛點(diǎn)和2個(gè)小型載荷平臺，支持1.5噸級艙外實(shí)驗(yàn)載荷。配備機(jī)械臂輔助載荷轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，機(jī)械臂末端定位精度達(dá)5毫米，可進(jìn)行艙外設(shè)備維護(hù)和實(shí)驗(yàn)載荷更換。天地?cái)?shù)據(jù)傳輸建立Ka頻段高速數(shù)傳鏈路，下行速率達(dá)1.2Gbps，支持每天300GB科學(xué)數(shù)據(jù)下傳。配備實(shí)驗(yàn)載荷遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，支持地面科學(xué)家實(shí)時(shí)參與在軌實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)平臺功能集成北斗導(dǎo)航、星敏感器、慣性測量單元等多源信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)軌道確定精度優(yōu)于10米。配備X波段統(tǒng)一測控系統(tǒng)，支持S頻段應(yīng)急通信鏈路，測控覆蓋率提升至85%以上。導(dǎo)航控制系統(tǒng)復(fù)合導(dǎo)航體系采用推力為80毫牛的離子電推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行軌道保持，每年可節(jié)省2噸化學(xué)推進(jìn)劑。具備碰撞預(yù)警和規(guī)避機(jī)動能力，可提前7天預(yù)測危險(xiǎn)交會，實(shí)施500米級規(guī)避機(jī)動。自主軌道維持配置三冗余容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)故障自主檢測與隔離。具備控制模式在線重構(gòu)能力，在單機(jī)故障時(shí)可自動切換備份系統(tǒng)，保證空間站持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。故障診斷與重構(gòu)04任務(wù)操作發(fā)射部署流程天和號核心艙由長征五號B運(yùn)載火箭發(fā)射升空，經(jīng)過精確的軌道調(diào)整后進(jìn)入預(yù)定近地軌道，確保與后續(xù)艙段對接的準(zhǔn)確性?；鸺l(fā)射與入軌核心艙在軌展開太陽能帆板及通信天線，完成各系統(tǒng)初始化自檢，包括電源管理、環(huán)境控制及數(shù)據(jù)通信等關(guān)鍵模塊的啟動驗(yàn)證。艙段展開與激活核心艙通過交會對接系統(tǒng)進(jìn)行在軌測試，驗(yàn)證與貨運(yùn)飛船、載人飛船的對接兼容性，為后續(xù)任務(wù)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。對接準(zhǔn)備與測試通過推進(jìn)系統(tǒng)定期實(shí)施軌道修正，抵消大氣阻力導(dǎo)致的軌道衰減，同時(shí)利用控制力矩陀螺維持艙體穩(wěn)定姿態(tài)。軌道維持與姿態(tài)控制地面控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控核心艙溫度、壓力、氧氣濃度等環(huán)境參數(shù)，以及電源、通信、熱控等子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)健康監(jiān)測按任務(wù)規(guī)劃啟動艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)柜與艙外暴露平臺，協(xié)調(diào)載荷供電、數(shù)據(jù)傳輸及樣品更換，保障空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)連續(xù)性。科學(xué)載荷操作日常運(yùn)行管理生命保障系統(tǒng)配備獨(dú)立睡眠艙、鍛煉設(shè)備及微波加熱裝置，提供符合人體工學(xué)的活動空間，確保航天員每日8小時(shí)高質(zhì)量睡眠。居住區(qū)人性化設(shè)計(jì)應(yīng)急安全預(yù)案設(shè)置防火、防輻射避難區(qū)，儲備7天應(yīng)急氧氣與食物，定期開展失壓、火災(zāi)等聯(lián)合演練，提升乘員應(yīng)急處置能力。集成電解制氧、二氧化碳去除、水循環(huán)等裝置，維持艙內(nèi)21%氧濃度及0.5%二氧化碳限值，每日再生約90%的飲用水。乘員生活支持05成就與影響科學(xué)實(shí)驗(yàn)成果空間生命科學(xué)研究天和號核心艙搭載了多項(xiàng)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，成功開展了微重力環(huán)境下細(xì)胞培養(yǎng)、植物生長等研究，為未來長期太空駐留提供重要數(shù)據(jù)支持。