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九問“夢天”——詳解中國空間站夢天實驗艙發射任務

發布時間:2022-11-01 11:08:00來源: 新華網

  新華社記者

  10月31日15時37分,長征五號B遙四運載火箭托舉(ju) 夢天實驗艙升空。之後,夢天實驗艙將對接於(yu) 天和核心艙前向端口,組建中國空間站的“最後一塊積木”即將就位。後續,夢天實驗艙還將進行平麵轉位,與(yu) 天和核心艙、問天實驗艙組成空間站“T”字基本構型。

  中國空間站建造任務即將完成,國家太空實驗室完全投入運轉指日可待。夢天實驗艙何時轉位?能做哪些實驗?擁有哪些“黑科技”……來自航天各係統的專(zhuan) 家們(men) 詳細解讀中國空間站夢天實驗艙發射任務。

  一問:“夢天”長啥樣?

  夢天實驗艙由工作艙、載荷艙、貨物氣閘艙和資源艙組成,艙體(ti) 全長17.88米,直徑4.2米,起飛重量約23噸,可為(wei) 航天員提供超過32立方米的工作與(yu) 活動空間。

  作為(wei) 中國空間站第二個(ge) 科學實驗艙,也是國家太空實驗室的重要組成部分,夢天實驗艙將與(yu) 空間站其他兩(liang) 艙實現控製、能源、信息、環境等功能的並網管理,共同支持空間站開展更大規模的空間研究實驗和新技術試驗。航天科技集團八院空間站係統副總設計師柏合民表示,夢天實驗艙聚焦高價(jia) 值的在軌科研,是空間站得以實現大規模空間科學實驗工作的關(guan) 鍵核心載體(ti) 。

  二問:“夢天”“問天”有啥不一樣?

  夢天實驗艙和問天實驗艙“長得很像”,工作艙和資源艙的造型幾乎別無二致。但在開展空間科學實驗方麵,“兩(liang) 兄弟”的能力和責任卻各有側(ce) 重。“問天實驗艙主要麵向空間生命科學研究,夢天實驗艙則主要麵向微重力科學研究。”柏合民介紹。

  兩(liang) 者在配置上既有相似的地方也有不同之處:夢天實驗艙的定位是航天員工作的地方,因此沒有配置再生生保係統以及睡眠區、衛生區。但3個(ge) 艙段均配置有航天員的鍛煉設備,夢天艙配置的是抗阻鍛煉設備。

  三問:“夢天”與(yu) “天和”上演“太空之吻”有多難?

  無垠宇宙中,航天器間的交會(hui) 對接,造就專(zhuan) 屬於(yu) 航天的浪漫時刻——“太空之吻”。夢天實驗艙在太空中遊弋,之後將與(yu) 空間站組合體(ti) 進行交會(hui) 對接。如果不能在規定時間內(nei) 完成交會(hui) 對接,就需要中斷自主交會(hui) 對接過程。而且,“夢天”交會(hui) 對接時,空間站組合體(ti) 是非對稱構型,在軌姿態控製難度顯著增加。

  為(wei) 成功上演“太空之吻”,設計團隊為(wei) “夢天”特別定製交會(hui) 對接任務故障預案,並開展大量的預演預判和試驗驗證工作。“我們(men) 將采用半自主、更靈活的交會(hui) 對接方案。”航天科技集團五院問天實驗艙GNC分係統副主任設計師宋曉光說。

  四問:“夢天”何時轉位,完成中國空間站“T”字基本構型組建?

  9月30日,經過約1小時的天地協同,問天實驗艙完成轉位,空間站組合體(ti) 由兩(liang) 艙“一”字構型轉變為(wei) 兩(liang) 艙“L”構型。那時,“問天”發射升空已經兩(liang) 個(ge) 多月了。

  而這一次,“夢天”無需等待這麽(me) 久。此前,空間站艙段轉位技術已經過機械臂輔助貨運飛船轉位試驗、問天實驗艙轉位試驗兩(liang) 次驗證。

  夢天實驗艙與(yu) 空間站組合體(ti) 進行快速交會(hui) 對接後,神舟十四號航天員乘組將配合地麵操作人員實施夢天實驗艙轉位。與(yu) 問天實驗艙類似,夢天實驗艙也將采用平麵轉位方式完成轉位,對接於(yu) 天和核心艙節點艙側(ce) 向端口。隨後,神舟十四號航天員乘組將進入夢天實驗艙。

  夢天實驗艙轉位完成,標誌著中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成,向著建成空間站的目標邁出了關(guan) 鍵一步。

  五問:“夢天”為(wei) 何被稱為(wei) 空間實驗“夢工場”?

