点击右上角微信好友

朋友圈

点击浏览器下方“”分享微信好友Safari浏览器请点击“”按钮

文化人 天下事
正在阅读: “梦”见天宫 长驻星河
首页> 光明日报 > 正文

“梦”见天宫 长驻星河

来源:光明网-《光明日报》2022-11-01 05:17

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  “梦天”升空,中国空间站打响收官战

  光明日报记者 章文

  碧海蓝天,椰风习习。10月31日,文昌航天发射场再一次吸引世界目光。15时37分,伴随着01指挥员廖国瑞一声响亮的点火口令,长征五号B遥四运载火箭壮丽出征,将空间站梦天实验舱成功送入预定轨道,发射任务取得圆满成功,三舱基本构型的中国空间站迎来最后一个舱段。

“梦”见天宫 长驻星河

10月31日15时37分,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射。新华社记者 张丽芸摄

  接下来,梦天实验舱将与空间站天和核心舱完成对接并进行转位操作。届时,天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱在同一平面形成中国空间站“T”字基本构型,从而向着建成空间站的目标迈出关键一步,国家太空实验室建设即将全面“竣工”。

  建成后整体呈T字构型

  中国空间站名为“天宫”,由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三舱组成,建成后整体呈T字构型。曾有航天专家比喻,中国空间站就像一座三室两厅还带储藏间的“豪宅”。“三室”指天和核心舱以及问天和梦天实验舱,“两厅”则是指神舟载人飞船和天舟货运飞船。

  此次发射的梦天实验舱,是中国天宫空间站三舱T字构型组合体的最后一个部分,由工作舱、货物气闸舱、载荷舱、资源舱四个舱段组成,舱体全长17.88米,直径4.2米,发射质量约23吨,主要用于开展空间科学与应用实验。

  据负责梦天实验舱抓总研制的航天科技集团八院空间站系统副总师柏合民介绍,空间站大量基础设施建设主要由天和核心舱与问天实验舱承担,所以梦天实验舱工作舱不需要部署睡眠区、卫生间等生活设施,因而有充足的空间部署科学实验设施,“梦天实验舱称得上是‘空间站在轨科学实验工作的核心载体’”。

  柏合民说,按照空间站“1+1+1=1”的核心设计理念,三舱最终实现控制、能源、信息、环境等功能的并网管理,开展更大规模的空间研究实验和新技术试验,推动我国空间科学研究与应用达到世界领先水平。

  “问天实验舱主要面向空间生命科学与生物技术研究,梦天实验舱则主要面向微重力科学研究。”空间应用系统副总师、中科院空间应用中心研究员刘国宁告诉记者,通过梦天实验舱携带的8个科学实验柜,能够在微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧科学等方向开展相关的科学和应用研究,预期能够做出具有国际水平的科学成果。目前,在相关研究方向已规划安排了约40项科学实验项目。

  值得关注的是,除了舱内科学实验柜之外,梦天实验舱还配置有两块可在轨展开的暴露载荷实验平台,进一步增强了空间站的载荷支持能力。这些实验机柜不仅数量繁多,种类也各不相同,未来飞行乘组中将增加载荷专家和工程师,他们将更高效地使用空间站的各类实验机柜。

  为了最大化实现舱外试验支持能力,梦天实验舱舱外还配置有37个载荷安装工位,可为各类科学实验载荷提供机、电、热、信息方面的能力支持,确保它们在太空环境下开展各类实验。

  三舱系统统一

  继“天和”“问天”之后,“梦天”一旦转位对接并完成系统集成,将使中国的天宫空间站再次产生质的飞跃。

  据中国航天科技集团五院空间站系统副总设计师刘刚介绍,天宫空间站突出强调空间站三个舱段的系统统一。舱外活动有双气闸舱备份,姿轨控有“天和”和“问天”备份,“梦天”也可在关键功能方面进行备份;三舱分布在同一平面,还能保证太阳翼不发生遮挡问题。通过3次发射分步实施,空间站建成后规模达百吨级(含载人飞船和货运飞船),在适度规模的条件下可以取得较高的研制效益,获得高效率的资源利用和更强的系统冗余。

  “梦天”对接转位后,将用一周左右时间把自身资源融入空间站组合体,与空间站其他两舱实现控制、能源、信息、环境等功能的并网管理。届时,空间站将完成继“问天”组装后再一次系统集成。