空間材料科學(xué)突破利用艙內(nèi)材料實(shí)驗(yàn)柜，完成了新型合金、半導(dǎo)體材料的太空制備實(shí)驗(yàn)，獲得地面無法合成的高純度晶體結(jié)構(gòu)材料?？臻g天文觀測成果通過艙外安裝的高能粒子探測儀，首次實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的宇宙射線能譜測量，為暗物質(zhì)研究提供關(guān)鍵觀測數(shù)據(jù)。微重力流體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了微重力條件下流體動力學(xué)特性，為航天器燃料管理、生命支持系統(tǒng)優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。國際合作貢獻(xiàn)為歐空局、聯(lián)合國外空司等機(jī)構(gòu)提供了超過20%的實(shí)驗(yàn)載荷空間，支持了16個(gè)國家的28項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。國際載荷搭載計(jì)劃與俄羅斯、法國等國家開展航天員交叉培訓(xùn)，建立了兼容多國標(biāo)準(zhǔn)的艙內(nèi)操作規(guī)范體系。推動了中國空間站接口標(biāo)準(zhǔn)被國際宇航聯(lián)合會采納，促進(jìn)了全球空間站技術(shù)體系的兼容發(fā)展。航天員聯(lián)合訓(xùn)練建立了面向全球科研機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享平臺，累計(jì)共享超過500TB的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享機(jī)制01020403技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)輸出技術(shù)突破亮點(diǎn)再生式生命保障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水循環(huán)利用率達(dá)95%以上，氧氣再生率超過90%，創(chuàng)造了空間站環(huán)境控制的世界領(lǐng)先水平。大型艙段在軌組裝突破多艙段自主交會對接技術(shù)，完成世界首個(gè)20噸級艙段毫米級精度的在軌組裝。智能管理系統(tǒng)開發(fā)了具備自診斷、自修復(fù)功能的智能管理平臺，可實(shí)時(shí)監(jiān)控10萬+個(gè)艙內(nèi)參數(shù)并自動優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。高效能源技術(shù)采用三結(jié)砷化鎵太陽電池翼，發(fā)電效率達(dá)34%，配合鋰離子蓄電池組，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)綜合效率提升40%。06未來展望擴(kuò)展計(jì)劃方向推動國際航天機(jī)構(gòu)合作，搭載其他國家實(shí)驗(yàn)設(shè)備，形成多國聯(lián)合科研平臺，提升空間站綜合利用率。國際合作與載荷共享商業(yè)航天融合深空探測技術(shù)驗(yàn)證未來計(jì)劃通過對接實(shí)驗(yàn)艙、資源艙等模塊，逐步構(gòu)建更復(fù)雜的空間站結(jié)構(gòu)，支持長期駐留和大規(guī)模科學(xué)實(shí)驗(yàn)。探索商業(yè)航天企業(yè)參與運(yùn)營的模式，如商業(yè)載荷發(fā)射、太空旅游等，促進(jìn)空間站經(jīng)濟(jì)價(jià)值開發(fā)。利用核心艙作為深空任務(wù)（如月球、火星）的中繼站或技術(shù)試驗(yàn)平臺，驗(yàn)證長期生命保障、能源管理等關(guān)鍵技術(shù)。多艙段組合與模塊化擴(kuò)展長期目標(biāo)設(shè)定建成永久性太空基地通過持續(xù)升級和維護(hù)，將天和號核心艙發(fā)展為可長期自主運(yùn)行的太空基地，支持航天員輪換駐留。02040301培養(yǎng)下一代航天人才以空間站為實(shí)踐平臺，開展航天員培訓(xùn)、青少年科普項(xiàng)目，儲備未來深空探測人力資源。突破微重力科學(xué)研究瓶頸聚焦材料科學(xué)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，利用太空獨(dú)特環(huán)境產(chǎn)出重大科研成果，推動地面產(chǎn)業(yè)升級。太空資源利用探索試驗(yàn)水、氧循環(huán)再生技術(shù)，研究月球或小行星資源開采可行性，為太空工業(yè)化