版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們

火箭發(fā)射時(shí)，所有的承載量都要用到刀刃上。因此載重量可是能輕則輕，絕對不能超重，

畢竟，航天器的造價(jià)不菲，每一克的價(jià)值就如同半兩黃金。

然而，我國的空間站卻帶了6個(gè)大鐵球上去，加起來總質(zhì)量有1噸的樣子。

為什么載重量如此吃緊的情況下，還要帶大鐵球呢？是嫌空間站太輕了？

6個(gè)大鐵球

這6個(gè)大鐵球位于天宮空間站的核心艙“天和”上，整齊地排列在核心艙邊緣的圓圈上。

在航天領(lǐng)域有這樣一個(gè)說法：每增重航天器1千克，就要相應(yīng)增加750千克的燃料。

所以在設(shè)計(jì)航天器的時(shí)候，是能減輕質(zhì)量就減輕質(zhì)量，既節(jié)約燃料，又節(jié)約成本。

可是，這6個(gè)鐵球加起來的質(zhì)量有1噸左右，那么增加的燃料得750噸。

難道安裝這6個(gè)鐵球是為了證明咱們國家的航天不缺錢？

當(dāng)然不是，航天器上面的每一個(gè)零部件都是有其作用的，我們不能光看這6個(gè)鐵球重，而忽視它在空間站中所發(fā)揮的作用。

這些大鐵球有一個(gè)專業(yè)名詞，叫作“控制力矩陀螺”，也就是說，它看似是個(gè)球，其實(shí)本質(zhì)上是陀螺。

它會像陀螺一樣旋轉(zhuǎn)，然后改變空間站的力矩，用以調(diào)整空間站的姿勢。

我們都知道，空間站不可能永遠(yuǎn)保持一個(gè)姿勢，它需要根據(jù)各種情況進(jìn)行調(diào)整。

這6個(gè)大鐵球并不是鑲嵌在天和號上的，它們和核心艙之間有一個(gè)連接器。

這6顆鐵球均勻分布，如果需要調(diào)節(jié)方向，可以旋轉(zhuǎn)這6個(gè)陀螺，最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到7000轉(zhuǎn)/秒。

如果對它們的工作還是沒有概念，我們可以想象一種玩具手指陀螺，當(dāng)它在人的手上快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，手指會感受到一股力。

這其實(shí)就是手指陀螺在改變?nèi)耸值牧兀贿^因?yàn)樗×?，不足以改變我們手的姿勢?/p>

所以，這不是給空間站增重的，而是它必須的零部件。

但是這種零部件一個(gè)就有100多公斤重，萬一出了故障如何更換呢？

很簡單，100多公斤是它在地球上的重量，進(jìn)入太空之后失重，宇航員都是大力士，搬動100多公斤的鐵球完全不是問題。

在天和機(jī)械臂的幫助下，就能實(shí)現(xiàn)更換。

大鐵球工作

空間站雖然會在太空中停留很久的時(shí)間，但并不表示它會不用調(diào)整自己的飛行軌跡。

甚至在特殊時(shí)刻，它還需要調(diào)整自己的軌道。

太空中存在著超過1億件太空垃圾，它們大小各異，有些是廢棄的衛(wèi)星，一坨就有幾百公斤重；也有一些是脫落的碎片，只有幾克重。

它們的飛行速度在2.8到7千米/秒，這樣的速度，隨便一撞，輕則毀掉零部件，重則直接空間站報(bào)廢。

天宮空間站在設(shè)計(jì)之初，就必須考慮到這種危險(xiǎn)情況。

因此，必須具備調(diào)節(jié)自身姿勢的功能，不然就直愣愣地被撞了。

除了躲避危險(xiǎn)，空間站在對接的時(shí)候，也要調(diào)整自己的姿勢，以便更好地對接。

航天器對接分為手動和自動，不管哪種，都需要這6個(gè)大鐵球發(fā)揮作用。

必要的時(shí)候，空間站甚至?xí)粢粋€(gè)頭，保證自己的某一部分始終朝著地球，能更好地接受地球的信號或者發(fā)射信號。

國際空間站建設(shè)的時(shí)候，還沒有控制力矩陀螺，所以采取的是反推，利用發(fā)動機(jī)朝反方向噴射，以便調(diào)整方向和姿勢。

這樣的后果就是使用很多燃料進(jìn)去，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，國際空間站每年需要10億美元的額外燃料，它們主要被用于調(diào)整空間站上。

