星の海へ向かう！文天実験モジュールと天河コアモジュールの違い

2年前の2020年7月23日、長征5号堯4号ロケットが火星探査機「天問1号」を搭載して文昌宇宙発射センターから打ち上げられ、地球の近隣惑星である火星探査の長い道のりに出発した。

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2年後、同じく文昌宇宙発射センターで、長征5号Bロケットが文天実験モジュールを宇宙に打ち上げました。

パート1

ウェンティアンは、宇宙ステーションを「2キャビン」の宇宙ステーションに変えるだけでなく、科学実験という重要な任務も担っています。

「天問」と「文天」は順序が違うだけで、どちらも有名な詩人屈原の長編詩「天問」から取られています。中国の地に住む人々は古来から宇宙について美しい想像を抱いており、それは今日徐々に現実になりつつある。探査機「天問1号」は1年以上前に火星に着陸し、この赤い惑星に関する直接的な情報を我々にもたらしている。そして、「文天」実験モジュールは将来的に「天宮」宇宙ステーションに移動し、「天河」コアモジュールとドッキングする予定です。計画されている「3キャビン」構成により「2キャビン」構成が完成し、中国の「天宮」宇宙ステーションの規模がさらに拡大することになる。

3つのキャビンを備えた中国の宇宙ステーションはこんな感じ

わが国の「天宮」宇宙ステーションの主な機能は「宇宙実験室」です。宇宙環境が物理学、化学、生物学、医学に及ぼす短期的および長期的な影響を研究するためのさまざまな科学実験が実施され、より深い宇宙への旅の理論的および技術的基礎が提供されます。

「宇宙実験室」なので、多数の実験機器が必要になります。既存の天河コアモジュールの主な機能は、宇宙ステーションの主制御、宇宙飛行士の長期滞在、各モジュールのドッキングコアです。そのため、実験キャビネットの数は比較的限られており、実行できる実験の数も限られています。

今回の主役である「ウェンティアン」実験モジュールは、その名の通り、主に宇宙実験を行う役割を担っています。

パート2

写真は文天実験モジュールと天河コアモジュールの違いを示している

文天実験モジュールと天河コアモジュールの比較 / 制作：星智科技

その構造はコア モジュールとは大きく異なります。

まず目を引くのは「頭部」。

天河コアモジュールのヘッドは、2 つのドッキング ポート、2 つのバース ポート、および 1 つの出口を備えた円形のノード モジュールです。 「文天」実験モジュールの先頭には尖った資源モジュールがあり、「天河」コアモジュールと同じ材料で作られた2つの大きな柔軟な太陽翼が装備されていますが、その面積は「天河」コアモジュールよりも大幅に大きくなっています。実験モジュールには多くのキャビネットがあり、それに応じてエネルギー消費需要も増加しているため、より豊富な電力を供給するには、より大きなソーラーウィングが必要です。

注目すべきは、ソーラー ウィング トラスの上部にソーラー ウィング設置インターフェイスが用意されていることです。宇宙ステーションの建設後、天河コアモジュールにあるソーラーパネルをこのインターフェースに移設して、照明効率をさらに向上させることができます（もう 1 つは、孟天実験モジュールのインターフェースに取り付けることができます）。

また、文天実験モジュールの中継アンテナもリソースモジュール上に配置されているのに対し、天河コアモジュールの中継アンテナは大柱セクション上に配置されていることがわかります。また、2つのリソースキャビンの機能は基本的に同様であり、どちらも姿勢調整機能とエネルギー貯蔵機能を備えています。

「頭」の下には「真ん中の部分」があります。

天河コアモジュールの中央部分は、直径2.9メートルの小さな柱状部分で、宇宙飛行士の寝室や衛生エリア、および「宇宙トレッドミル」が設置されている。一方、ウェンティアン実験モジュールの中央部分は四角いエアロックキャビンです。

