“問天”定蒼穹
“問天”升空,中國人的太空“建房大業(yè)”再次邁出關(guān)鍵一步。
7月24日,中國空間站問天實驗艙由長征五號B運載火箭托舉升空,順利進入預(yù)定軌道。至此,中國空間站迎來首個科學(xué)實驗艙,這也是我國空間站首次在有人狀態(tài)下迎接航天器的來訪。
在航天員“太空出差”的日子里,如何為其提供更好的太空生活質(zhì)量和工作環(huán)境,提高他們太空生活的舒適度,一直是“太空之家”建造者的奮斗目標。中國空間站就像一座三室兩廳還帶儲藏間的“豪宅”。“三室”指一個核心艙和兩個實驗艙,“兩廳”則是指神舟載人飛船和天舟貨運飛船。
如今,“豪宅”擴建。北京時間7月25日3時13分,問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口,整個交會對接過程歷時約13小時。這是我國兩個20噸級航天器首次在軌實現(xiàn)交會對接,也是中國空間站有航天員在軌駐留期間首次進行空間交會對接。
隨著問天實驗艙的加入,中國空間站從“三居室”變?yōu)椤傲邮摇保教靻T的“人均居住面積”也實現(xiàn)翻番。中國航天科技集團五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師劉剛表示,問天實驗艙這個迄今為止我國最長的航天器,配置了與“天和”核心艙一樣的航天員生活設(shè)施,增加了一個小型機械臂及多種科學(xué)研究設(shè)備,這是中國航天奮力實現(xiàn)高水平自立自強取得的又一重大成就。
“問天實驗艙在與空間站天和核心艙完成交會對接后,航天員進入艙內(nèi)啟動生命維持系統(tǒng)?!眲傉f,之后,兩艙完成“一”字構(gòu)型,未來還將經(jīng)歷6名中國航天員在太空“會師”這一歷史性時刻。
和地鐵車廂一樣大的“太空新房”來了
據(jù)劉剛介紹, 問天實驗艙由工作艙、氣閘艙及資源艙三部分組成,艙體總長17.9米,直徑4.2米,發(fā)射重量達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。
“這塊頭和分量,跟北京地鐵13號線列車的一節(jié)車廂差不多,是全世界現(xiàn)役在軌最重的單艙主動飛行器?!眲傉f。
發(fā)射任務(wù)成功后,問天實驗艙按照預(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進入問天實驗艙開展工作。此時,包括他在內(nèi)的空間站設(shè)計師,最想對航天員說:“新房上線,歡迎入??!”
問天實驗艙設(shè)有3個睡眠區(qū)、1個衛(wèi)生區(qū)。劉剛說,完成對接后,中國空間站更加溫馨舒適,而且“床位”數(shù)增加到6個。后續(xù)神舟十五號載人飛船發(fā)射后,神舟十四號、神舟十五號兩個乘組、6名航天員將實現(xiàn)“太空會師”??臻g站“滿客”運行。
“太空新房”的大,不僅體現(xiàn)在內(nèi)部空間,還體現(xiàn)在系統(tǒng)功能上。
劉剛介紹,問天實驗艙配備了一對雙自由度柔性太陽帆板,全部展開后的翼展超過55米,比半個足球場還要長。這也刷新了我國航天器在軌使用太陽帆板的紀錄。
他說,問天實驗艙是一個集平臺功能與試驗載荷功能于一體的“全能型”選手。
平臺功能方面,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。也就是說,在天和核心艙“想休息”的時候,問天實驗艙也能頂上,“帶你一起飛”。
“問天實驗艙不僅保障航天員在軌長期駐留,而且提供專用氣閘艙和應(yīng)急避難場所,保證航天員安全。這些讓中國空間站的在軌運行風(fēng)險更加可控,在軌長壽命運行更加可靠?!眲傉f。
出了“臥室”就能“上班”
在試驗載荷功能上,問天實驗艙裝載了8個實驗機柜、22個艙外載荷適配器,就像是把一個大型科學(xué)實驗室搬到了太空。
“航天員在問天實驗艙工作,出了‘臥室’就能‘上班’。中國人也能在太空開展大規(guī)模的空間科學(xué)實驗了!”劉剛說。
問天實驗艙的能源管理系統(tǒng)十分強大,自帶高性能“發(fā)電機”與“配電器”。
中國航天科技集團五院空間站系統(tǒng)電總體副主任設(shè)計師左歲寒說,問天實驗艙的太陽帆板面積大、柔性也大,帶著這樣大的一對“軟翅膀”進行交會對接,控制難度之高堪稱空前。
