問天飛天,空間科學啟新篇——寫在我國空間站首個科學實驗艙成功“問天”之際
新華社海南文昌7月25日電 題:問天飛天,空間科學啟新篇——寫(xie) 在我國空間站首個(ge) 科學實驗艙成功“問天”之際
新華社記者
問天飛天,“中國星”更亮了。
7月24日14時22分,“中國最強”火箭——長征五號B遙三運載火箭,托舉(ju) “中國最重”航天器——約23噸的問天實驗艙升空。
約13個(ge) 小時後,問天實驗艙成功對接於(yu) 天和核心艙前向端口。兩(liang) 個(ge) 20噸級航天器首次實現在軌交會(hui) 對接。
升空流程完美精確,“穿針引線”沉穩有力,“太空之吻”優(you) 雅從(cong) 容,航天員乘組順利進入實驗艙。中國空間站建造階段關(guan) 鍵一戰完美收官,靜候“夢天”逐夢九天。
“中國最強”送“中國最重”
萬(wan) 裏晴空碧如洗,一飛衝(chong) 天上九霄。24日14時22分,長征五號B遙三運載火箭在文昌航天發射場準時點火,約495秒後,問天實驗艙與(yu) 火箭成功分離並進入預定軌道,發射取得圓滿成功。
液氫液氧燃燒釋放的巨大推力,推舉(ju) 著“長五B”和實驗艙,穩定沉著地在天空劃出一道漂亮的弧線。
文昌的沙灘上,擠滿了歡呼的人群。
勝利的背後,積澱的是航天人的辛勤與(yu) 汗水。
長征五號B運載火箭,是專(zhuan) 門為(wei) 空間站建設打造的艙段運輸“專(zhuan) 屬列車”,采用無毒無汙染的液氧、液氫和煤油作為(wei) 推進劑,起飛重量約849噸,是我國目前近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭。
長征五號B運載火箭采用一級半構型,是目前世界在役火箭中唯一一級半直接入軌的火箭。這種設計簡潔的係統,使火箭無需進行級間分離、高空發動機啟動等動作,降低了故障發生的概率,提高了火箭可靠性。
為(wei) 安全、精準地將問天實驗艙送到目的地,火箭研發隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”,在生產(chan) 工藝等方麵進行了30多項改進;對火箭發射的地麵設備進行了全麵的檢修維護、更換和完善。
問天實驗艙是我國迄今為(wei) 止體(ti) 型最大、質量最大的航天器,總長17.9米,直徑4.2米,約23噸,是現役在軌最重的單艙主動飛行器。
不僅(jin) 有著大塊頭的體(ti) 格,問天實驗艙更是一個(ge) 集平台功能與(yu) 載荷功能於(yu) 一體(ti) 的“全能型”選手。
據介紹,問天實驗艙與(yu) 天和核心艙互為(wei) 備份,關(guan) 鍵平台功能一致,可以完全覆蓋空間站組合體(ti) 工作要求,既發揮定海神針般的雙保險作用,也為(wei) 空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎。
“中國最強”運載火箭,搭載“中國最重”航天器,長五B盡顯“王者風範”,問天實驗艙成功“問天”。
在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看來,“中國最重,太空安家”,使得我國空間科研水平與(yu) 發達國家站在同一個(ge) 起跑線上。“在太空建站,小到元器件鑄造、材料加工,大到組裝裝配、發射場測控,沒有完整的工業(ye) 門類根本幹不出來。”宋曉光說,空間站首個(ge) 實驗艙成功“問天”,是國家綜合國力的有力體(ti) 現。
征程雖遠盡在掌握
7月25日3時13分,問天實驗艙成功對接於(yu) 天和核心艙前向端口,完美“合體(ti) ”。
首次執行交會(hui) 對接發射任務的長征五號B運載火箭,準時點火、順利升空。
從(cong) 容與(yu) 優(you) 雅的背後,是航天人的巧思善工與(yu) 精益求精。
實際上,盡管長征五號B於(yu) 2020年5月5日成功首飛,2021年4月29日又將天和核心艙準確送入太空,已為(wei) 其長期運營奠定了堅實的基礎,但此次發射,載荷更重、羽流幹擾更大……
宋曉光打了個(ge) 形象的比方:“載人飛船對接像開小跑車,可控性強;貨運飛船對接像開小卡車;而到了問天實驗艙與(yu) 核心艙對接,就如同要把一輛大體(ti) 積房車停到一個(ge) 小車位裏。”
在規定的時間發射並將航天器送到指定的地點,這成為(wei) 此次長征五號B運載火箭發射的成敗關(guan) 鍵。