  夢天實驗艙作為(wei) “工作室”,是三艙中支持載荷能力最強的艙段,被譽為(wei) 空間實驗“夢工場”。

  柏合民介紹,實驗艙內(nei) 配置有13個(ge) 標準載荷機櫃工位。此外,為(wei) 了最大化實現艙外實(試)驗支持能力,艙外配置有37個(ge) 載荷安裝工位,可為(wei) 各類科學實驗載荷提供機、電、熱、信息方麵的能力支持,確保它們(men) 在太空環境下開展各類實(試)驗。

  載荷艙還配置有2個(ge) 展開式暴露平台和1個(ge) 固定式暴露平台,為(wei) 載荷在軌工作提供機械接口,最大限度地拓展對載荷的支持能力。

  六問:“夢天”能做哪些實驗?

  夢天實驗艙內(nei) 安裝有空間科學研究與(yu) 應用領域的超冷原子物理實驗櫃、高精度時頻實驗櫃、高溫材料科學實驗櫃、兩(liang) 相係統實驗櫃、流體(ti) 物理實驗櫃、燃燒科學實驗櫃、在線維修裝調操作櫃等7個(ge) 方麵的8個(ge) 科學實驗櫃。

  “通過夢天實驗艙配置的8個(ge) 科學實驗櫃,我們(men) 能夠在微重力基礎物理、空間材料科學、微重力流體(ti) 物理與(yu) 燃燒科學等方麵開展相關(guan) 的科學和應用研究。”中科院空間應用中心空間應用係統副總師劉國寧說,目前在上述方向已經安排了約40項科學實驗項目,並將根據實驗規劃持續開展在軌實驗。

  其中,高精度時頻實驗櫃是空間站中最複雜的實驗櫃,由兩(liang) 個(ge) 艙內(nei) 科學實驗櫃和4台艙外設備組成一個(ge) 完整的實驗係統。“高精度時頻實驗係統將通過艙內(nei) 不同特性原子鍾組合,建成世界上在軌運行的精度最高的空間時間頻率係統。”中科院國家授時中心主任、高精度時頻實驗櫃科學實驗係統指揮張首剛介紹。

  七問:“夢天”貨物氣閘艙有什麽(me) 特殊之處?

  夢天實驗艙的載荷艙內(nei) 部,隱藏著一個(ge) 貨物氣閘艙。獨特的“套娃”設計使得載荷艙與(yu) 貨物氣閘艙以“雙艙嵌套”的形式與(yu) 工作艙相連。

  “夢天實驗艙的氣閘艙是專(zhuan) 供貨物出艙的通道。”航天科技集團八院空間站夢天實驗艙總體(ti) 副主任設計師孟瑤介紹,艙內(nei) 配置有載荷轉移機構,運送能力能達到400公斤、單次運送貨物包絡可達1.15米×1.2米×0.9米。配置的內(nei) 艙門、外艙門實現艙內(nei) 環境和艙外環境的隔離,其中外艙門是我國首次在軌使用方形電動艙門。

  與(yu) 航天員“帶貨出艙”的方式相比,貨物氣閘艙的應用為(wei) 在軌工作生活的航天員“減負”,以便他們(men) 將更多的時間精力用於(yu) 開展艙內(nei) 各項科學實驗活動。

  八問:“夢天”還將“上新”什麽(me) 新技術?

  夢天實驗艙增加了一項新服務——支持在軌釋放微小衛星。

  實驗艙上配置的微小衛星在軌釋放機構,能夠滿足百公斤級微小衛星或者多個(ge) 規格立方星的在軌釋放需求。

  航天員隻需在艙內(nei) 把立方星或微衛星填裝到釋放機構的“肚子”內(nei) ,釋放機構即可搭乘載荷轉移機構將小衛星運送至艙外。出艙後,機械臂抓取釋放機構,運動到指定的釋放方向,釋放機構就會(hui) 像彈弓一樣,把小衛星彈射出去,實現在軌“放衛星”。

  有了這項新技術,我國空間站可為(wei) 立方星、微衛星的釋放提供最前沿的出發地,實現微衛星和立方星低成本進入太空。

  九問:“夢天”入列,“太空電站”有何變化?

  夢天實驗艙上天後,“太空電站”也將升級。

  同問天實驗艙一樣,夢天實驗艙配備2套大型柔性太陽翼,單翼翼展長達27米,單套太陽翼展開麵積達到138平方米,單個(ge) 功率高達18千瓦。

  孟瑤介紹,夢天實驗艙和問天實驗艙在資源艙均配置安裝了雙自由度對日定向係統,可以根據空間站在軌運動姿態和太陽的角度,讓太陽翼繞著實驗艙軸和太陽翼軸進行轉動,確保太陽光能夠垂直照射在電池片上,實現最高發電效率。

  中國空間站基本構型組裝完成後,兩(liang) 個(ge) 實驗艙配置的4套柔性太陽翼將為(wei) 中國空間站打造最強勁的能量源泉,在空間站建成後為(wei) 三艙組合體(ti) 提供80%的能量。(記者李國利、張汨汨、趙葉蘋、米思源、劉鄧)

(責編:常邦麗)

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