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标题: 神舟十四号航天员拆快递，天舟四号竟带了个170公斤的铁疙瘩？ [打印本页]

作者: 王胜权 时间: 2022-8-1 10:07
标题: 神舟十四号航天员拆快递，天舟四号竟带了个170公斤的铁疙瘩？
在神舟十四号顺遂对接天宫空间站的第二天，中国太空出差三人组就打开了天舟四号货运飞船的舱门，开始快乐地拆快递。

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神舟十四号乘组进入空间站
在天舟飞船宽敞的货仓里足足塞了200多个巨细包裹共5吨货品，此中航天员在半年时间里吃喝穿用的生存必须品有175个货包共4.08吨！别的是一些为核心舱增补的消耗品、环控生保产物、实验载荷、仪器装备等等。液体货舱里尚有约700多公斤补加推进剂，加上用于飞船自身推进的1吨燃料会有节余，也将用于为核心舱实验燃料补加，如许算起来“快递小哥”统共携带了约6吨多的货。

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天舟飞船是环球最能装的货运飞船
货舱里还装了一个大“铁疙瘩”，它重达170公斤，是有史以来天舟飞船运送的最重的单件货品。
相识航天发射的朋侪都知道，“太空快递”高大上，运费从来都未自制，美国货运飞船每运送1克物资所必要的费用约莫与1克黄金等价。而中国长征七号运载火箭一次发射费用，加上一艘天舟飞船，总价也不低于3亿人民币。按天舟四号带货6吨盘算，每公斤物资“快递费”达5万元人民币，送这个170公斤的“铁疙瘩”到空间站则必要花掉850万！

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正在安装的"铁疙瘩"是力矩陀螺
毕竟是什么东西值得淹灭巨资奉上太空？它都有哪些告急作用呢？
这个死沉死沉的铁疙瘩叫“控制力矩陀螺”（CMG），大概简朴点叫“力矩陀螺”，是航天器姿态控制的关键部件。
在天和核心舱外边歪歪扭扭地装了6个白色球形的东西，一些朋侪不知其用途，猜它会不会是雷达天线罩。着实这些球里边就是力矩陀螺，6个总重高出1吨！

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天和核心舱外边的CMG
不但云云，“问天”实验舱里也装有几个如许的陀螺，它们同样用于姿态控制。
我们经常在电视里看到天宫空间站，它都是以“腹部”对着地球、“背部”朝向太空（又称“天顶”）。但是你知道吗？无论我们向太空发射什么样的航天器，它都不会保持此中一面朝向地面，从地面看上去它是每飞一圈翻一个“跟斗”。

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卫星会保持本身的角动量
太空中飞行的全部物体，在没有外力作用时都会保持本身的角动量，这是物体的根本特性。
为了维持对地观测与通讯，空间站必要将一部门天线始终指向地面，而另一些天线始终向上对着地球同步轨道卫星；天宫空间站以41.58°的倾角绕地球飞行，也必要将最结实的部门始终朝向大概有流星撞击的方向。加上别的一些因素，我们必要让它始终以“腹部”朝向地球。着实上对于空间站自身而言，它每绕地球转一圈都要翻一个跟斗。

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空间站每绕地球一周就要翻个跟斗
有朋侪说，这很简朴啊，我们只必要在空间站的前面向下施加一个力，让它每90分钟翻转360°，如许从地面看起来就始终是肚皮朝下了。
这是个很聪明的想法。同时我们还必要思量到空间站着实是在稀薄的氛围中飞行，为了将巨大的太阳翼始终对着太阳，它必要让太阳帆板旋转，这个旋转的力会作用到空间站自身，而且它受到氛围阻力每一刻都在发生厘革。
别的，飞船的对接与脱离、空间站里航天员的每一次移动都会将气力通报给空间站，从而改变它的姿态，只管偶然间气力很稍微，却依然会对太空微重力实验造成干扰，以是我们必要经常性地启动发动机来控制空间站的姿态。

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天舟飞船启动姿态控制发动机调姿
开启姿态控制发动机就必要斲丧燃料，国际空间站每绕地球转一圈要22公斤推进剂用来调解姿态，一天就得340公斤，只管推进剂本身很自制，但将它们奉上太空却很昂贵，这钱烧不起。
使用力矩陀螺就可以办理这个标题。
陀螺在高速旋转时拥有稳固的角动量，当我们改变陀螺旋转轴的角度或速率时，由于体系动量矩平衡，它会向外输出一个反扭矩。

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一个角动量的实验
包罗国际空间站、天宫空间站在内的许多航天器都采取力矩陀螺来对姿态举行正确控制，而且这种控制不斲丧燃料，它使用电力驱动，而空间站上使用太阳能发电不费钱。
国际空间站通过安装在主桁架上的一组力矩陀螺来举行姿态控制，中国空间站的力矩陀螺则重要安装在核心舱外部（问天实验舱的那一组属于备份）。

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核心舱外部的6个力矩陀螺
每个力矩陀螺里边都有一个极重的钢轮，钢轮在电机的动员下以每分钟7000转的高速率旋转，从而产生约1000Nms的角动量；钢轮被安装在一组万向节上，现实上它能在盘算机的控制下恣意改变自转轴的角度。空间站上的姿态控制盘算机会根据任务必要、联合传感器数据来盘算改变姿态所必要的扭矩，然后调解相应陀螺自转轴的方向。中国空间站采取动员量管理的力矩平衡姿态（TEA）控制模式，使姿态角控制精度优于0.1°，姿态稳固度优于0.005°/s，到达国际领先程度。

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一组动量轮的角度厘革产生扭矩厘革
长时间高速旋转对机器构件的消耗很大，因此力矩陀螺也是空间站上相对轻易出故障的部件。只管理论上只必要3个陀螺就能完成姿态控制，空间站上也有富足的陀螺实现冗余，但“防患未然”永世是航天人必要思量的标题。曾经国际空间站上四个陀螺一下坏了两个，给姿态管理造成很大贫困；而从前Skylab天空实验室三个陀螺坏了俩，造成美国唯一的空间站提前报废。
天宫空间站早早地就把维修备件带上太空的另一个缘故起因是，天舟四号货运飞船最多能带6.9吨的物资，这次在携带须要的补给之外尚有富足的载荷余量，提前把这么重的东西送到空间站存放在备品堆栈里，就不消担心它未来跟别的告急的装备抢位置。
咱中国人从来不打无预备之仗。

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天舟飞船货运本事天下第一
有朋侪说这么重的东西航天员能不能拿得动？别担心，空间站是微重力状态，航天员移动170公斤重的陀螺仪完全没标题。只是质量越大惯性也越大，因此在移动过程中必要警惕地控制速率，确保它不与别的东西发生碰撞就可以了。
#神舟十四号航天员已顺遂进入天舟四号#

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