【消費電子實驗室-2021/9/9】在國家自然科學基金委員會近日發布的“十四五”第一批重大項目指南中，有個項目內容特別引人關注——“超大型航天結構空間組裝動力學與控制”。很多網友將其解讀為“中國正在研發千米級超大型航天器”。那么這個超級航天器有什么用呢？

相關文件顯示，尺寸達千米量級的超大型航天器是未來空間資源利用、宇宙奧秘探索、長期在軌居住的重大戰略性航天裝備，需通過結構模塊化設計、多次發射、空間組裝的方式進行建造，并解決極其復雜的耦合動力學問題。這對超大型航天器的動力學設計提出了兩方面的要求：一是結構的輕量化設計，以最大程度減少發射次數，降低建設成本；二是結構的可控性設計，以有效抑制組裝過程中組合體軌道與姿態漂移、控制結構變形與振動。

中國航天專家龐之浩表示，想要建造超大型航天器，除了可以想見的巨大人力和物力需求外，從該項目指南中也可以看出，還必須克服海量的技術難題。

美國提出的太空電站示意圖

他解釋說，目前國際空間站是人類建造的最大航天器。美國國家航空航天局曾評估稱，如果20世紀70年代服役的美國“天空”實驗室建造難度系數是5，蘇聯“和平”號空間站的難度系數為10到20，那么國際空間站則高達2500。這個龐大工程帶來的難題不僅停留在技術層面，還涉及整個項目的計劃和管理。考慮到千米級超大型航天器的復雜程度遠超國際空間站，它的建造難度更將幾何級增加。

龐之浩舉例說，受限于運載火箭的推力限制，國際空間站采用分別建造各個部件，然后在太空組裝的模式。然而國際空間站從1998年發射艙段進入太空到2010年最終完成建設，先后花費了12年，此時2001年發射的“碼頭”號艙段已經接近壽命末期。可以想象，工程量遠比國際空間站更為龐大的千米級超大型航天器，可能需要花費更長的建造時間，因此對核心部件的使用壽命提出更高要求，并需要考慮靈活更換部件的需求。

此外，千米級超大型航天器的龐大體積，意味著它必須考慮如何應對太空碎片的威脅。目前國際空間站主要是靠監測周邊太空碎片，一旦發現碰撞危險，就改變軌道高度進行避讓。但千米級超大型航天器的龐大體積和質量，決定了它恐怕難以靠避讓躲避太空碎片。那么未來需要為它安裝厚重的防撞裝甲，還是設計其他的方案？這些看似科幻的問題，都是千米級超大型航天器必須考慮的問題。

不過龐之浩強調，超大型航天器建造難度雖然大，但它的應用前景也非常廣闊。最典型的例子就是太空電站。這種運行在3.6萬公里高度地球同步軌道上的超級空間站，通過巨型太陽能電池陣，將太陽光轉化為電能，再依靠微波或者激光傳輸到地面，可以全天候大規模發電。