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焦點(diǎn)訪談丨告訴你一個(gè)神奇的空間站

2021-05-19 09:45:20 來源:央視新聞客戶端

18日,從中國載人航天辦公室傳來了好消息,我國第一個(gè)空間站核心艙天和核心艙在發(fā)射升空后,已經(jīng)完成了單艙飛行階段的在軌測(cè)試,后續(xù)飛船、艙段的發(fā)射將正常按計(jì)劃實(shí)行。從4月29日天和核心艙發(fā)射成功后,每隔90分鐘它就會(huì)飛過我們的頭頂一次,在太空里等待著空間站其它艙段以及貨運(yùn)飛船、載人飛船和它匯合。天和核心艙上天后做了些什么?我國自己的空間站將建成什么樣?要能夠在軌運(yùn)行10年以上,空間站和此前的天宮一號(hào)、二號(hào)相比有什么不同?

中國載人航天工程辦公室主任郝淳說:“核心艙是整個(gè)空間站最重要、最關(guān)鍵的艙段,建造空間站是我國載人航天三步走戰(zhàn)略的第三步,到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了空間站建造的關(guān)鍵時(shí)期。”

根據(jù)我國空間站建造規(guī)劃,將在兩年時(shí)間內(nèi)建成以核心艙為控制中心,問天、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙為主要實(shí)驗(yàn)平臺(tái),常年有人照料的空間站,兩年時(shí)間內(nèi),各個(gè)艙段將在軌道上“搭積木”,組建中國空間站。

郝淳說:“空間站建造分為空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和空間站建造兩個(gè)階段,從今年到明年,完成這兩個(gè)階段的任務(wù)。今年發(fā)射空間站的天和核心艙,緊接著是5月份和6月份分別實(shí)施的天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十二號(hào)載人飛船的發(fā)射,9月和10月將分別實(shí)施天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十三號(hào)載人飛船的飛行任務(wù)?!?/p>

這兩年,各類型號(hào)的火箭將密集升空,長征7號(hào)火箭將負(fù)責(zé)運(yùn)送天舟貨運(yùn)飛船,航天員搭乘的神舟載人飛船將繼續(xù)由長征二號(hào)F火箭發(fā)射,而最重、最大的各部分艙體,由長征五號(hào)B火箭送入軌道。

對(duì)于后續(xù)任務(wù)來說,天和核心艙進(jìn)入太空后的狀態(tài)至關(guān)重要。發(fā)射入軌后,天和核心艙已經(jīng)完成了能源、動(dòng)力、軌道控制等幾大系統(tǒng)核心技術(shù)的初步驗(yàn)證。

北京航天飛行控制中心副主任孫軍說:“用16天左右的時(shí)間對(duì)40余項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試,主要包括核心艙的平臺(tái)功能、組合體的控制功能等一系列的測(cè)試,用來評(píng)估核心艙的功能和它今后支持交會(huì)對(duì)接,包括支持航天員長期駐留的功能?!?/p>

和此前曾經(jīng)駐留太空的天宮一號(hào)、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室相比,核心艙系統(tǒng)有許多全新的設(shè)計(jì),初步驗(yàn)證的內(nèi)容都和今后空間站的運(yùn)行息息相關(guān)。

中國載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平說:“從組合體的規(guī)模上講,比其它的航天器要大很多倍,規(guī)模很大,不僅僅是幾何尺寸的放大,而是功能的大幅增加?!?/p>

航天科技集團(tuán)五院載人航天工程空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊宏說:“在地面所做的各項(xiàng)試驗(yàn)是有重力的,涉及到有微重力情況下的一些試驗(yàn),很難去模擬這樣的試驗(yàn)環(huán)境,真正的檢驗(yàn)需要在天上,相當(dāng)于做一個(gè)體檢,到目前為止所檢查的各項(xiàng)性能指標(biāo)都符合設(shè)計(jì)預(yù)期。”

作為整個(gè)空間站第一個(gè)成功入軌的艙段,天和核心艙整個(gè)艙體長16.6米,最大直徑4.2米,重約22.5噸,是目前我國發(fā)射航天器里最重、最大的一個(gè)。艙內(nèi)空間也從天宮實(shí)驗(yàn)室的15立方米增加到了50 立方米。體積增加的同時(shí),最前端的節(jié)點(diǎn)艙是我國載人航天器中第一次采用球形艙體設(shè)計(jì)。作為我國第一個(gè)設(shè)計(jì)壽命10年以上的載人航天器,空間站各個(gè)艙體主要結(jié)構(gòu)的長壽命和高可靠性是最基本的前提,首先就對(duì)艙體結(jié)構(gòu)的氣密性提出了很高的要求。

張鐵民是核心艙艙體焊接的技能團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人,從神舟飛船到天宮實(shí)驗(yàn)室、天舟飛船,再到此次的核心艙,這些載人航天器的艙體焊接都是由他們團(tuán)隊(duì)完成的。

航天科技集團(tuán)五院天和核心艙焊接技能團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張鐵民說:“焊接時(shí)難度最大的是節(jié)點(diǎn)艙,它是球形六面,焊接的時(shí)候從頭到結(jié)束都是自己摸索。”

為了確保焊接質(zhì)量合格,焊接過后,要對(duì)所有的焊縫拍攝X光片,查看內(nèi)部是否有氣孔或裂紋,確保核心艙能夠長壽命、高可靠在軌運(yùn)行。

人員的長期駐留是空間站最大的特點(diǎn)之一, 6月,3名航天員將搭載神舟十二號(hào)飛船進(jìn)駐核心艙,計(jì)劃要待上3個(gè)月,比之前我國航天員在太空駐留的最長時(shí)間延長了兩倍,而后續(xù)航天員計(jì)劃駐留時(shí)間更是長達(dá)半年,以往自帶儲(chǔ)備上天的方式已經(jīng)不再適合了。在核心艙的初步技術(shù)驗(yàn)證中,再生生保系統(tǒng)是重要的內(nèi)容之一。然而此時(shí)空間站里還沒有人,如何來做驗(yàn)證呢?

