今晚,“天宫二号”空间实验室将在22时04分,迎着中秋圆月飞向太空。一个月后,“神舟十一号”载人航天飞船将与“天宫二号”在太空会合,2名航天员将驻留30天。

  虽然外观和“天宫一号”一样,但内部设备优化不少,改善了航天员就餐和睡眠环境,还添置了跑步机等锻炼设备和娱乐设施,让2名航天员在轨工作、生活30天更加便利舒适。

  

  天宫二号空间实验室主要任务:

  ■接受神舟十一号载人飞船的访问,完成航天员中期驻留,考核面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术

  ■接受天舟一号货运飞船的访问,考核验证推进剂在轨补加技术

  ■开展航天医学、空间科学实验和空间应用技术,以及在轨维修和空间站技术验证等试验

  昨日,在中国酒泉卫星发射中心,载人航天工程办公室发言人武平公布,经任务总指挥部研究决定,定于9月15日22时04分发射“天宫二号”空间实验室。昨天下午,执行此次发射任务的长征二号F T2火箭已经开始加注推进剂。

  据介绍,发射“天宫二号”空间实验室,主要目的是接受“神舟十一号”载人飞船的访问,完成航天员中期驻留,考核面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术;接受“天舟一号”货运飞船的访问,考核验证推进剂在轨补加技术;开展航天医学、空间科学实验和空间应用技术,以及在轨维修和空间站技术验证等试验。

  “天宫二号”是我国第一个真正意义上的太空实验室,采用实验舱和资源舱两舱构型,在“天宫一号”目标飞行器备份产品的基础上,为满足推进剂补加验证试验需要,对推进分系统进行了适应性改造;为满足中期驻留需要,对载人宜居环境进行了重大改善,具备支持2名航天员在轨工作、生活30天的能力。“天宫二号”装载了空间冷原子钟等14项应用载荷,以及失重心血管功能研究等相关航天医学实验设备,配备在轨维修技术验证装置、机械臂操作终端等在轨维修试验设备,将开展空间科学及技术试(实)验。

  

  按计划,“天宫二号”空间实验室发射升空后,将变轨进入高度约380公里的运行轨道,进行在轨测试。“神舟十一号”载人飞船10月中下旬发射前,“天宫二号”空间实验室进入高度为393公里的近圆对接轨道,等待交会对接。

  目前,执行“天宫二号”飞行任务的航天员系统、空间应用系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统和空间实验室系统,已经完成综合演练,发射前的各项准备工作已基本就绪。

  发射“天宫二号”是全面完成空间实验室阶段任务的关键之战,将为我国后续空间站建造和运营奠定坚实基础、积累宝贵经验。

  

  解密

  33天,持续飞行时间最长

  中国实施载人航天工程“三步走”发展战略中的第二步战略为“突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题”。“天宫二号”是第二步第二阶段的首发飞行器,是我国首个真正意义上的空间实验室,将为建造空间站提前开展相关技术验证以及准备工作。

  中国航天科技集团公司五院空间实验室系统副总设计师廖建林介绍,“天宫二号”将开展推进剂在轨补加这一关键技术验证,还为后续空间站的建设开展空间应用实验和在轨维修试验。“将来空间站在轨飞行时间更长,很多东西需要维修、更换,所以通过‘天宫二号’专门搭建在轨维修验证系统。”

  “天宫二号”空间实验室以资源舱和实验舱两舱结构组成。资源舱为非封闭结构,主要功能是为“天宫二号”在太空飞行提供能源和动力。实验舱是密封舱,主要是为航天员在太空生活提供洁净、温度和湿度适宜的载人环境和活动空间。

  能力更强的“孪生兄弟”

  2011年9月,我国成功发射“天宫一号”。“天宫二号”与“天宫一号”有何不同?

  “天宫二号”空间实验室是在“天宫一号”基础上研制的航天器,外形完全相同。但这对“孪生兄弟”执行不同任务——“天宫一号”是目标飞行器,主要是和载人飞船配合完成空间交会对接试验任务。“天宫二号”则是我国第一个具备太空补加功能的载人航天实验室,第一次实现航天员30天驻留、第一次试验推进剂太空补加技术,以及开展大规模的科学实验。

  因此,“天宫二号”内部发生了翻天覆地的变化。

  廖建林介绍,“天宫二号”围绕任务开展了很多新的设计工作,除了能为航天员提供更舒适的环境外,“天宫二号”还搭载了全新配套的空间应用系统的科学设备,无论是数量还是安装复杂程度,都创造了历次载人航天器任务之最。例如,首次搭建了液体回路验证系统,将验证空间站维修技术;首次搭载了机械臂操作终端试验器,将第一次开展我国人机协同太空在轨维修实验,为以后空间站任务提供技术储备。

