4月29日,中國空間站天和核心艙在海南文昌發(fā)射場成功發(fā)射,我國載人航天工程開啟新的征程。
這是2019年7月19日天宮二號目標(biāo)飛行器自太空返回地球家園后,中國人在太空建造的“新家”。
關(guān)鍵詞1 太空母港
中國空間站以天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙為基本構(gòu)型。其中,核心艙作為空間站組合體控制和管理主份艙段,具備交會對接、轉(zhuǎn)位與停泊、乘組長期駐留、航天員出艙、保障空間科學(xué)實驗?zāi)芰?;問天和夢天實驗艙均作為支持大?guī)模艙內(nèi)外空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗載荷支持艙段,同時問天實驗艙還作為組合體控制和管理備份艙段,具備出艙活動能力,夢天實驗艙具備載荷自動進(jìn)出艙能力。
天和核心艙1:1實物驗證件。
未來兩年內(nèi),中國空間站三艙飛行器依次發(fā)射成功后,將在軌通過交會對接和轉(zhuǎn)位,形成“T”構(gòu)型組合體,長期在軌運行。組合體在軌運行壽命不小于10年,并可通過維修維護延長使用壽命。
空間站作為長期在軌運行的“太空母港”,其天然的高真空、微重力、超潔凈環(huán)境也可以充分用于開展各類科學(xué)技術(shù)研究,推動科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。
關(guān)鍵詞2 太空“豪宅”
天和核心艙是中國空間站的關(guān)鍵艙段,它就好比是大樹的樹干,其他的艙段都會安裝在它的接口上。
天和核心艙。
據(jù)航天科技集團五院空間站核心艙結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計師施麗銘介紹,核心艙的體積非常大,長度比五層樓房還要高,直徑比火車和地鐵的車廂還要寬不少,體積比國際空間站的任何一個艙段都大,航天員入駐后,活動空間非常寬敞。此外,核心艙的重量相當(dāng)于3輛大客車的空重重量,同樣也超過國際空間站的任何一個艙段。
航天科技集團五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師朱光辰曾經(jīng)打過一個非常形象的比喻:如果神舟飛船是一輛轎車,天宮一號和天宮二號就相當(dāng)于一室一廳的房子,而空間站就是三室兩廳還帶儲藏間,算是“豪宅”了。
據(jù)介紹,天和核心艙的密封艙內(nèi)配置了工作區(qū)、睡眠區(qū)、衛(wèi)生區(qū)、就餐區(qū)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)保區(qū)和鍛煉區(qū)六個區(qū)域。不僅能夠保證每名航天員都有獨立的睡眠環(huán)境和專用衛(wèi)生間,而且在就餐區(qū)配置了微波爐、冰箱、飲水機、折疊桌等家具家電,還配置了太空跑臺、太空自行車、抗阻拉力器等健身器材,以滿足航天員日常鍛煉;還配了天地視頻通話設(shè)備,可以實現(xiàn)與地面的雙向視頻通話;此外,還有可以支持航天員收發(fā)電子郵件的測控通信網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備。
關(guān)鍵詞3 自主可控
國際空間站是目前在軌運行最大的空間平臺,是一個擁有現(xiàn)代化科研設(shè)備,可開展大規(guī)模、多學(xué)科基礎(chǔ)和應(yīng)用科學(xué)研究的空間實驗室。它的規(guī)模大約有423噸,由美國、俄羅斯、加拿大、日本等16國聯(lián)合,先后歷經(jīng)12年建造完成。
中國空間站與國際空間站有什么不同?
中國空間站由一個核心艙和兩個實驗艙組成,在總體規(guī)模上不及國際空間站,這主要是采用規(guī)模適度、留有發(fā)展空間的建設(shè)思路,既可以滿足重大科學(xué)研究項目的需要,又同時具備擴展和支持來往飛行器對接的能力。
此外,中國空間站由我國自主建造,實現(xiàn)了產(chǎn)品全部國產(chǎn)化,部組件全部國產(chǎn)化,原材料全部國產(chǎn)化,關(guān)鍵核心元器件100%自主可控。
關(guān)鍵詞4 長壽秘方
中國空間站的設(shè)計壽命如何,又采取了哪些措施來保證長期在軌穩(wěn)定運行呢?
