盘点中国空间站上那些惊艳世界的黑科技！国际合作的新典范

多客科技

作者：东城观星
中国的空间站，有什么样的黑科技值得世界惊叹呢？作为比国际空间站登场晚20多年的中国空间站，融入了很多最先进的科学技术，跟国际空间站比有得天独厚的后发优势。



关于国际空间站的背景，中国空间站的由来和演化，还有里面涉及的国际关系，很多人都做了详细介绍，这里我就不多说了。咱们直接捞干的，介绍一下中国空间站的黑科技。再讲讲中国空间站的国际合作。
一、科幻级的应用，人脑控制
要说中国空间站，哪项技术最有科幻色彩，那必须是意念控制功能。中国空间站要进行一项脑机交互的重大试验。宇航员带上头盔，动动念头就可以控制空间站里的一些物品。想想看，一个可以识别人类思想的头盔，连接空间站的主控电脑，通过人脑可以自由控制空间站的各种操作，那将是怎么样的一种体验啊！



当然，这次的试验毕竟只是探索阶段，应该还达不到那种随心所欲的地步。但是，既然要拿到太空去进行操作，应该至少在地面上已经进行了大量的试验，宇航员们应该已经熟练掌握意念控制的基本技能了。另外，脑机交互系统，针对一些特定操作，应该已经可以准确辨别人类脑电波特征了，这绝对是一个重大的突破。
应用这项技术最大的好处就是，人类在太空可以更加轻松灵活地操纵空间站。直接用脑控制，不用经过外围神经和运动系统，要比在地球上反复练习失重状态下操作各种工具简单多了。相对于以往，以后的航天员，就不需要那么严格的训练和筛选了，可以把更多精力放到科学研究技能的练习上。只要脑机系统足够先进，宇航员可以通过脑机互动，非常灵活地进行各种操作，应对各种突发状况。这就好比把手动挡汽车改成了自动挡汽车一样，降低了操控难度。甚至未来某一天，一些聪明的残疾人也可以到太空搞科学研究了。



咱们可以合理假设，如果这项技术足够成熟的话。一旦应用到军事上，将让掌握这项技术的国家获得难以估量的优势。以前，人们过于相信自己的神经反射，以为一切尽在掌握。可是通过大量试验，我们发现，哪怕喝一瓶啤酒，开车时身体反应速度也会慢很多，足以造成一场本不该发生的车祸。即使不喝酒，人类从大脑发出指令到完成动作也是需要一定时间的，这个时间并不短，在很多竞技运动中都能感受到不同人反应速度的不同。军事上更是如此，不管一个人反应速度有多快，从产生念头，到神经传导，再到肌肉反应完成动作，都是需要一段时间的。如果有一个飞行员只需一闪念就可以把导弹发射出去，那他在战场上致胜的机会将大大增加。其他军种的战士也是一样。
这项技术的民间应用也会非常广泛。未来大街上的汽车除了手动驾驶、自动驾驶以外，可能还有意念驾驶。游戏厅里，除了用手脚操作的游戏以外，很可能还有意念操作的游戏。更重要的是，将来一些身体活动困难的老年人或者特殊疾病患者，比如脑中风患者，可以利用脑机互动设备的辅助，自主获得外部设备的帮助，享受更有品质的生活。如果霍金一类的患者能享受到这种技术的话，他们的生活会更加丰富多彩。



中国已经可以把这项技术搬到空间站上进行试验了，将来必将在脑机互动领域占据举足轻重的地位。
二、先进的推进系统
要说国际空间站，美国技术最大的遗憾是什么？应该说是美国舱段没有安装动力系统，空间站轨道的抬升完全依赖俄罗斯的力量。俄罗斯曾经多次声称要让国际空间站退役，甚至要把俄罗斯舱段独立出来。俄罗斯舱段独立出来，完全可以自主运行，但美国舱段因为没有动力就难以独立运行了。
中国的空间站，比国际空间站建设晚了20多年，酝酿出了全新的动力方案。以前航天器、卫星都是靠化学燃烧来获得动力提升轨道，最新的动力系统开始靠电推进装置了。2019年，中国长征五号遥三火箭恢复发射，直接搭载了实践20号卫星。这颗卫星在一定程度上说，也是为中国空间站探路的。它采用东方红五号平台，搭载了电推进系统。这颗卫星的成功，为空间站顺利搭载电推进系统奠定了良好的基础。



电推进系统推力很小，能达到1-2N就已经很不错了，换算成质量，只有100-200g的推力，与火箭发动机动辄几十吨上百吨比起来，简直是小巫见大巫了。就连嫦娥三号使用的发动机都是7500N的，上百吨的空间站用几N的发动机推动能行吗？用这个推力来发射空间站肯定是不行的，但在太空中用它来维持空间站的轨道，还是可行的。大推力发动机几秒可以完成的事，电推力发动机用几个小时也能完成。反正在太空中处于接近真空的状态，地球的引力也非常小，即使不加速也不会快速坠落。其实，据推算，200mN左右，即0.2N左右的电推动发动机，就可以维持空间站轨道正常了。慢慢加速反而有利于空间站稳定运行，住在空间站里面的宇航员甚至感觉不到空间站在加速，这是一种很理想的加速状态。