天河コアモジュールの小柱部分の寝室、衛生エリア、スペーストレッドミル

天河コアモジュールにもエアロック（ノードモジュール）はありますが、容積と出口直径の点で文天のエアロックよりも小さいため、宇宙飛行士が船外活動を行うには不便です。

さらに重要なのは、天河のエアロックが船外活動を開始すると、キャビンは避難され、ノードキャビンとしての機能が失われ、各キャビンを移動できなくなることです。不便さを引き起こす一方で、隠れた危険も存在します。そのため、将来的には文天エアロックが宇宙飛行士が船外活動を行うためのメインエアロックとして機能し、天河エアロックはバックアップとして機能することになる。メインのエアロックが故障しても、宇宙飛行士はバックアップのエアロックから出入りすることができます。

「ウェンティアン」のエアロックには船外曝露プラットフォームも装備されており、さまざまなサンプルを宇宙環境に曝露し、極限の宇宙環境がさまざまな材料、部品、さらには生命体に与える影響を研究することで、研究範囲をさらに広げています。

「中央」部分の下には、直径4.2メートルの円筒形のキャビン本体があります。

「天河」コアモジュールの本体は「大柱」と呼ばれ、生命制御モジュールの一部と資源モジュールが含まれています。一方、「Wentian」の本体は完全な動作モジュールです。多数の実験キャビネットに加え、3 つの睡眠エリアと 1 つの衛生エリアも備えています。完成すれば、「天河」コアモジュールにすでにある3つの寝室と1つの衛生エリアと合わせて、「神舟14号」と「神舟15号」の乗組員、合計6人の宇宙飛行士の宇宙での再会のニーズを満たすことができる。

ウェンティアン実験モジュールには居住空間に加えて、天河コアモジュールのバックアップ制御および管理システムも搭載されており、冗長機能として機能します。緊急時には、宇宙船と宇宙飛行士の安全を確保するために、宇宙ステーション全体を実験モジュールを通じて制御することができます。

「ウェンティアン」実験キャビンの外側には小型ロボットアームも設置されている。

天河コアモジュールは大型ロボットアームを備えており、その可動範囲と耐荷重能力は文天小型ロボットアームよりも大きいが、精度と柔軟性では若干劣る。幸いなことに、大型ロボットアームと小型ロボットアームをカスケード接続できるため、「1+1>2」の機能を実現できます。複合ロボットアームは、可動範囲が広く柔軟性が高いだけでなく、精度も高くなります。宇宙飛行士は自宅を離れることなく客室内のロボットアームを操作し、船外荷物の移送、船外活動の回数の削減、作業効率の向上を図ることができます。

大型ロボットアームと小型ロボットアームの連携の模式図/出典：星智科技

文天実験モジュールは天河コアモジュールとドッキングした後、前方ドッキングポートに3か月間留まり、天河コアモジュールの後方に駐機している天舟貨物宇宙船とともに「I」字型の主要構造を形成する。同時に、神舟14号有人宇宙船が側面のドッキングポートに駐機し、宇宙ステーション全体が「ブー」字型の構成になる。

画像出典: Star Intelligence

3か月後に「孟天」実験モジュールが宇宙に向かう際、「文天」実験モジュールは移送ロボットアームの支援を受けて、前部ドッキングポートから側面ドッキングポートに移動し、「孟天」実験モジュールのためのスペースを確保します。その後、「夢天」実験モジュールも移送され、最終的に「天宮」宇宙ステーション建設段階の任務を完了する。

パート3

古代人と現代人が投げかけた疑問を背負って、星の海へ出発！

汶洛河は果てしなく流れ、南シナ海の波の轟きは変わらない。紫桂から文昌までは2,000マイル以上あり、「天問」から「天を問う」までには2,000年以上の年月が経っています。私たちの広大な領土は私たちの広い心を形作り、私たちの長い歴史は私たちの崇高な追求を築き上げました。宇宙へ継続的に進出し、未知の世界を探求し続けることこそが、私たちが先祖にできる最善の答えです。

画像出典: Star Intelligence

制作：中国科学普及協会

著者: フローズンサンフラワー

プロデューサー: 中国科学博覧会

この記事は著者の見解のみを表しており、中国科学博覧会の立場を代表するものではありません。

この記事は中国科学博覧会（kepubolan）に最初に掲載されました。

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