后來，國際空間站實(shí)在是承受不起這樣的燒錢，于是在空間站的主體艙上安裝了4個(gè)控制力矩陀螺，每個(gè)的質(zhì)量在270多千克。

因?yàn)榭梢杂秒娏︱?qū)動它，而空間站上的電來自太陽能充電板，這樣就能節(jié)省不少燃料。

我國吸取了這個(gè)教訓(xùn)，一開始就使用控制力矩陀螺，節(jié)省了很多成本。

所以，不要再說安裝鐵球是費(fèi)錢，人家是節(jié)省錢的。

空間站的推進(jìn)器

不少人認(rèn)為，空間站這個(gè)大家伙，推進(jìn)它需要很大的能量吧。

其實(shí)，天宮空間站的推進(jìn)器，力量在地球上只能推動一張紙，驚不驚喜？意不意外？

這種推進(jìn)器叫做霍爾推進(jìn)器，就是大家高中都很熟悉的霍爾效應(yīng)。

通俗來說，空間站的推進(jìn)器噴出來的不是火，而是粒子流。利用電場給帶電粒子加速，它們以極快的速度被噴射出來，提供了一個(gè)推力。

我國的空間站重達(dá)60多噸，但是推進(jìn)器只有0.32牛的推力。

在地球上，真的只能推一張紙。但是在太空中，沒有空氣阻力，只要輕輕一個(gè)力就能讓空間站前進(jìn)。

不過，霍爾推進(jìn)器也是要耗能的，它會消耗電能和粒子。

電能主要來源于太陽能充電，粒子來自于提前帶上去的氣體，主要是氙氣。

氙氣容易電離，產(chǎn)生帶電粒子。果然是天宮，連驅(qū)動都是氙（仙）氣！

如果氙氣消耗完畢，就會因?yàn)閲娚淞Ｗ硬粔蚨霈F(xiàn)噴射不足的現(xiàn)象。

所以，補(bǔ)充物質(zhì)的運(yùn)輸火箭，可以定期補(bǔ)充壓縮的氙氣上去。

為何選擇粒子推進(jìn)器而不是燃料推進(jìn)器呢？這是因?yàn)?，太空沒有氧氣，如果使用燃料，還需要額外攜帶助燃劑，這會增加攜帶的重量。

霍爾推進(jìn)器沒有這個(gè)顧慮，它只需要攜帶足夠的粒子就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷地供能。

此外，霍爾推進(jìn)器的速度上限比燃料更高，燃料的極限速度是第一宇宙速度，但是霍爾推進(jìn)器的極限速度，理論上可以達(dá)到第三宇宙速度，甚至更大。

某種程度上，它才是未來航天動力的主力。

只是，目前的霍爾推進(jìn)器提供的推力都比較小，最大的推進(jìn)器大約3牛頓的力，想要用它實(shí)現(xiàn)自由的飛行，還需要繼續(xù)努力。

空間站的作用

有人抨擊我國的空間站是“面子工程”，勞民傷財(cái)，沒有實(shí)用。

實(shí)際上，我們每個(gè)人都是航天技術(shù)的受益者，只是很多人沒有發(fā)現(xiàn)。

我們吃的蔬菜、水果，甚至是西北地區(qū)種的樹，里面都有一種神秘的科技——太空育種。

植物的細(xì)胞在失重、輻射的情況下，會出現(xiàn)變異，改變原有的性狀，得到新的性狀，比如產(chǎn)量提高、更耐旱、更耐寒等。

比如我們市面上的一種辣椒，它的維生素含量比一般辣椒高30%，它不是普通的辣椒，它是去太空旅行過的辣椒！

很多人不知道，我國的太空育種有超過2000億的市場規(guī)模，已經(jīng)逐漸進(jìn)入大家的生活。

只可惜，一些人吃著太空育種的高品質(zhì)蔬菜，說著“面子工程”的風(fēng)涼話。

空間站還有一個(gè)功能，就是完成太空實(shí)驗(yàn)，尤其是生物實(shí)驗(yàn)。

我們知道，實(shí)驗(yàn)需要大型的設(shè)備，如果只是普通的載人衛(wèi)星，宇航員在上面根本施展不開，更不可能攜帶大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

能做到這兩點(diǎn)的，只有空間站。因?yàn)槲鞣絿业淖钄_，我國無法進(jìn)入國際空間站，如果沒有自己的空間站，那么有些實(shí)驗(yàn)，我們永遠(yuǎn)做不了。

比如大家都很關(guān)心的太空種菜，沒有空間站就沒法進(jìn)行。

為了不浪費(fèi)我國種菜的種族天賦，將菜種向星辰大海，我們需要空間站。

所以，天宮空間站不是我國探索太空的盡頭，它只是一個(gè)起點(diǎn)。

未來，會有更多的國產(chǎn)航天器在太空中發(fā)揮它們各自的作用。

（聲明：本文來源宇宙解碼，轉(zhuǎn)載僅做學(xué)習(xí)交流，非商業(yè)用途，所有轉(zhuǎn)載文章都會注明來源，如文章、照片的原作者有異議，請于后臺聯(lián)系我們，我們會進(jìn)行快速處理或刪除，謝謝支持。）

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！