中国の宇宙ステーションがそんなに高価なのなら、なぜ重さ1トンの鉄球を6個も運ぶ必要があるのだろうか？

ロケットが打ち上げられると、その積載能力のすべてがブレード上で使用されます。したがって、負荷はできる限り軽くする必要がありますが、決して過負荷にしないでください。

結局のところ、宇宙船の建造には費用がかかり、その1グラムは金半ポンドに相当する。

しかし、我が国の宇宙ステーションには、総質量約1トンの大きな鉄球が6個搭載されていました。

耐荷重が厳しいのに、なぜ大きな鉄球を運ぶ必要があるのでしょうか?宇宙ステーションは軽すぎると思いますか?

大きな鉄球6個

これら6つの大きな鉄球は天宮宇宙ステーションのコアモジュール「天河」上にあり、コアモジュールの端に円形に整然と配置されています。

航空宇宙分野には、「宇宙船の重量が 1 kg 増加するごとに、それに応じて 750 kg の燃料を追加する必要がある」という格言があります。

したがって、宇宙船を設計する際には、質量をできるだけ減らすように努め、燃料とコストの両方を節約します。

しかし、この6つの鉄球の合計質量は約1トンなので、追加燃料は750トンになります。

この6つの鉄球は、我が国の宇宙計画に資金不足がないことを証明するために設置されたのでしょうか？

もちろん違います。宇宙船のあらゆる部品にはそれぞれの機能があります。これら 6 つの鉄球の重さだけを見て、宇宙ステーション内でのそれらの役割を無視することはできません。

これらの大きな鉄球には「制御トルクジャイロスコープ」という専門用語があり、ボールのように見えますが、実際には本質的にはジャイロスコープであることを意味します。

ジャイロスコープのように回転し、宇宙ステーションのトルクを変化させて宇宙ステーションの姿勢を調整します。

宇宙ステーションは永遠に同じ姿勢を維持することはできず、さまざまな状況に応じて調整する必要があることは誰もが知っています。

これら 6 つの大きな鉄球は天河に埋め込まれておらず、それらとコア モジュールの間にはコネクタがあります。

これら6つの鉄球は均等に分散されています。方向を調整する必要がある場合は、これらの 6 つのジャイロスコープを回転させることができ、最大速度は毎秒 7000 回転に達します。

まだ仕組みがわからない場合は、おもちゃのフィンガースピナーが手の中で素早く回転し、指に力を感じる様子を想像してみてください。

これは実際には人間の手のトルクを変化させる指ジャイロスコープですが、小さすぎるため、手の姿勢を変えるには不十分です。

したがって、これは宇宙ステーションの重量を増やすものではなく、むしろ必要なコンポーネントです。

しかし、これらの部品のそれぞれの重量は100キログラムを超えます。故障した場合、どうやって交換すればいいのでしょうか？

とても簡単です。地球上での重量は100キログラム以上です。宇宙に入ると無重力になります。宇宙飛行士は皆力持ちなので、100キログラムを超える鉄球を動かすのも全く問題ない。

Tianhe ロボットアームの助けを借りて、交換を実現できます。

大きな鉄球の作品

宇宙ステーションは長期間宇宙に留まることになりますが、飛行軌道を調整する必要がないということではありません。

特別な瞬間であっても、軌道を調整する必要があります。

宇宙には1億個以上の宇宙ゴミが存在します。サイズは様々です。中には放棄された衛星もあり、重さはそれぞれ数百キログラムあります。中には、わずか数グラムの重さしかない破片もあります。

飛行速度は秒速2.8〜7キロメートルです。このような速度では、偶然の衝突により、良くても部品が破壊され、最悪の場合、宇宙ステーションが完全に破壊される可能性があります。

天宮宇宙ステーションの設計時には、この危険な状況が考慮されていたに違いありません。

そのため、自分の姿勢を調整する能力が必要であり、そうでないと正面からぶつかってしまいます。

宇宙ステーションは危険を回避するだけでなく、より良好なドッキングを実現するためにドッキング中に姿勢を調整する必要があります。

宇宙船のドッキングは手動と自動に分けられます。どれにしても、この6つの大きな鉄球が役割を果たす必要があります。

必要に応じて、宇宙ステーションは地球からの信号をよりよく受信または送信するために、その一部が常に地球を向くように頭を回転させます。

国際宇宙ステーションが建設された当時は、制御トルクジャイロがなかったため、方向や姿勢を調整するためにエンジンを使って逆方向に噴射する逆推力が採用されました。

その結果、大量の燃料が消費されることになります。統計によると、国際宇宙ステーションは毎年10億ドルの追加燃料を必要としており、これは主に宇宙ステーションの調整に使用されています。

その後、国際宇宙ステーションはそのような多額の出費を負担することができなくなったため、宇宙ステーションのメインキャビンに、それぞれ270キログラムを超える重さの制御トルクジャイロスコープが4つ設置されました。

