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“天宮二號”天上三年都干了啥

來源:咸寧網 時間:2019-07-30 09:42

新聞背景   

7月19日21時06分,我國“天宮二號”空間實驗室受控離軌,少量殘骸落入了南太平洋預定安全海域,從而正式宣布退役。   

“天宮二號”是2016年9月15日升空的,設計壽命2年,實際在軌飛行1035天,延壽飛行305天,開展了多項拓展試驗。它總共在軌完成了數十項空間應用試驗和航天醫學試驗,成為我國已發射的規模最大的多任務、多載荷、高集成度空間試驗平臺,為我國后續空間站建造和運營奠定了堅實基礎,積累了寶貴經驗。   

  1. 完成了三大任務  

“天宮二號”是我國第一個真正意義上的空間實驗室,全長10.4米,最大直徑3.35米,太陽翼展寬約18.4米,重8.6噸,采用實驗艙和資源艙兩艙式構型,主要完成了三大任務:   

一是接受了“神舟十一號”載人飛船的訪問,完成了航天員景海鵬、陳冬30天的中期在軌駐留任務,考核了面向長期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關技術,圓滿突破了中期駐留技術,獲得了航天員乘組“像個家!”的高度評價,為空間站長期運營摸索了經驗。

二是接受了我國首艘貨運飛船“天舟一號”的訪問,考核驗證推進劑在軌補加技術,是我國第一個具備太空補加功能的載人航天器,圓滿突破了推進劑在軌補加技術。它還成功進行了自主繞飛、快速交會對接等技術試驗。   

三是開展了大規模空間科學和應用實驗,以及在軌維修和空間站技術驗證等試驗。首次在空間微重力環境下,用具備視覺和力感知功能的機械臂操作終端與航天員配合完成了我國人機協同在軌維修試驗,建立了集信息管理、手動控制、遙操作和自主控制一體化的人機協同在軌維修系統,為后續空間站任務中的人機協同作業奠定了技術基礎。   

因為“天宮二號”原是“天宮一號”目標飛行器的備份,但由于“天宮一號”表現很好,所以對“天宮二號”進行了適應性改裝,讓它執行空間實驗室任務。   

為了完成“天宮二號”的三大任務,科技人員開展了很多新的設計工作,從而使“天宮二號”比“天宮一號”“飛得更高、實驗更多、時間更長”。   

“天宮一號”與飛船的對接高度約為343千米。為了驗證空間站技術,這次發射的“天宮二號”與飛船的對接高度為393千米,這與未來我國空間站運行的軌道高度基本相同,比之前的軌道提高了50千米,所以說“飛得更高”。   

“神舟十一號”載人飛船與“天宮二號”空間實驗室交會對接構成組合體后,航天員進入“天宮二號”進行有史以來我國載人航天最大規模的科學實驗和技術試驗,所以說“實驗更多”。  

航天員在“天宮二號”里生活和工作了30天,這也是我國航天員在太空連續逗留的最高紀錄,所以說“時間更長”。  

2.溫馨的太空之家   

“天宮二號”空間實驗室是在“天宮一號”目標飛行器備份產品的基礎上改進研制而成。與“天宮一號”相比,“天宮二號”在外形、結構、尺寸、質量上基本沒有變化,但是由于“天宮二號”執行的航天任務與“天宮一號”有很大的變化,所以其“內心”有明顯的不同,圍繞其三大任務開展了很多新的設計工作。   

“神舟十一號”載人飛船在2016年10月與“天宮二號”對接后,航天員在“天宮二號”駐留了30天,加上獨立飛行3天,總飛行時間從“神舟十號”的15天增加到33天,是我國持續時間最長的一次載人飛行任務。為了滿足航天員中期駐留需要,“天宮二號”的載人宜居環境做了重大改善,或稱進行了“精裝修”,以具備支持2名航天員在軌工作、生活30天的能力。   

例如,在“天宮二號”上首次使用了可展開的多功能小平臺,航天員可以在上面寫字、吃飯、做科學實驗,生活工作兩不誤;在通信方面,為航天員配備了藍牙耳機和藍牙音響;用地板取代了地毯,避免有“一踩一個坑”的感覺;艙內燈光采用米黃色色調,亮度可手動調節,并為每個航天員安裝了床前燈;在鍛煉器材方面,除有動感單車外,還增加了跑臺。多功能小平臺和跑臺采用了折疊方式進行收納,以最大程度地節省空間。借助天地鏈路,通過地面數據轉換,航天員在軌時可以與地面實現視頻互動,還能在軌閱讀電子書或期刊。值得一提的是,在“天宮二號”的睡眠區里,設計師們專門增加了“云插座”,可供航天員與家人進行私密通話。   “天宮二號”通過采取設備分區安裝、增設吸能裝置、優化消聲裝置等方法,把航天員工作區和生活區的噪音控制在了50分貝這一適宜的程度。“天宮二號”所攜帶的熱控系統,可將密封艙的空氣溫度控制在22-24℃,相對濕度控制在45%-55%這一人體最舒適的環境。   