  系统集成后,三舱为航天员提供的生活、工作环境可以实现统一管理。三舱组合体密封空间连通,形成完整的空气循环,空气压力、成分及温湿度都能得到统一控制,并随着空气流动均匀化,可让航天员在各舱段内都处于适宜的环境中。

  通过系统集成,可以实现对各舱段内设备按需调配和重构,在控制系统和机械臂应用等方面也都会有不同程度的改变,这都得益于我国空间站超前的系统设计。

  “此外,为兼顾到组合体构型,我们确保问天实验舱和梦天实验舱的尺寸、质量特性大体一致,从而获得整体构型下较好的动力学特性,而且从布局上都采用了工作舱—气闸舱—资源舱的顺序。这一设计,可在实验舱出现紧急情况时及时与其他舱段隔离,确保空间站在轨稳定运行。”刘刚说。

  “三步走”即将完成

  从“一”字构型,到L字构型,再到T字构型,这几个看似简单的符号,凝结着我国载人航天工程30年的心血。今年是中国空间站建造的决战决胜之年,也是中国载人航天工程立项实施30周年。

  按照载人航天“三步走”发展战略,梦天实验舱的成功发射标志着“第三步”即将完成。后续,我国空间站将转入为期10年以上的应用与发展阶段。初步计划每年发射两艘载人飞船和两艘货运飞船。同时,将研制新一代载人运载火箭和载人飞船,并考虑研发空间站扩展舱段,进一步提升工程综合能力和技术水平。

  从“天和”到“问天”再到“梦天”,中国空间站三大舱段都从文昌航天发射场飞向太空,使得文昌航天发射场赢得了中国空间站建造母港的美誉。

  “中国空间站从这里飞向太空,这是航天人的骄傲!”西昌卫星发射中心主任邓洪勤说,“空间站建造任务百分之百成功发射要求极高,这一成就展现出文昌航天发射场日益重要的作用,也反映了我们航天发射能力的不断提高。”

  梦圆航天,正当其时。

  “梦天”“问天”有何不同

  光明日报记者 张蕾 张晓华 光明日报通讯员 周涛 李同

  10月31日,我国空间站建造阶段的第二个实验舱—梦天实验舱发射成功,打响了我国空间站建造的收官之战。

  先后发射的梦天和问天两个实验舱,看起来就像孪生兄弟,它们到底有何不同?梦天实验舱又有哪些惊艳之处?

“梦”见天宫 长驻星河

梦天实验舱交会对接后的中国空间站效果图。航天科技集团八院供图

  “孪生兄弟”各怀绝技

  梦天实验舱和问天实验舱的确长得很像,比如在舱段的组成上,都拥有工作舱、气闸舱和资源舱,特别是工作舱和资源舱的造型几乎别无二致,而且工作舱都位于最内侧,通过对接机构同天和核心舱的节点舱相连。

  作为航天员在太空工作、生活的主要区域,问天实验舱与梦天实验舱的工作舱内均安装了多台科学实验机柜,便于航天员在轨开展各项科学实验。但在开展空间科学实验方面,“两兄弟”的能力和责任却各有侧重:问天实验舱主要面向空间生命科学研究,配置了生命生态、生物技术和变重力科学等实验柜;梦天实验舱主要面向微重力科学研究,配置了流体物理、材料科学、燃烧科学、基础物理以及航天技术试验等多学科方向的实验柜。

“梦”见天宫 长驻星河

“天和”“问天”“梦天”三舱在地面进行联合调试。航天科技集团五院供图

  如何从外形上快速辨认出“两兄弟”呢?“主要还在工作舱与资源舱的中间部分,也就是气闸舱的独特构型。”航天科技集团八院空间站系统副总师柏合民介绍,问天实验舱采用“外方内圆”的视觉效果,圆柱形气闸舱外有个方形外壳—舱外暴露实验平台;而在梦天实验舱的相同位置,则采用“舱中舱”设计—气闸舱+载荷舱,“这让梦天实验舱的体型看起来更加浑圆、流畅”。

  除了“身材”不同,“两兄弟”的气闸舱还各怀绝技。据悉,问天实验舱的气闸舱作为航天员出舱的主要通道,而梦天实验舱的气闸舱则是一个专供货物进出的重要枢纽。“如果将问天实验舱的气闸舱比作‘国际机场’,那么梦天实验舱的气闸舱就是一座‘国际货运港口’,承担着空间站货物、载荷等进出舱的任务,这是我国空间站一项重要的能力创新。”柏合民打了个比方。

  为舱外实验带来全新体验

  作为我国空间站的首个货物气闸舱,梦天实验舱将为空间站开展舱外科学实验带来哪些全新体验?