據(jù)航天科技集團五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師侯永青介紹:“中國空間站設(shè)計在軌飛行10年,具備延壽到15年的能力?!?/p>
空間站在太空中安家后,將面對來自宇宙的各種威脅和挑戰(zhàn),比如,原子氧、紫外輻照、真空、溫度交變、空間碎片以及微重力,等等,這些危險元素可能會造成空間站的材料性能衰退,或者誘發(fā)故障,從而制約艙外電纜、表面涂層、光學(xué)鏡頭等產(chǎn)品和設(shè)備的使用壽命。
在天和核心艙主結(jié)構(gòu)設(shè)計時,設(shè)計團隊從抗腐蝕、抗疲勞、抗斷裂三個維度進(jìn)行了綜合分析和評價,從材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、構(gòu)型、參數(shù)設(shè)計等方面進(jìn)行了科學(xué)優(yōu)化的設(shè)計,并從材料到構(gòu)件到艙段都進(jìn)行了仿真驗證,以確保長壽命。
為了應(yīng)對空間碎片等“勁敵”的攻擊,天和核心艙熱控分系統(tǒng)針對長壽命可靠性問題,為空間站安裝了兩條相當(dāng)于“大動脈”的管子——熱管輻射器,以便減少流體管在外暴露的面積,大大降低被空間碎片擊穿的風(fēng)險。
展望
航天員太空駐留半年將成常態(tài)
空間站建造分為空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證和空間站建造兩個階段進(jìn)行,每個階段各規(guī)劃了6次飛行任務(wù),共12次。其中,2020年5月,長征五號B運載火箭首飛成功。
2021年,要實施關(guān)鍵技術(shù)驗證階段的5次飛行任務(wù),其中包括發(fā)射空間站天和核心艙?!爸?,我們將在5月和6月,分別實施天舟二號貨運飛船和神舟十二號載人飛船的發(fā)射。”中國載人航天工程辦公室主任郝淳表示,其中神舟十二號載人飛船上,航天員乘組有3個人,他們將在軌駐留3個月。
他表示,9月和10月將分別實施天舟三號貨運飛船和神舟十三號載人飛船的飛行任務(wù)。“其中神舟十三號有3名航天員,他們將在軌駐留6個月。今后,6個月的駐留就是航天員乘組在軌的常態(tài)?!?/p>
2022年,我國將全面進(jìn)入空間站在軌建造階段,一共規(guī)劃6次飛行任務(wù),包括兩次空間站艙段問天、夢天的發(fā)射任務(wù),還包括兩艘貨運飛船和兩艘載人飛船的發(fā)射任務(wù)?!斑@兩艘載人飛船也都分別載有3名航天員乘組,在軌駐留6個月左右?!?/p>
4個航天員飛行乘組同步開展訓(xùn)練
郝淳介紹,空間站建造階段的航天員飛行乘組任務(wù)繁重,要求很高,相對以前的飛行任務(wù)來說,對他們的要求有質(zhì)的變化。
目前,我國已有11名航天員進(jìn)行了14人次的在軌飛行,也積累了很多經(jīng)驗。
目前,共有4個航天員飛行乘組在同步開展訓(xùn)練,其中神舟十二號飛行乘組已經(jīng)完成了絕大部分的任務(wù)訓(xùn)練,即將轉(zhuǎn)入任務(wù)強化訓(xùn)練階段,后續(xù)的飛行乘組也都按照計劃開展各項訓(xùn)練。
過去,我國航天員基本上都是從空軍飛行員里選拔的,主要的身份角色是駕駛航天器。為了滿足空間站階段的各項要求,在第三批航天員選拔過程中,增加了工程師和載荷專家這兩類航天員。在后續(xù)選拔中,還會擴大候選航天員的選拔范圍。
◎新聞鏈接
中國空間站工程瞄準(zhǔn)什么目標(biāo)?
1.建造并運營近地空間站,突破、掌握和發(fā)展大型復(fù)雜航天器的在軌組裝與建造、長期安全可靠飛行、運營管理和維護技術(shù),提升國家航天技術(shù)水平,帶動相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)的科技進(jìn)步,增強綜合國力。
2.突破、掌握和發(fā)展近地空間長期載人航天飛行技術(shù),解決近地軌道長期載人航天飛行的主要醫(yī)學(xué)問題,實現(xiàn)航天員長期在軌健康生活和有效工作。
3.建成國家太空實驗室。發(fā)展具有國際先進(jìn)水平的空間科學(xué)與應(yīng)用能力,開展多領(lǐng)域空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗、空間應(yīng)用,以及科普教育,獲取具有重大科學(xué)價值的研究成果和重大戰(zhàn)略意義的應(yīng)用成果。
4.開展國際(區(qū)域)合作,為人類和平開發(fā)和利用空間資源做出積極貢獻(xiàn)。
5.以在軌服務(wù)、地月和深空載人探測需求為牽引,試驗和驗證相關(guān)關(guān)鍵技術(shù),為載人航天持續(xù)發(fā)展積累技術(shù)和經(jīng)驗。
中國空間站任務(wù)分為幾個階段?
中國空間站任務(wù)分為關(guān)鍵技術(shù)驗證、組裝建造和運營三個階段,目前正處于關(guān)鍵技術(shù)驗證階段。
在這個階段,將發(fā)射天和核心艙和2艘載人飛船、2艘貨運飛船,在軌驗證幾大關(guān)鍵技術(shù):空間站推進(jìn)劑補加、柔性太陽電池翼和驅(qū)動機構(gòu)、大型柔性組合體控制、組裝建造、艙外操作、在軌維修,為實施空間站組裝建造和長期運營任務(wù)奠定堅實基礎(chǔ)。
原標(biāo)題:中國“太空母港”入列——解碼中國空間站天和核心艙
來源|新華社
編輯|張琴