“為了降低系統(tǒng)復(fù)雜性和在軌風(fēng)險,問天實驗艙也相應(yīng)地實現(xiàn)了多個系統(tǒng)功能創(chuàng)新,如采取太陽帆板二次展開方案,發(fā)射后先展開約五分之一的長度,待對接完成后再展開到位。”左歲寒說,這提高了可控性,能夠確保問天實驗艙盡快到達母港,保證任務(wù)穩(wěn)妥成功。
據(jù)他介紹,問天實驗艙的每個太陽帆板展開面積約110平方米,差不多相當于一套三室一廳房子的面積。兩個太陽帆板一起工作,將有效收集更多的太陽能,為空間站運行提供充足的能源。
空間站在軌建造完成后,天和核心艙的一個太陽帆板將轉(zhuǎn)移到問天實驗艙資源艙的尾部,天和核心艙將“專心致志”地進行空間站管理工作,而問天實驗艙將成為名副其實的“主發(fā)電站”。
屆時,問天實驗艙的3條能源母線將發(fā)揮更大的作用,為組合體源源不斷地供電送能。
出艙活動的“更衣間”更大了
在問天實驗艙中,氣閘艙的視覺效果十分獨特,外方內(nèi)圓,是空間站系統(tǒng)唯一一個看上去是方形的艙體。里面圓柱狀的,正是航天員開展出艙活動時的“更衣間”——出艙氣閘。
在這里,“更衣間”的空間更大了,航天員在這里作出艙準備和艙外返回時,可以更舒展、更從容,未來將成為整個空間站系統(tǒng)的主要出艙通道。
劉剛介紹,出艙氣閘還有一個直徑達1米的大門。航天員從這里進進出出,不僅更加方便了,而且還能攜帶大個頭的設(shè)備出艙工作,艙外工作能力大大提升。
他告訴記者,出艙氣閘的外面,是看上去像方形的外殼。這是艙外暴露實驗平臺,上面配置了22個標準載荷接口,其中一部分還配備了流體回路溫度控制。未來10年,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)的標準載荷接口位置,“即插即用”,不再需要航天員出艙進行人工操作了。
“問天實驗艙是空間站系統(tǒng)中艙外活動部件最多的艙體,大量的艙外設(shè)施設(shè)備更好地保障了出艙活動,也為更精細的艙外操作提供了支持?!眲傉f。
中國航天科技集團五院空間站系統(tǒng)測控與通信分系統(tǒng)主任設(shè)計師易予生介紹,問天實驗艙將在氣閘艙外攜帶一套5米長的“小臂”。這套7自由度的機械臂小巧、精度高,“小手”方便抓中小型設(shè)備,做更為精細的操作。小臂還可以與核心艙大臂級聯(lián)成15米長的組合臂,開展更多的艙外操作。
屆時,組合臂能夠在天和、問天、夢天的空間站三艙組合體之間爬行,“機甲戰(zhàn)士”能控制的艙外范圍就更大了。
易予生表示,在問天實驗艙的艙外,還設(shè)置了兩臺云臺燈、4臺高清攝像機,能夠一邊打光追光、一邊拍攝錄制。通過它們,航天員出艙活動時,地面測控人員能更清楚地看到、時刻關(guān)注到,從而為他們提供更及時的安全保障。
“它們還能在太空中拍攝許多‘壁紙大片’‘唯美視頻’,將地球和外太空呈現(xiàn)在世人面前?!币子枭f。
劉剛告訴記者,為了完成問天實驗艙這樣巨大規(guī)模的航天器研制任務(wù),設(shè)計研制隊伍團結(jié)各方力量,付出了極其艱苦的努力。僅反映2014年6月至2020年12月初樣研制階段概貌的總結(jié)文件,就有60多萬字。
久有凌云之志,“問天”逐夢太空。今年4月24日即第七個“中國航天日”當天,問天實驗艙發(fā)射場試驗隊從北京乘坐飛機出征文昌。在萬米的高空上,全體試驗隊員揮動手中的小國旗和航天旗,一起唱響《歌唱祖國》。
很多年輕的試驗隊員記得,當時,問天實驗艙責任總指揮潘平鼓舞大家,“讓我們以確保圓滿成功的實際行動,踐行‘用成功報效祖國、用卓越鑄就輝煌’的莊嚴承諾!”
4月29日,在天和核心艙發(fā)射成功一周年之際,問天實驗艙經(jīng)海運抵達文昌航天發(fā)射場。之后又是兩個多月的鏖戰(zhàn)。
“問天新征程,一站定蒼穹?!?月24日,伴隨轟鳴的火箭騰空聲,問天實驗艙進入蒼穹。次日,問天實驗艙與天和核心艙完成對接,為空間站在軌建造畫上濃墨一筆。
“問天”之后,“夢天”也將很快起飛。中國載人航天工程“三步走”的最后一步,決勝在望。
中青報·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源:中國青年報
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