據(jù)《后漢書》記載,天宮又名“紫微宮”,是天帝居住的府邸。中國空間站取名“天宮”,寓意著“天宮”是航天員舒適的太空居所。2022 年 10 月 31 日,長征五號 B 火箭成功將“夢天實驗艙”送入軌道。隨著“夢天實驗艙”的轉(zhuǎn)位成功,順利與核心艙完成交會對接,中國空間站“T”字基本構(gòu)型組裝完成,這標(biāo)志著于 1992年啟動的我國載人航天工程,在經(jīng)歷了 30 年的發(fā)展后,終于在 2022 年底迎來了我國空間站的全面建成。
今天,“天宮空間站”如同一顆閃耀的星辰,在距離地面400千米的近地軌道上熠熠生輝。
神舟系列載人飛船由推進(jìn)艙、返回艙和軌道艙三部分構(gòu)成。神舟飛船是我國自主設(shè)計、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的載人天地往返運輸器,主要執(zhí)行人員和物資天地往返運輸任務(wù)。
推進(jìn)艙:為飛船提供動力來源, 安裝有推進(jìn)系統(tǒng),以及一部分的電源、環(huán)境控制和通信系統(tǒng),外部裝有一對太陽電池翼。
軌道艙:航天員的生活區(qū),以及出艙時的氣閘艙。內(nèi)部提供了睡袋、食品加熱裝置、個人生活用品和個人衛(wèi)生裝置等。
返回艙:返回艙將帶著航天員安全返回地球,而軌道艙和推進(jìn)艙在完成各自工作后墜入大氣層燒毀。返回艙是飛船的指揮控制中心,通過艙門與軌道艙相連,還裝有用以降落的兩具降落傘和反推力火箭。當(dāng)返回艙距地面一米時啟動反推力火箭,施行軟著陸。
2023年5月10日,改進(jìn)后的天舟六號貨運飛船為天宮空間站上的神舟十五號航天員乘組送去了服裝、食品、飲用水等物資,其中,僅水果就重達(dá)71千克,約是天舟五號貨運飛船水果運輸量的2倍——不光可以滿足神舟十五號乘組的需求,連后續(xù)的神舟十六號乘組的食物都準(zhǔn)備好了。
天舟六號作為改進(jìn)型全密封貨運飛船,“能裝”是它最顯著的變化,四個貯存箱能容納7.4噸載荷貨物,比天舟五號升高了0.5噸。
“天舟”是我國載人航天工程貨運飛船的代號。除了航天員在軌駐留所需的消耗品,天舟六號還為空間站送去了約700千克補加推進(jìn)劑和多項實(試)驗載荷,并可以帶走天宮空間站的廢棄物。和載人飛船經(jīng)典的三艙段設(shè)計不同,貨運飛船分為貨物艙和推進(jìn)艙。
作為人類登天探索的“跳板”,天宮空間站基本構(gòu)型為三艙“T”字構(gòu)型,三個艙段分別為天和核心艙、問天實驗艙和夢天實驗艙。天和核心艙是“T”的一豎,問天實驗艙和夢天實驗艙分別連接于兩側(cè),組成“T”的一橫。
天和核心艙由節(jié)點艙、生活控制艙及資源艙三部分組成:節(jié)點艙具備艙段連接和飛行器訪問的功能;生活控制艙內(nèi)設(shè)置了航天員睡眠區(qū)和衛(wèi)生區(qū),并在艙外配置了大型機械臂和太陽電池翼;資源艙的后端配置了對接口和物資補給通道。
問天實驗艙由工作艙、氣閘艙、資源艙三部分組成,長度為17.9米,最大直徑為4.2米。配置艙外實驗平臺、小機械臂,太陽電池翼及驅(qū)動機構(gòu)等。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(jìn)行管理。
夢天實驗艙由工作艙、貨物氣閘艙、載荷艙、資源艙四部分組成,長度17.88米,最大直徑為4.2米。艙外設(shè)置展開式載荷試驗平臺、太陽電池翼及雙自由度驅(qū)動機構(gòu),與問天實驗艙狀態(tài)一致。主要用于開展空間科學(xué)與應(yīng)用實驗,參與空間站組合體管理。
長征五號火箭是我國最強大的運載火箭之一,被稱為巨無霸火箭。它高約57米(相當(dāng)于一棟20層樓那么高),最大直徑5米。
長征五號火箭的總推力達(dá)到1060噸。在其800多噸的身體中,90%的質(zhì)量都是推進(jìn)劑,攜帶更多的推進(jìn)劑,意味著能運送更重的載荷進(jìn)入太空。
長征五號火箭還具備高度的可靠性和精確性,它采用了先進(jìn)的導(dǎo)航和控制系統(tǒng),能夠根據(jù)任務(wù)需求調(diào)整航向和速度,確?;鸺軌蚓珳?zhǔn)地抵達(dá)目標(biāo)軌道。在長征五號火箭研制過程中,我國航天人生產(chǎn)各類單機超過1.8萬臺,突破了247項火箭關(guān)鍵技術(shù)。
空間機械臂技術(shù):天宮空間站在天和核心艙配置1個7自由度大機械臂,作業(yè)半徑近10米,最大負(fù)載25噸;在問天實驗艙配置1個7自由度小機械臂,作業(yè)半徑為5米,最大負(fù)載3噸。兩機械臂可獨立、組合或協(xié)同使用,完成艙段轉(zhuǎn)位、輔助航天員出艙、艙外貨物轉(zhuǎn)移、艙外載荷照料、懸停捕獲來訪飛行器等在軌任務(wù),大小機械臂均具有在空間站艙體表面爬行的能力。
高效電源系統(tǒng)技術(shù):天宮空間站采用大面積柔性太陽電池翼作為發(fā)電設(shè)施,三艙各配置2個太陽電池翼,其中天和核心艙太陽電池翼展開長度為12.6米,問天實驗艙與夢天實驗艙太陽電池翼單翼展開長度27米,太陽電池翼配有光電轉(zhuǎn)換效率約為30%的三結(jié)砷化鎵電池片,配備了鋰離子電池儲能。
物化再生生保技術(shù):我國空間站環(huán)境控制和生命保障方面采用了物化再生生保技術(shù),它是航天員在空間站中正常生活的關(guān)鍵所在。該技術(shù)相繼攻克電解制氧、二氧化碳去除和還原、微量有害氣體去除和水處理、尿處理等一系列技術(shù)難題,實現(xiàn)環(huán)控生保系統(tǒng)成功由“補給式”向“再生式”的根本轉(zhuǎn)換,打造了航天員最信賴的“天宮”生命工程。94%以上的航天員生活污水和空氣冷凝水可通過處理,再次供航天員日常使用或電解制氧。后續(xù)還將采用二氧化碳與氫氣還原技術(shù),以及生活垃圾處理與再利用技術(shù),進(jìn)一步提高物資再生循環(huán)利用水平,最大限度地減少上行補給量,降低運營成本。
(編輯:王川)