  此外,“天宫二号”的系统设计是模块化的,可以快速更换以及在轨维修,这在国内属首创。

卡盟狗二第二个任务(卡盟平台官网酷狗)

  “天宫二号”飞得更高

  “飞得更高、试验更多、时间更长。”武平以此解释“天宫二号”任务与“天宫一号”任务的不同。

  这是最接近未来我国空间站轨道要求的一次载人飞行任务。此前的载人飞行和交会对接任务是在距地面343公里的轨道高度展开,而此次的交会对接、组合体运行和飞船返回,都在距地面393公里的轨道高度开展,这与未来空间站的轨道高度基本相同。

  这是目前我国空间应用项目最多的一次载人飞行任务。整个任务安排的应用和技术试验项目共计40多项,较“天宫一号”大幅增加。

  这是我国持续时间最长的一次载人飞行任务。“神舟十一号”任务是我国第6次载人飞行任务,航天员乘载“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接后,计划在“天空二号”驻留30天,加上独立飞行3天,总飞行时间从“神舟十号”的15天增加到33天,将是我国持续时间最长的一次载人飞行任务。

  

  14项,科学应用任务最多

  “天宫二号”承载的载荷设备包括量子光机、冷原子钟、伽玛暴偏振探测仪、伴随卫星等14项51台载荷设备,将进行14项空间科学和应用任务,涉及微重力基础物理,空间材料科学,空间生命科学等多个领域。其中,有两项需要航天员直接参与操作。

  卫星导航精度大幅提升

  “天宫二号”装载世界第一台空间冷原子钟,有望实现三千万年误差一秒的超高精度,对卫星定位导航等生产生活及引力波探测等空间科学研究将产生重大影响。

  自从有了原子钟,人类计时的精度以几乎每十年提高一个数量级的速度飞速发展,20世纪末误差约为1秒/300万年,在此基础上建立的全球定位导航系统覆盖了整个地球98%的表面。近年来,科学家们将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合,有望在空间轨道上获得比地面上的线宽要窄一个数量级的原子钟谱线,从而进一步提高原子钟精度。

  空间冷原子钟可以将航天器自主授时精度提高两个数量级,大幅提高导航定位精度。也就是说,将冷原子钟放置在太空,对其他卫星上的原子钟进行时频传递和校准,相比从地面向太空发射时间信号,因避免了大气和电离层的种种干扰,误差会更小。这一技术若应用到全球卫星导航系统中,其精度将大幅度提升。

  天气预报将更加准确

  “天宫二号”进行的实验转化将改变人们的生活,除空间冷原子钟实验可提高导航精度外,其他几项载荷技术成果转化应用后,将进一步改进提高现有的天气预报和大气海洋环境观测水平,提供更加准确的天气预报和空气质量预报服务。

  “天宫二号”装载的伽玛暴偏振探测仪,通过对伽玛暴和太阳耀斑进行高灵敏度偏振观测,有助于进一步了解伽玛暴的本质,进而开展宇宙结构、起源和演化方面的研究。

  “天宫二号”装载的宽波段成像光谱仪、三维成像微波高度计、紫外临边成像光谱仪等新一代对地观测遥感仪器和地球科学研究仪器,将提高我国在全球气候变化研究、大气污染和大气成分监测等领域的技术水平,将产生显著的社会经济效益。

  释放伴随卫星联合试验

  “天宫二号”还将开展多项新型材料的制备试验,及流体物理等基础科学领域的空间实验,还将释放一颗伴随卫星,与“天宫二号”伴飞开展联合试验。

  

  座驾

卡盟狗二第二个任务(卡盟平台官网酷狗)

  “超强大脑”驾火箭送“天宫”

  承担“天宫二号”及后续“神舟十一号”飞船发射任务的运载火箭是享有金牌火箭美誉的长二F火箭,这也是我国发射载人航天器的专属火箭,目前,已执行10次神舟飞船和1次“天宫一号”飞行器发射任务,成功率100%。

  为进一步提高发射精度和可靠性,此次发射“天宫二号”的是长征二号F T2火箭,与此前相比,技术改进达80多项。

  驾驶长二F T2火箭送“天宫”的是一位拥有“超强大脑”的“驾驶员”——箭载计算机。研制方中国航天科技集团九院有关负责人介绍,箭载计算机的工作方式是接收各类敏感器件发送来的信息,经过计算、比对等信息加工程序,发出指令触发执行机构。