中国空间站直接使用电推进系统，更安全，更高效。说它安全，是因为电推进的燃料是不会发生爆炸的安全燃料，就算用火烧也不会爆炸。而化学燃料，一旦发生泄漏燃烧很容易发生爆炸，很有可能把整个空间站给炸毁。说它高效，是因为电推进发动机的比冲远远高于化学燃料发动机。化学燃料发动机能达到400s的比冲，就已经非常厉害了，再提升非常困难。一般用来维持轨道的化学火箭发动机比冲也就是300多秒的水平。电推进发动机可以实现500s-1800s，推进效率非常高。使用这种推进器，不仅体积小重量轻，而且需要携带的燃料也比较少。比如使用化学燃料维持空间站轨道，一年需要两吨的燃料，使用电推进发动机只需要大概400公斤燃料就够了。
客观点说，电推进技术并不是中国发明的，目前太空中有几百个使用电推进技术的航天器，绝大多数不是中国的，但中国第一个把电推进技术应用到了空间站这种大型航天器上，也是一种创新。



三、量子通讯技术中国最牛
我国是掌握量子通讯技术最成熟的国家，单从试验规模和技术成熟度上来说都是领先世界其他国家的。现在中国空间站如果搭载量子通讯技术的话，我们可以把这项技术更多地投入使用。不仅可以保障空间站与地面通讯信息的绝对保密，更是可以让量子通讯技术得到更全面地锻炼。理论上来说，量子通讯的信号就算被敌方劫持了，也无法破解，通讯安全是建立在物理原理基础上的。
不仅可以跟地面进行普通量子通讯，将来也可以跟地面进行高带宽量子通讯试验，为高速量子加密通讯奠定基础。



同时，还可以进行空间站和卫星群的量子通讯试验，甚至可以进行月球科研站与空间站的量子通讯，把绝对通讯安全进行到底。可以说空间站用上量子通讯，为我国将来全面掌控量子通讯技术，保障通讯的绝对安全奠定良好的基础。
四、中国的太空望远镜
伴飞中国空间站的太空望远镜，也叫巡天望远镜，在成像质量跟哈勃望远镜差不多的情况下，视场将达到哈勃望远镜的三百多倍。如果巡天望远镜寿命达到十年的话，它可以完成近40%天区的观测，可以获得大量的观测数据。我们可以预测，中国的巡天望远镜，不仅可以看到比哈勃望远镜多得多的宇宙天体，而且还有很大的机会观测到暗能量存在的证据，从而为我国取得一批原创性成果奠定条件。



巡天望远镜相对于哈勃望远镜，还有一个绝招，那就是在巡天的同时，还可以时不时地观察一下地面，获得地面高分辨率的观测影像。据说它对地观测的分辨率可以达到0.13米左右，虽然不能在天上看报纸，但看清地面上的大招牌，还是问题不大的，用来数人头也是毫无压力。
五、其他黑科技
除了这些以外，中国空间站将采用发电效率更高的太阳能电池板，内部使用更高效的用电管理系统，在空间站节能方面将起到示范作用。高效循环利用空间站内的各种物资，尤其是水资源的循环再利用，比如洗澡水、尿液的回收净化再利用等。种菜养花这样的活动肯定也不会缺席，通过太空种植，实现太空生态。有了国际空间站这个好榜样，我们国家的空间站以高起点、高标准进行建设，一步到位地解决了很多难题。比如为了让宇航员在太空睡个好觉，设计工作者在地面进行了大量的试验，把空间站产生的各种噪声都屏蔽在睡眠舱以外，并且在工作区也尽量避免噪声的干扰。当然，中国空间站高标准建设，跟天宫一号和天宫二号空间站的技术探索也是分不开的。
我个人还希望将来中国空间站可以实践无线电能传输技术。比如在空间站附近伴飞一个太阳能电站，甚至可以在地球同步轨道上建设一个微型的太阳能电站，通过无线传输给空间站传输电能。通过这种实践，让我国尽快掌握无线电能传输技术，未来能够把空间太阳能电站变成现实，从而为碳中和战略贡献一份力量。甚至可以实践从月球把电能传输回地球的技术。



六、国际合作
下面说说国际合作，因为排除了大多数国家的参与，国际空间站实际上是有些名不符实的。而中国的空间站，虽然规模远远小于国际空间站，但勇于担负起国际太空合作的重任，欢迎所有国家参与中国空间站的太空合作计划，不刻意排除任何国家。第一轮选择了17个国家参与的9个实验项目，充分体现了中国的开放合作精神。这些项目，虽然可以借用中国空间站上的空间和一些必要的服务，但需要自行承担试验费用，而且科研成果是需要共享的，是国际合作的典范。美国的科研团队也递交了科研项目，最终没有入选，绝非有些人说的是针对美国，而是项目本身竞争力不强。



首先发射的空间站核心舱搭载的科研项目应该主要还是国内项目，后面发射的两个实验舱会陆续搭载国际合作项目。未来还会有宇航员交流、国外飞行器对接、增加拓展实验舱这样的活动，国际合作会越来越深化。我国一定会利用好空间站这个平台开展好国际合作、体现大国担当的。
大家对中国空间站还有什么要说的，请在评论区留言。
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