中国空间站为什么不采用桁架式结构? 第1页

因为用不到

ksp资深宰人航天工程师强答

桁架好处有

1 方便模块化拓展 可以很轻松做出超大规模的空间站 并且避免出现和平太阳能板遮挡的缺陷

2 桁架配合移动式机械臂 可以安装对接无动力设备 适合航天飞机转运货物

3 桁架对于复杂 大量舱室空间站刚性等力学特性提升大 代价低 iss设计初衷服务于多国 可能当初考虑会有比目前更多的舱段

那么对于我们来说

1 太阳能板技术提升了 没必要那么大面积 不需要用桁架拓展

2 目前的机械臂工作覆盖率已经无死角 也赖于技术提升 没必要装桁架 并且我们没有航天飞机或其他轨间载具 打上去的都是飞船或者带动力舱段 自己对接就完了

3 以单国主导为主 舱段设计更多考虑大舱少量 规模控制合理的多 没必要通过桁架死重加强强度

最后补充一句 目前技术角度 300-500t级别桁架开始产生优势 而对于我国目前需求 没必要承担桁架式额外的死重和建设难度

大家可以看到，国际空间站的桁架只是用来安装太阳能电池板和散热片的。

当初，国际空间站的太阳能电池效率较低，只有15%左右。

因此，仅止空间站部分的外表面直接按装，不足以提供足够的空间安装太阳能电池板。

用桁架扩大面积后，太阳能电池输出功率100千瓦左右。

而我国现在空间站的在太阳能电池效率超到30%。太阳能板的面积只有国际空间站的一半，输出功率达到80千瓦。

理论上现在国际空间站也可以采用高效率的太阳能电池板，但是，桁架方案在20年前的设计之初就已经确定了。

下面是太阳能电池板效率随着年份提高的变化规律。

可见，在1998年国际空间站开始建造的时候，太阳能电池板的平均效率或主流技术在16%左右。虽然那个时候最高效率已经能达到30%，但是可靠性、稳定性不一定够，所以并不会采用最高效率的方案）。

而到了2020年，太阳能电池板的平均效率或主流技术已经达到30%，最高已经达到48%。同理，效率最高的可靠性、稳定性不一定够，所以我们也没有采用最高效率的方案。

另外，对于任何一个物体或物件：

体积越小，外表比面积越大；

体积越大，外表比面积越小。

以球体为例，比面积计算为(4pi*r^2/(4*pi*r^3/3))=3/r，r为半径。

可见半径越大，外表比面积越小。

国际空间体积比我们大，外表比面积就小，外表安装太阳能电池的空间就不够。所以只能采用桁架扩大外部使用面积，用来安装太阳电池板。

将来我们如果建设更大规模的空间站，桁架结构也是不可避免的。

发射不是主要问题。杵架结构实际上重量不大，可以折叠。

既然没人敢动铁幕宣传，官方也低调称自己为比ISS低一代的第三代空间站，那我就越俎代庖，戳穿一下吧。

如果ISS敢宣传为第四代，那么我们就该是第五代。

第五代的中国空间站，用霍尔电推+柔性太阳能电池板，取代了ISS为支撑所需对应功能的上一代产品，而不得不采用的庞大桁架。

必须要用的桁架，发射和安装费用高昂，因为这玩意儿每次发射的机构单元，必须要限制在一个相当有限的范围内，而且还得靠航天员出仓，进行高体能消耗的大量安装工作。

因为我们有了可靠的霍尔电推+柔性太阳能电池板的自主动力、高度集成化舱段，就可以取代ISS当初靠航天飞机推动无动力舱段，必须靠桁架支撑整体结构，以及笨重太阳能供电和散热设备，这些同样必须靠桁架来支撑结构的现实。

第三代空间站（和平空间站）：通过模块化舱段进行太空对接组合的空间站

第四代空间站（国际空间站）：以桁架为供电部门、动力部门、模块化舱段提供支撑结构的空间站

第五代空间站（天宫空间站）：自主动力、高度集成化舱段的组合空间站

我们的宣发，低调的把自己划入三代，然后干出来的却是基于第三代，绕过第四代，超越第四代的迭代工作。

第五代方案，一旦美国人用了，那顺理成章就是第五代了，然而，“不幸”的是中国用了，只得沦为“落后”技术。因此，未来的美国环月空间站，大概率就不太会宣传自己是迭代后的第五代了。