  “在没有货物气闸舱之前,一般是通过航天员‘出舱带货’转移、安装舱内外货物,但这种方式往往会受到航天员出舱次数、载荷数量与大小的限制,而且航天员频繁出舱还将面临复杂的空间环境安全考验。因此,梦天实验舱的货物气闸舱应用,将为空间站后续开展各类舱外科学实验提供强大支持。”航天科技集团八院梦天实验舱总体直属机构技术负责人杨新海强调。

  巧妙设计令“腹”中大有乾坤

  与航天员进出舱一样,货物进出舱也需要经过一个漫长的泄复压过程,让舱内外的大气压保持一致。“对于气闸舱来说,内部空间越大,就意味着在泄复压期间空间站内损耗的气体越多。为此,根据出舱货物的大小,我们对货物气闸舱的外形尺寸进行了最优设计,2.2米的直径既能保障货物有充足的空间安全转运,又能减少对空间站内的气体损耗,提高空间站的气体利用率。”航天科技集团八院梦天实验舱机械总体主任设计师李立春说。

  航天科技集团五院502所空间站实验舱主任设计师宋明超说,梦天实验舱发射成功再次证明了中国交会对接技术的可靠性,每一次成功都是科研人员默默奉献、严慎细实而得来的珍贵成果。

  万里之遥何以运筹帷幄

  光明日报记者 崔兴毅

  10月31日,我国在海南文昌发射场成功将梦天实验舱送入预定轨道,发射取得圆满成功。作为载人航天工程副总指挥单位,在梦天实验舱发射任务中,中国电科提供的核心元器件、关键单机、测控通信系统等产品,为任务的圆满完成,贡献智能科技力量。

“梦”见天宫 长驻星河

研究人员在对梦天实验舱进行水平翻转垂直停放。航天科技集团八院供图

  飞向茫茫太空,梦天实验舱怎么样、火箭怎么样、宇航员怎么样,最牵动人心。在梦天实验舱身上,布满着成千上万个关键元器件,监测着梦天实验舱不同位置的设备状态。同时,中国电科研发的微波芯片、氮化镓器件、空间行波管等核心器件,广泛应用于载荷、运载火箭、地面测控等系统,有力支撑保障任务顺利进行。其中,此次使用的多款第三代半导体氮化镓器件,能够让载荷体积更小、性能更优。

  在梦天实验舱里,凡是需要动作的地方都离不开电机,电机是真正意义上体格小、能量大的“小金刚”“小灵通”,是仪器设备完成各种动作的“助手”。中国电科为梦天实验舱研发的7款新型电机组件产品,应用于多个分系统,它们有的为航天员出舱执行任务提供照明,有的是太空“搬运工”,有的是太空科学试验帮手。

  能量供给从何而来?柔性太阳电池阵产品,具有结构新、体积小、能量大、在轨寿命长等突出优势,是梦天实验舱在轨运行的唯一能量来源。作为低轨寿命最长产品,梦天实验舱太阳电池阵预计将在15年寿命中,克服近9万次高低温循环和腐蚀性极强的原子氧侵蚀,以优异的性能提供坚不可摧的能量保障,确保空间站运行寿命实现“超长待机”。

  梦天发射,距离何止万里之遥,如何运筹帷幄之中?中国电科研制的多个计算机系统发挥了关键作用。北京航天飞行控制中心计算机系统实现各阶段任务组织指挥、航天器监视控制及遥操作、运营管理任务实施规划,中继卫星负责各飞行阶段载荷数据的高速实时安全分发,综合显示系统负责各类信息的综合处理和显示,有效提升了航天测控多任务并行执行能力。

  《光明日报》( 2022年11月01日 09版)

[ 责编:曾震宇 ]
阅读剩余全文(