顺利进入运行轨道天宫二号太空“安家”
中秋夜完美升空,搭载十余项国际顶尖试验与项目,是我国第一个真正意义上的太空实验室
9月15日22时04分,沐浴在中秋皎洁月光之中的酒泉卫星发射中心传出巨大的轰鸣声。我国第一个空间实验室天宫二号在长征二号FT2运载火箭的托举下直刺苍穹,踏上了太空旅程。天宫二号空间实验室发射升空后变轨,进入高度约384公里的运行轨道,进行在轨测试。作为我国首个空间实验室,天宫二号将开展的空间科学试验与应用项目共计14项,是历次载人航天任务中开展应用项目最多的一次,堪称中国载人航天最忙碌的实验室。天宫二号于16日成功实施了两次轨道控制,顺利进入在轨测试轨道。北京航天飞行控制中心总体室主任陈险峰说:“天宫二号目前状态良好,各分系统工作正常。”
成功实施两次轨道控制
9月15日22时04分,搭载着天宫二号空间实验室的长征二号FT2运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。约575秒后,天宫二号与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。
16日凌晨2时45分,天宫二号空间实验室进行了首次圆化轨道控制,陆续展开一系列在轨测试工作。16日下午,天宫二号再次进行轨道控制,顺利进入在轨测试轨道。进入在轨测试轨道后,地面人员将对天宫二号平台上各分系统的基本功能和稳定性进行测试,还将利用搭载的有效载荷开展一系列空间科学试验活动。
北京航天飞行控制中心副总工程师孙军表示,圆化轨道的目标就是把远地点350公里和近地点200公里的初始轨道,控制成一个380多公里的圆轨道。与天宫一号343公里的运行轨道不同,此次天宫二号将抬升运行轨道,以此验证空间站技术。
北京航天飞行控制中心总体室主任陈险峰说:“天宫二号目前状态良好,各分系统工作正常。”
北京航天飞行控制中心副主任李剑介绍,相对此前,这次天宫二号与神舟十一号的交会对接、组合体运行和飞船返回,开展轨道高度与未来空间站的轨道高度基本相同,飞行任务的轨道控制策略与测控模式更加接近未来空间站要求。
天宫二号可实现“太空加油”,延长寿命
“‘天宫二号\’作为我国第一个真正意义上的空间实验室,已是小型空间站的雏形,相较于‘天宫一号\’,有着诸多创新,主要改进之一就是增加了推进剂在轨补加功能。”航天六院质量技术部副部长谭松林说,航天器在轨运行期间,需要消耗推进剂来维持轨道和姿态。但航天器发射时所携带的推进剂的量是一定的,推进剂消耗完毕,就意味着航天器寿命的终结,而推进剂补加技术突破了这种局限。通过推进剂补加,航天器可以在太空中“加油”,大大延长寿命。
在太空中实现推进剂补加这一任务,目前仅有俄罗斯和美国等航天强国有类似的工程应用。2011年“天宫一号”与“神舟八号”完成交会对接之后,航天六院801所启动了推进剂在轨补加技术的攻关。
经过该所多年的艰难摸索和试验研究,空间实验室推进剂在轨补加系统关键单机——空间压气机和液路浮动断接器相继实现了从零到成功的突破。补加关键技术攻关的顺利完成,为我国空间站工程的研制奠定了坚实的基础,而补加系统及关键单机压气机的成功研制,不仅突破国外技术封锁,还填补了中国航天领域的空白,实现我国空间推进领域的又一次技术跨越,将使我国成为世界上第二个自主掌握空间补加核心技术的国家。
天宫二号将开展的空间科学试验有的是要探索宇宙最深处的奥秘,有的是帮助人们更好地认识海洋和大气,有的甚至想要解决将来星际旅行时的食物问题……下面就让我们一探究竟。
揭秘
51件有效载荷涉及应用项目最多
当前,我国载人航天工程已进入应用发展新阶段。“我们在深入研究国际空间科学和应用技术发展态势的基础上,充分利用天宫二号空间实验室平台支持能力和优势环境条件,安排了一批体现科学前沿和战略高技术发展方向的科学与应用任务。”天宫二号空间应用系统总设计师赵光恒说,这些任务涉及微重力基础物理、微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间天文探测、空间环境监测、对地观测及地球科学研究应用以及应用新技术试验等8个领域。
空间科学实验与探测项目包括空间冷原子钟实验、液桥热毛细对流实验、综合材料制备实验、高等植物培养实验、伽玛暴偏振探测等；对地观测及地球科学研究项目包括宽波段成像光谱仪、三维成像微波高度计、紫外临边成像光谱仪；应用新技术试验项目包括空地量子密钥分配试验、伴随卫星飞行试验等。
“这些应用任务共10余项,直接承研单位28家,装器有效载荷51件。”赵光恒说。
揭秘
2项实验航天员直接参与
天宫二号将与神舟十一号载人飞船对接。据了解,神舟十一号飞船飞行乘组由2名男航天员组成。航天员将进入天宫二号,参与操作高等植物培养实验和综合材料制备实验。
