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        我國首個科學(xué)實驗艙發(fā)射成功問天叩問蒼穹

        2022-05-30 10:48:04溫競?cè)A
        科學(xué)導(dǎo)報 2022年46期
        關(guān)鍵詞:氣閘問天實驗艙

        溫競?cè)A

        新華社 記者李國利 黎云 張瑞杰 7月24日14時22分,搭載問天實驗艙的長征五號B遙三運載火箭,在我國文昌航天發(fā)射場準時點火發(fā)射,約495秒后,問天實驗艙與火箭成功分離并進入預(yù)定軌道,發(fā)射取得圓滿成功。

        記者從中國載人航天工程辦公室了解到,這是我國載人航天工程立項實施以來的第24次飛行任務(wù),發(fā)射的問天實驗艙是中國空間站第二個艙段,也是首個科學(xué)實驗艙。問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙組成,起飛重量約23噸,主要用于支持航天員駐留、出艙活動和開展空間科學(xué)實驗,同時可作為天和核心艙的備份,對空間站進行管理。

        后續(xù),問天實驗艙將按照預(yù)定程序與核心艙組合體進行交會對接,神舟十四號航天員乘組將進入問天實驗艙開展工作。

        執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的運載火箭及問天實驗艙,分別由中國航天科技集團有限公司所屬的中國運載火箭技術(shù)研究院和中國空間技術(shù)研究院抓總研制。

        四大看點

        1 功能強、裝備全:中國空間站喜迎“新居”

        “問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙三部分組成,艙體總長17.9米,直徑4.2米,發(fā)射重量約23噸。相關(guān)指標比天和核心艙更高,是我國目前最重、尺寸最大的單體飛行器?!焙教炜萍技瘓F五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師劉剛說。

        不僅有著大塊頭的體格,問天實驗艙更是一個集平臺功能與載荷功能于一體的“全能型”選手。

        據(jù)介紹,問天實驗艙與天和核心艙互為備份,關(guān)鍵平臺功能一致,可以完全覆蓋空間站組合體工作要求,既發(fā)揮定海神針般的雙保險作用,也為空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎(chǔ)。

        “兩艙對接組成組合體后,由天和核心艙統(tǒng)一管理和控制整個空間站的載人環(huán)境,一旦天和核心艙出現(xiàn)嚴重故障,問天實驗艙能夠快速接管,主控空間站?!焙教靻T中心問天實驗艙環(huán)控生保分系統(tǒng)主任設(shè)計師羅亞斌說。

        一個更重要的細節(jié)是,問天實驗艙配備了目前國內(nèi)最大的柔性太陽翼,雙翼全部展開后可達55米。太陽翼可以雙自由度跟蹤太陽,每天平均發(fā)電量超過430度,將為空間站運行提供充足的能源。

        2.時間緊、難度高:“胖五”進行“增肌瘦身”

        作為我國空間站建造工程的“運載專列”,被人們昵稱為“胖五”的長征五號系列運載火箭此前已成功將天和核心艙送入太空,此次則是首次執(zhí)行交會對接任務(wù)。

        此次長五B不僅要發(fā)射我國迄今為止最重的載荷,還面臨著低溫推進劑加注問題和復(fù)雜的射前流程,難度可想而知。

        點火階段,型號隊伍對射前10分鐘的發(fā)射流程進行了優(yōu)化,將部分流程前置。在距離發(fā)射數(shù)分鐘時,火箭就已完成發(fā)射前各項準備工作,具備了點火發(fā)射能力,為突發(fā)情況留出決策、處置的時間。

        長五B還應(yīng)用了起飛時間修正技術(shù),讓火箭的控制系統(tǒng)可以自動計算偏差、調(diào)整目標軌道,最大修正時間為2.5分鐘。

        為不斷提高火箭可靠性,安全、精準地將問天實驗艙送到目的地,型號隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”,在生產(chǎn)工藝等方面進行了30多項改進。

        3.大噸位、半自主:“太空之吻”有新看點

        問天實驗艙入軌后,將與核心艙組合體實施交會對接——23噸的問天實驗艙與40多噸的核心艙組合體,將是我國目前最大噸位的兩個航天器之間的交會對接,也是中國空間站首次在有人的狀態(tài)下迎接航天器的來訪。

        重量重、尺寸大、對接靶子小、柔性太陽翼難控制……對所面臨的一系列棘手難題,為成功實現(xiàn)“太空之吻”,設(shè)計團隊從問天實驗艙初樣研制起就經(jīng)過幾輪實測,對問天實驗艙的數(shù)據(jù)參數(shù)精準把握,并提升算法達到更強的適應(yīng)能力和糾偏能力。同時,采用半自主交會對接方案,實現(xiàn)交會對接過程中的穩(wěn)定控制。

        在軌期間,問天實驗艙還將實現(xiàn)平面轉(zhuǎn)位90度,讓原本對接在節(jié)點艙前向?qū)涌诘膯柼鞂嶒炁摚D(zhuǎn)向節(jié)點艙的側(cè)向停泊口,并再次對接,從而騰出核心艙的前向?qū)涌?,為夢天實驗艙的到訪做好充分準備。這將是我國首次航天器在軌轉(zhuǎn)位組裝,也將是國際上首次探索以平面式轉(zhuǎn)位方案進行航天器轉(zhuǎn)位。

        4.更舒適、更安全:太空生活“條件升級”

        對在軌航天員來說,兩艙對接形成組合體,意味著我們的太空家園從“一居室”升級到更寬敞的“兩居室”。

        問天實驗艙的工作艙內(nèi)設(shè)有3個睡眠區(qū)和1個衛(wèi)生區(qū)。完成對接后,空間站后續(xù)可以支撐神舟十四號、十五號兩個乘組6名航天員實現(xiàn)“太空會師”和在軌輪換,在太空面對面交接工作。

        航天員中心艙外服總體試驗主任設(shè)計師李金林說,在天和核心艙的基礎(chǔ)上,問天實驗艙在吸音、降噪、減震等方面也進行了優(yōu)化升級。

        此前,航天員在天和核心艙只能通過節(jié)點艙實現(xiàn)出艙。節(jié)點艙作為空間站的交通樞紐,空間較小,航天員每次出艙前還需要關(guān)閉各個對接通道的艙門,進行大量準備工作。

        此次問天實驗艙則配置了一個出艙人員專用的氣閘艙。一方面,氣閘艙的空間和出艙艙門的尺寸都比節(jié)點艙更大,航天員進出更舒展從容,也更易攜帶大體積的設(shè)備出艙工作。另一方面,從氣閘艙出艙時,只需關(guān)閉一道艙門,操作更便捷。

        未來,氣閘艙將成為航天員在空間站的主要出艙通道,一旦氣閘艙出現(xiàn)問題,航天員還可以從作為備份出艙口的節(jié)點艙返回,確保出艙活動的安全。

        “在空間站搭載的科學(xué)實驗載荷,可以通過機械臂精準‘投送到自己對應(yīng)的載荷接口位置,不再需要航天員出艙進行人工操作,既降低了航天員的工作強度和風險,又可以靈活高效支持艙外載荷試驗。”航天科技集團五院問天實驗艙空間技術(shù)試驗分系統(tǒng)主任設(shè)計師趙振昊說。

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