航天科技集團(tuán)五院載人航天工程空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師侯永青說:“無人的時(shí)候我們就做測(cè)試,比如說二氧化碳非常低,在發(fā)射前,就往艙里注一些二氧化碳,飛行測(cè)試的時(shí)候,把二氧化碳去除系統(tǒng)打開,然后看它的去除能力,看它是不是能正常工作。”

除了保證航天員基本的生存條件,因?yàn)轳v留時(shí)間大大延長,航天員在空間站的生活工作環(huán)境也得到了最精心的安排:為了創(chuàng)造更安靜的環(huán)境,設(shè)計(jì)師修改了以往航天器的設(shè)計(jì),將噪音大的部件裝載到艙外,并加裝了隔音棉;為了保證航天員的休息,以往掛在艙壁上的睡袋升級(jí)成了帶門的單間,每間還配有一個(gè)觀景舷窗。

事實(shí)上,從設(shè)計(jì)階段開始,我國航天員就參與到了空間站任務(wù)中,和此前天宮一號(hào)、天宮二號(hào)的任務(wù)相比,航天員在進(jìn)入空間站后,工作內(nèi)容將有質(zhì)的變化。

郝淳說:“空間站設(shè)計(jì)的在軌壽命不小于10年,通過在軌航天員的維修維護(hù)和一些設(shè)備載荷的更換可以延壽,在軌期間,還要安排開展大量的空間科學(xué)、空間技術(shù)和空間應(yīng)用的實(shí)驗(yàn),空間站階段航天員出艙活動(dòng)是一項(xiàng)常態(tài)化的工作。”

此前,我國只有宇航員翟志剛在2008年發(fā)射的神舟七號(hào)飛船實(shí)行了出艙行走,總時(shí)間僅有20分鐘左右,而即將進(jìn)駐空間站的航天員出艙執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間將大大延長。

為了盡可能減輕航天員出艙的負(fù)擔(dān),此次我國空間站還專門設(shè)計(jì)了重要的艙外助手——機(jī)械臂,既有小型的轉(zhuǎn)位機(jī)械臂用來幫助后續(xù)發(fā)射的實(shí)驗(yàn)艙在對(duì)接完成后轉(zhuǎn)移到停泊口,也有安裝在核心艙的小柱段的大機(jī)械臂,完成與整個(gè)艙體有關(guān)的任務(wù)。

值得一提的是,大機(jī)械臂擁有7個(gè)可以活動(dòng)的關(guān)節(jié),以完成在艙外多角的活動(dòng),它的兩端都沒有固定在核心艙的艙體上,而是和艙體上的適配器相連接,在需要時(shí)可以首尾互換像爬動(dòng)的蟲子一樣在整個(gè)艙體表面活動(dòng)。

核心艙入軌后,機(jī)械臂已經(jīng)完成了不少規(guī)定動(dòng)作,但是還有一些和航天員配合的任務(wù)需要在航天員進(jìn)駐后才能進(jìn)行測(cè)試和技術(shù)驗(yàn)證,這也是后續(xù)我國空間站任務(wù)的一大亮點(diǎn)。

楊宏說:“有了這樣大型的機(jī)械臂,可以大范圍的轉(zhuǎn)移航天員,使航天員在出艙活動(dòng)中,可以很方便到達(dá)作業(yè)點(diǎn)。來往飛行器靠近,也可以用大型機(jī)械臂進(jìn)行懸停捕獲,一些不同用途的航天器需要維修、維護(hù)、補(bǔ)給的時(shí)候可以對(duì)接到空間站上,這種方式稱為太空母港模式。”

目前,我國空間站計(jì)劃建成以一個(gè)核心艙、兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙為主體的三艙T字形的空間站,加上對(duì)接的貨運(yùn)飛船和載人飛船,總重量將達(dá)到100噸左右,但是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)的需求,后期還留有繼續(xù)發(fā)展的空間。

建設(shè)長期有人照料的近地載人空間站藍(lán)圖已繪就,時(shí)間表和施工圖清晰明確:今明兩年,分兩個(gè)階段,整體完成空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和空間站建造任務(wù)。現(xiàn)在已經(jīng)在太空中等待的天和核心艙,本月和六月份將分別迎來天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十二號(hào)神舟飛船的發(fā)射,9月和10月分別實(shí)施天舟三號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十三號(hào)載人飛船的飛行任務(wù)。空間站預(yù)計(jì)在2022年左右建成,可支持3名航天員長期駐留,在軌運(yùn)行10年以上,將向國際社會(huì)開放合作,提供全球共享的空間應(yīng)用平臺(tái)。(黎佳易)

[ 責(zé)編:張蕃]

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