科研人員為“天宮二號”漆上了不同的顏色,四周的墻面選擇了明亮的米白色,底部選擇了深灰色,工作臺等面板采用了天藍色。值得一提的是,這種漆可不是一般的漆,而是由航天人專門打造的“航天漆”,其首要技術指標就是“環保”,不能含有任何有毒有害成分。畢竟,在太空環境中,沒有了重力、氣壓的束縛,物質的揮發速度是在地面上的數倍,一旦密閉的艙體內使用的涂料含有有毒物質,那將直接危害到航天員的健康。   3.補加技術試驗   

我國未來的空間站是長期在軌飛行的,其上的推進劑會不斷消耗,所以要定期進行補加。“天宮二號”的任務之一就是要掌握這項技術,即通過和貨運飛船交會對接,把貨運飛船的推進劑補加到“天宮二號”上。這個技術難度還是比較大的。它與貨運飛船首次應用了推進劑在軌補加技術,使我國成為繼俄羅斯之后第二個掌握在軌應用補加技術的國家,技術研究成果可直接應用于后續空間站工程。“天宮一號”上天時攜帶的推進劑足足有1噸多。由于可以在軌補加推進劑,所以“天宮二號”只加了半箱“油”,節省的重量可以攜帶更多的載荷產品和航天員的生活物資。   

為了后續空間站的建設,安排了在軌維修技術驗證和機械臂維修操作驗證系統,對空間站的維修體系進行全面驗證需求。值得一提的是,“天宮二號”的系統設計是模塊化的,也就是說它出現問題時可以快速更換和在軌維修,這在國內空間領域屬于首創。在地面的模擬試驗中,科研人員只需用幾分鐘就能完成一次維修更換

同“天宮二號”一起升空的還有伴飛小衛星,它從“天宮二號”上釋放出去后與“天宮二號”伴飛,開展聯合試驗。伴飛小衛星搭載了多個試驗載荷,并具備較強的變軌能力,即具備開展空間任務的靈活性與機動性,在軌任務期間進行了對“天宮二號-神舟十一號”空間組合體的飛越觀測等試驗,如用高清相機拍攝了航天器的對接狀態,為空間飛行器交會對接提供了直接的影像技術支持。   

4.十四項科學實驗   

為了開展大規模空間科學和應用實驗,“天宮二號”上搭載了全新配套的空間應用系統的科學設備,而且無論在數量上還是安裝復雜程度上,都創造了我國歷次載人航天器任務之最。它搭載了14項600千克重的應用載荷,開展了60余項空間科學實驗和技術試驗,圓滿完成了各項既定任務,取得了一大批具有國際領先水平和重大應用效益的成果。   

這些實驗項目絕大多數觸及當今世界最前沿的探索領域,如“空-地量子密鑰分配與激光通信實驗”“γ射線偏振探測實驗”“熱毛細對流空間實驗”“微重力下植物全生育發展過程實驗”等。同時,“天宮二號”上還搭載了香港中學生太空科技設計大賽獲獎的雙擺實驗裝置、薄膜成型實驗裝置、太空養蠶實驗裝置3個實驗項目,開展了航天科普活動。   

“天宮二號”上裝載的世界第一臺空間冷原子鐘,同時也是目前在空間運行的最高精度的原子鐘,實現了10-16秒量級的超高精度,把目前人類在太空的時間計量精度提高1-2個數量級,約3000萬年才會產生1秒的誤差。這對衛星定位導航、引力波探測等空間科學研究能產生重大影響。根據在軌測試結果推算,這臺空間冷原子鐘日穩定度達到國際領先水平。   

由于超期服役時間的不斷增加,“天宮二號”的在軌可靠性會有所下降,為了確保萬無一失,我國采取主動銷毀航天器的方式,使它精準地墜落到安全地區,這彰顯了中國的大國擔當與負責任的國際形象。因為假如以失控狀態墜入大氣層,一些高熔點材料有可能不會完全燒蝕,少量殘骸有可能落到地面,危及地面人員安全。   隨著“天宮二號”空間實驗室的完美謝幕,我國將迎來空間站時代,續寫中國載人航天新的篇章。(本報綜合)


編輯:chenguo

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