高等植物培养实验就是要研究地球上的植物是否能克服太空微重力等极端环境影响,在太空环境中正常生长。高等植物拟南芥和水稻将随天宫二号进入太空,科学家将研究植物种子在太空中萌发、生长、开花、结籽的全过程,从而了解和掌握未来太空农业发展的可能。
综合材料制备实验选用多种新型结构与类型的材料样品进行研究,如新型纳米复合光学材料、高性能热电转换材料、多元复相合金等。科学家们将揭示这些材料在地面重力环境下难以获知的物理和化学规律和性质。值得一提的是,研究人员历经三年多研制的综合材料实验装置,只用电水壶功耗的1/9至1/5,却能实现真空环境下最高950摄氏度的炉膛温度。航天员将对材料实验炉进行开盖换样操作,这将是我国首次实现空间材料实验的航天员在轨操作。
中秋夜完美升空,搭载十余项国际顶尖试验与项目,是我国第一个真正意义上的太空实验室
标志中国航天迈向空间站建设阶段
根据计划,我国将在2020年前后建成空间站,其总体构型是三个舱段——一个核心舱、两个实验舱,每个舱都是20吨级,整体呈T字构型。
与空间站相比,8吨多重的天宫二号小了很多,也轻了不少,质量还不到空间站一个舱段的二分之一。
“麻雀虽小,五脏俱全。作为一个长期在轨无人独立飞行、短期有人照料的在轨平台,天宫二号具备了空间站需要具备的基本能力。”中国载人航天工程总设计师周建平说。
“空间实验室任务完成后,我国将会进入空间站建设阶段,我们将建造一个具有时代技术特征和中国特色的中国空间站。”周建平说,“2018年前后,我国将发射空间站核心舱。”
中国将建成一个比国际空间站运行经济性更好、信息化程度更高的空间站。“信息技术、再生环保、新能源、自动化和人工智能技术等,将综合体现在中国空间站上。”周建平说。
中国空间站比国际空间站规模要小一些,三舱组合体60多吨,最多对接两艘载人飞船和一艘货运飞船。“我们的空间站是可扩展的,将根据科学研究和国际合作的需要,在现在的构成基础上,进一步提高能力。”周建平说。
他透露,空间站建成后,额定设计容纳3名航天员。由于空间站需要连续住人,之后将会采取乘组轮换制,因此在轮换期间空间站里最多能达到6名航天员。
中国航天科技集团五院天宫二号空间实验室总设计师朱枞鹏说:“中国空间站预计2020年左右建成,如果天宫二号状态良好,延期‘服役\’,太空上或将首次出现空间实验室与空间站交相辉映的画面。”
天宫二号设计寿命为两年。朱枞鹏介绍说,因为推进剂在轨补加技术的采用以及轨道高度的变化,天宫二号在轨寿命会大幅度提高。“天宫一号设计寿命为两年,实际运行4年半。我们预期天宫二号应该可以持续工作超过5年,甚至更多的时间。”朱枞鹏说。
“空间站建成后,可能会调低天宫二号的轨道高度,或许会出现货运飞船先与天宫二号对接进行补加,再与空间站对接。航天员既可以访问天宫,也可以访问空间站。”朱枞鹏说。
链接航天员“入宫”后可玩跑步机玩电脑
不久后,两名航天员将以地球“来客”的身份造访天宫二号。在接下来的30天里,“天宫二号”如何保障航天员的生活?
准备保暖服和“祥云”睡袋
“天宫二号”为航天员准备了外部绣有祥云图案的睡袋。睡袋的材料采用了特殊材料,具有抗阻燃、防静电、松紧可调、重量轻等特点。此外,天宫二号还为航天员准备了保暖内衣、保暖裤、运动服、运动袜等。考虑到太空工作的特殊需求,这些衣服设计都比较特别,有的衣服装有电缆,有的口袋用于放置辐射测试仪等。
储藏负离子饮用水和氧气
由于航天员会在“天宫二号”发射1个月之后前往,为了保障食物的新鲜,天宫二号没有为航天员提前准备食物,而是由神舟十一号飞船来搭载。不过,天宫二号为航天员准备了可以长时间储藏的饮用水和氧气。并且,饮用水里面添加了负离子,让航天员可以喝到更纯净的水。
温度控制在19℃到23℃
按照医学指标,“天宫二号”为航天员设置了舒适的环境,温度控制在19℃到23℃,湿度为50%左右。同时,对舱内的有害气体、微生物进行过滤、清除,保证舱内空气清新。天宫二号配备了多功能工作台,不用时可以折叠,打开后则可以在上面进行电脑操作、阅读、进餐等。对通风口也进行了改造,降低了噪音。在睡眠区,灯光可以进行调节,广播也可以关闭,天宫二号为航天员准备了特制的湿巾和刮胡刀。床头有一个蓝牙音响,可以接收地面传输的紧急呼叫,而航天员的头戴式耳机也改成了无线的。
此外,“天宫二号”为航天员准备了大小便收集袋,收集袋采用负压技术,能够避免异味散出。
特殊跑步机用于全身锻炼
“天宫二号”安装了太空锻炼器材,包括特殊的跑步机用于全身锻炼；健身自行车用于锻炼下肢肌肉、以及拉力器用于锻炼肩部和背部肌肉。值得一提的是,为了解决在失重状态下如何跑步的问题,设计人员在跑步机上配备了一根有弹性的橡皮带,当航天员站在跑步机上时,把橡皮带像背书包一样背在肩上,有弹性的带子会将人勒住,就不会飘起来,腿部也会感到力量。
本报综合报道
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