宇宙ステーションは電気で動くため、宇宙ステーションの電気は太陽光充電パネルから供給されるため、燃料を大幅に節約できます。

我が国はこの教訓を生かし、当初から制御トルクジャイロを採用し、多大なコストを節約しました。

したがって、鉄球の設置は高価だと言わないでください。実際にはコストを節約できます。

宇宙ステーションのスラスター

多くの人は、宇宙ステーションは非常に大きいので、それを推進するには大量のエネルギーが必要だと考えています。

実際、天宮宇宙ステーションのスラスタは、地球上で紙一枚を押し出す程度のパワーしかありません。驚きましたか？驚きましたか？

このタイプのスラスタはホールスラスタと呼ばれ、高校で誰もが知っているホール効果のことです。

簡単に言えば、宇宙ステーションのスラスタは火を噴くのではなく、粒子の流れを噴射します。電界を利用して荷電粒子を加速すると、非常に高速で放出され、推力が得られます。

私の国の宇宙ステーションの重量は60トンを超えますが、そのスラスタの推力はわずか0.32ニュートンです。

地球上では、押すことができる紙は実際には 1 枚しかありません。しかし宇宙では空気抵抗がなく、わずかな力で宇宙ステーションを前進させることができます。

しかし、ホールスラスタもエネルギーを消費し、電気エネルギーと粒子を消費します。

電気は主に太陽光充電から供給され、粒子は事前に持ち込まれたガス（主にキセノン）から供給されます。

キセノンガスは容易にイオン化し、荷電粒子を生成します。まさに天空の宮殿、その原動力もキセノン（妖精）ガス！

キセノンガスが消費されると、噴射粒子が不足して噴射不足が発生します。

そのため、物資を補給する輸送ロケットでは、圧縮されたキセノンガスを定期的に補給することができます。

燃料スラスタではなく粒子スラスタを選択する理由は何ですか?宇宙には酸素がないからです。燃料を使用する場合は、追加の燃焼補助剤を運ぶ必要があり、運ぶ重量が増加します。

ホールスラスタにはこの懸念はありません。継続的なエネルギー供給を実現するのに十分な粒子を運ぶだけで十分です。

また、ホールスラスタの速度の上限は燃料の速度の上限よりも高くなります。燃料の上限速度は第一宇宙速度ですが、ホールスラスタの上限速度は理論的には第三宇宙速度以上まで到達可能です。

ある意味、将来の航空宇宙力の主力となるでしょう。

しかし、現在のホールスラスタが提供する推力は比較的小さく、最大のスラスタでも約 3 ニュートンの力しか提供できません。これを活用して自由飛行を実現したいのであれば、私たちは引き続き努力を続ける必要があります。

宇宙ステーションの役割

私の国の宇宙ステーションは、お金と時間の無駄で、実用的な価値のない「見せかけのプロジェクト」だと批判する人もいました。

実際、私たち一人ひとりが航空宇宙技術の恩恵を受けているのに、それを発見していない人が大勢います。

私たちが食べている北西部で栽培されている野菜、果物、木々にさえも、宇宙育種という謎の技術が組み込まれているのです。

植物細胞は無重力や放射線にさらされると突然変異を起こし、本来の特性が変化し、収穫量の増加、干ばつ耐性の向上、耐寒性の向上などの新しい特性を獲得します。

例えば、市販されている唐辛子には、普通の唐辛子よりもビタミン含有量が 30% 多く含まれています。普通の唐辛子ではなく、宇宙を旅してきた唐辛子です！

我が国の宇宙育種が2000億以上の市場規模を持ち、徐々に人々の生活に入り込んでいることを知らない人が多いです。

宇宙で栽培された良質な野菜を食べて「体面を保つプロジェクト」などと皮肉を言う人がいるのは残念だ。

宇宙ステーションのもう一つの機能は、宇宙実験、特に生物学的実験を実行することです。

実験には大きな装置が必要であることはわかっています。通常の有人衛星であれば、大型の実験装置を運ぶことはおろか、宇宙飛行士が任務を遂行することもできない。

これら 2 つのことを実現できるのは宇宙ステーションだけです。西側諸国の妨害により、我が国は国際宇宙ステーションに入ることができません。独自の宇宙ステーションがなければ、実行できない実験がいくつかあります。

例えば、誰もが関心を持っている宇宙での野菜栽培は、宇宙ステーションがなければ実行できません。

野菜を育てるという私たちの人種的才能を無駄にせず、星や海に向かって野菜を育てるためには、宇宙ステーションが必要です。

したがって、天宮宇宙ステーションは我が国の宇宙探査の終着点ではなく、単なる出発点に過ぎません。

今後は、より多くの国産宇宙船が宇宙でそれぞれの役割を果たすことになるだろう。

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