太空“穿針引線”,失之毫厘可能差之千裏。“火箭必須在規定時間發射,否則問天實驗艙將無法到達指定位置。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭總體(ti) 副主任設計師劉秉說。
“中國空間站建造階段的發射任務環環相扣,意義(yi) 重大,任何一次都不容有失。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭副總設計師婁路亮強調說。
長征五號B遙三運載火箭總師李東(dong) 在發射成功後表示,為(wei) 了更加精準、可靠地完成好這個(ge) 任務,長五B團隊為(wei) 這項任務準備了一年多,為(wei) “零窗口”做了大量的預案,“上了多道保險”。
“第一道保險”是“起飛時間修正技術”。該技術讓火箭的控製係統可以自動計算偏差、調整目標軌道,即使火箭沒能完全按照預定窗口發射,在0到2.5分鍾這個(ge) 時間段內(nei) 任一時間點發射,火箭都可以在飛行過程中自動修正因推遲發射導致的飛行偏差,將實驗艙精準送入預定軌道。
“第二道保險”是發射場流程優(you) 化。婁路亮介紹:“低溫火箭係統複雜,發射場各項流程種類繁多。我們(men) 總結前7次發射經驗,對射前10分鍾的發射流程進行優(you) 化,距離點火還有2.5分鍾時,就完成了發射前各項準備工作,如果有問題能早發現、早解決(jue) 。”
問天實驗艙設計團隊則對實驗艙數據參數精準把握,並提升算法達到更強的適應能力和糾偏能力。同時,采用半自主交會(hui) 對接方案,實現交會(hui) 對接過程中的穩定控製。
“中國宮”再拓深空夢想
問天與(yu) 天和“合體(ti) ”約7小時後,神舟十四號航天員乘組進入問天實驗艙,中國空間站開啟“雙艙”模式。
作為(wei) 中國空間站的首個(ge) 實驗艙,問天不僅(jin) 進一步提升了空間站的可靠性,還改善了航天員在軌生活條件。其獨特的科學設計,以及所攜帶的“獨門神器”,還將成為(wei) 深空探索的有力支撐。
按照設計規劃,問天實驗艙平台功能與(yu) 天和核心艙互為(wei) 備份,也就是說,在天和核心艙“想休息”或出現故障的時候,問天實驗艙也能頂上,“帶你一起繼續飛”。
同時,問天實驗艙的氣閘艙與(yu) 天和核心艙的節點艙之間、航天員係統的艙外服支持設備之間也相互備份,確保航天員出艙活動的可靠性和安全性。
問天艙內(nei) 還設有3個(ge) 睡眠區和1個(ge) 衛生區。太空家園從(cong) “一居室”升級到更寬敞的“兩(liang) 居室”,可以支撐神舟十四號、十五號兩(liang) 個(ge) 乘組6名航天員實現“太空會(hui) 師”和在軌輪換,在太空麵對麵交接工作。
在生活物資方麵,問天艙還配備了豐(feng) 富的乘員產(chan) 品,包括太空廚房、充電類的設備等。兩(liang) 套廚房設備,給航天員生活帶來很大的便利。在天和核心艙的基礎上,問天實驗艙在吸音、降噪、減震等方麵也進行了優(you) 化升級。
在科學實驗方麵,問天艙內(nei) 擺放了多個(ge) 實驗櫃,為(wei) 開展多學科太空研究奠定了基礎。艙外一共安裝了22個(ge) 標準載荷接口,是艙外暴露實驗的最佳場地;靈活精細的小機械臂長5米,是實驗載荷艙外照料的全能選手。
為(wei) 了支撐相關(guan) 領域科學實驗開展,問天實驗艙內(nei) 部署了多個(ge) 寬約1米、高1.8米、深0.8米的科學實驗櫃,包括生命生態實驗櫃、生物技術實驗櫃、變重力科學實驗櫃、科學手套箱和低溫存儲(chu) 櫃等。
科學實驗櫃體(ti) 積雖小,卻功能強大,相當於(yu) 把占地幾十平方米的科學實驗係統裝到一個(ge) 不到2立方米的櫃子裏。
“空間科學和應用研究不僅(jin) 可以幫助我們(men) 理解基礎的物理學和宇宙學規律,同時通過生物、醫學、材料學等研究提升人類在地球上的生活質量,而且可為(wei) 人類未來走向深空做一些知識和技術上的儲(chu) 備。”空間應用係統副總師、中科院空間應用中心集成技術中心主任王珂說。
年底前,隨著夢天實驗艙升空,建設完成的中國空間站,將成為(wei) 國家太空實驗室,攜帶14億(yi) 人的深空夢想,開啟全新的求索之路。(記者李國利、黎雲(yun) 、趙葉蘋、張瑞傑、溫競華)
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