  科研人员对箭载计算机采取“冗余”体系设计——加备份,以降低故障概率。假设一台机器发生故障的概率是0.01,那么两台独立机器同时发生故障的概率就是0.0001。

  九院为长二F T2火箭配备的箭载计算机拥有“超强大脑”。该计算机采用“三冗余”设计。三台计算机每台都有超强能力,比常规的航天控制用计算机在指标上高出一个数量级以上。三者之间既相互独立,又协调统一,就像“三人决策小组”,三位“专家”在输入和节奏上完全同步,但运行时又相互独立,背靠背给出各自的专家意见。系统采取表决机制,在三个结果中取两个形成最终决策。

  今年8月,执行“天宫二号”和“神舟十一号”发射任务的长二F火箭已从北京运至酒泉卫星发射中心,两发长二F火箭同时准备执行任务,实属罕见。

  航天员

  适应长期太空生活

  “天宫二号”发射之后,“神舟十一号”飞船将搭乘两名航天员飞天,并与“天宫二号”对接。航天员将在“天宫二号”中工作和生活30天,验证航天员中期在轨驻留,这也是目前为止我国载人飞行时间最长的任务。

  2013年,我国三名航天员曾在“天宫一号”中验证短期在轨驻留。此次,航天员将在“天宫二号”实验室中停留30天。如何长时间提供适合人生活的环境,如何长时间提供包括水在内的物资供给,都将在“天宫二号”任务中得到验证,为未来建设运营空间站奠定基础。

  按照计划,2017年上半年,我国将用长征七号运载火箭发射天舟一号货运飞船,与“天宫二号”对接,开展推进剂补加等相关试验。2020年前后,完成中国空间站建造任务。

  蓝牙耳机天地通信

  在失重环境中生活30天,绝非易事。“天宫二号”此番首次系统开展了面向中期驻留的载人宜居环境设计,包括提高生活质量、降低工作负荷、改善睡眠环境、丰富娱乐条件等多个方面,在有限的22.3立方米组合体自由空间内,集成了内部装饰、舱内活动空间规划、视觉环境与照明、废弃物处理、物品管理、无线通话等宜居技术。

  中国航天科技集团公司五院“天宫二号”空间实验室总设计师朱枞鹏介绍,首次在“天宫二号”实验室中使用多功能小平台。小平台能够展开,航天员可利用小平台写字、吃饭并做一些科学实验。

  “天宫二号”上还为航天员配备了蓝牙耳机和蓝牙音响,以方便天地通信。航天员可利用蓝牙耳机在轨与地面通话,同时还可以通过便携式的蓝牙音箱,随时随地听到来自地面上的声音。

  “天宫二号”中还用地板取代之前的地毯,舱内灯光采用米黄色色调,亮度可手动调节,每位航天员还拥有床前灯。

  为青少年做科普

  “神舟十号”航天员王亚平在聂海胜、张晓光的配合下,曾为全国6000多万中小学生太空授课。

  此次,航天员在“天宫二号”空间实验室中,也会为青少年做科普。比如航天员将担任摄影师,拍摄在轨试验的视频图片,积累相关数据资料,传回地面。“天宫二号”还搭载香港中学生太空科技设计大赛获奖的太空养蚕、双摆实验、水膜反应项目,这几项实验将有助于中小学生认识了解微重力环境中事物的状态变化。

  链接

  “天宫一号”2017年下半年陨落

  今年3月16日,“天宫一号”目标飞行器正式终止数据服务,全面完成历史使命。

  “天宫一号”2011年9月29日发射升空,在轨期间先后与神舟八号、九号、十号飞船进行6次交会对接,完成了各项既定任务,成绩卓越。“天宫一号”设计寿命为两年,实际运行4年半,属超期服役。

  据武平介绍,目前,“天宫一号”整器结构完整,运行轨道仍在持续、密切跟踪监视之中,平均轨道高度约370公里,且正以每天110米左右的速度衰减,预计2017年下半年陨落。经过认真计算分析,“天宫一号”大部分结构部件将在陨落过程中烧蚀销毁,对航空活动以及地面造成危害的概率很低。

  作为一个负责任的大国,中国政府一贯高度重视各类空间碎片的研究与管理。自2000年起,中国就开始实施空间碎片专项计划,在空间监测、防护、预警、减缓及应急合作等方面进行了大量研究,开展了长征系列运载火箭末级钝化处置、废弃卫星离轨处置等空间碎片减缓行动。

  来源:北京日报

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。