【我国千米级航天器预研，说说意义、时间表，以及2个可能会增加申报科学家工作量的彩蛋[二哈]】

大家可能已经了解不久前，国家自然科学基金委在“十四五”第一批重大项目指南中列举了“超大型航天结构空间组装动力学与控制”重大项目，全文见配图。

为什么超大型航天器要单开国家级课题去研究它的结构和控制？我们国家已经发布了未来若干重大航天项目路线图，比如载人火星探测，明确将采用核电与核热推进。这类飞船为了隔绝辐射保护乘员，需要让推进系统远离乘员舱（图4是美国这类飞船的构想）；又比如，计划在空间建立的太阳能电站、太空工厂、巨型望远镜等等，它们的尺寸确实需要达到千米级别，才能发挥出应有作用。这些项目路线图时长20年左右，因此基金委提出的课题也必须在这个时期落实应用。

人类目前建造的最大航天器是100米长的国际空间站。航天器尺寸扩大到千米级别后，最显著的变化是各种金属或非金属支撑结构都不再是刚体，而会体现出类似面条或者弹簧的柔性 - 不只是上下左右柔软，前后也会压缩。

在地球上，建筑结构可以依托稳固大地（包括通过桥墩、悬索等结构间接依托）将柔性的不利影响减至最少，但空间站只能自己硬扛；而且大型空间站舱体向多个方向延伸，不同方向的不确定性会叠加影响，简单控制方案已经无法应付 - 不久前俄罗斯科学号实验舱顶翻国际空间站的时候，计算机曾紧急启动其它舱体的发动机反向顶推以稳定姿态。如果在千米级空间站也这样随意顶牛，发动机对空间站的扭矩和力矩可以轻松达到国际空间站这次事件的十几倍，极有可能直接拧碎舱体。

柔性结构控制的关键是建立精确可解的数学模型，而人类目前在地面大型结构的计算上还偶有失误（比如乱晃的虎门大桥和深圳赛格广场），更不必说复杂得多的空间计算。因此，千米级航天器的结构和控制计算，配得上国家级课题。

最后送两个可能会增加申报科学家工作量的“彩蛋”[二哈]

1、千米级航天器除了课题说明的“地面制造、空间组装”模式外，还有可能采用在太空通过3D打印等技术建造。新舱体在建造过程中，其自身特性和对空间站其它部分的影响会实时变化，控制方案应对此有所考虑[二哈]

2、国内外不少学者提出过就近回收轨道上废弃的火箭上面级加以改造，变身空间站舱体；如不便改造，也能作为1的建材使用。这种模式能不能简化建站工作，降低成本？

先说这么多。键盘侠敲字总是容易的，难的活儿都留给科学家了[二哈]

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