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“天宫二号”天上三年都干了啥

来源:咸宁网 时间:2019-07-30 09:42

新闻背景   

7月19日21时06分,我国“天宫二号”空间实验室受控离轨,少量残骸落入了南太平洋预定安全海域,从而正式宣布退役。   

“天宫二号”是2016年9月15日升空的,设计寿命2年,实际在轨飞行1035天,延寿飞行305天,开展了多项拓展试验。它总共在轨完成了数十项空间应用试验和航天医学试验,成为我国已发射的规模最大的多任务、多载荷、高集成度空间试验平台,为我国后续空间站建造和运营奠定了坚实基础,积累了宝贵经验。   

  1. 完成了三大任务  

“天宫二号”是我国第一个真正意义上的空间实验室,全长10.4米,最大直径3.35米,太阳翼展宽约18.4米,重8.6吨,采用实验舱和资源舱两舱式构型,主要完成了三大任务:   

一是接受了“神舟十一号”载人飞船的访问,完成了航天员景海鹏、陈冬30天的中期在轨驻留任务,考核了面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术,圆满突破了中期驻留技术,获得了航天员乘组“像个家!”的高度评价,为空间站长期运营摸索了经验。

二是接受了我国首艘货运飞船“天舟一号”的访问,考核验证推进剂在轨补加技术,是我国第一个具备太空补加功能的载人航天器,圆满突破了推进剂在轨补加技术。它还成功进行了自主绕飞、快速交会对接等技术试验。   

三是开展了大规模空间科学和应用实验,以及在轨维修和空间站技术验证等试验。首次在空间微重力环境下,用具备视觉和力感知功能的机械臂操作终端与航天员配合完成了我国人机协同在轨维修试验,建立了集信息管理、手动控制、遥操作和自主控制一体化的人机协同在轨维修系统,为后续空间站任务中的人机协同作业奠定了技术基础。   

因为“天宫二号”原是“天宫一号”目标飞行器的备份,但由于“天宫一号”表现很好,所以对“天宫二号”进行了适应性改装,让它执行空间实验室任务。   

为了完成“天宫二号”的三大任务,科技人员开展了很多新的设计工作,从而使“天宫二号”比“天宫一号”“飞得更高、实验更多、时间更长”。   

“天宫一号”与飞船的对接高度约为343千米。为了验证空间站技术,这次发射的“天宫二号”与飞船的对接高度为393千米,这与未来我国空间站运行的轨道高度基本相同,比之前的轨道提高了50千米,所以说“飞得更高”。   

“神舟十一号”载人飞船与“天宫二号”空间实验室交会对接构成组合体后,航天员进入“天宫二号”进行有史以来我国载人航天最大规模的科学实验和技术试验,所以说“实验更多”。  

航天员在“天宫二号”里生活和工作了30天,这也是我国航天员在太空连续逗留的最高纪录,所以说“时间更长”。  

2。温馨的太空之家   

“天宫二号”空间实验室是在“天宫一号”目标飞行器备份产品的基础上改进研制而成。与“天宫一号”相比,“天宫二号”在外形、结构、尺寸、质量上基本没有变化,但是由于“天宫二号”执行的航天任务与“天宫一号”有很大的变化,所以其“内心”有明显的不同,围绕其三大任务开展了很多新的设计工作。   

“神舟十一号”载人飞船在2016年10月与“天宫二号”对接后,航天员在“天宫二号”驻留了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,是我国持续时间最长的一次载人飞行任务。为了满足航天员中期驻留需要,“天宫二号”的载人宜居环境做了重大改善,或称进行了“精装修”,以具备支持2名航天员在轨工作、生活30天的能力。   

例如,在“天宫二号”上首次使用了可展开的多功能小平台,航天员可以在上面写字、吃饭、做科学实验,生活工作两不误;在通信方面,为航天员配备了蓝牙耳机和蓝牙音响;用地板取代了地毯,避免有“一踩一个坑”的感觉;舱内灯光采用米黄色色调,亮度可手动调节,并为每个航天员安装了床前灯;在锻炼器材方面,除有动感单车外,还增加了跑台。多功能小平台和跑台采用了折叠方式进行收纳,以最大程度地节省空间。借助天地链路,通过地面数据转换,航天员在轨时可以与地面实现视频互动,还能在轨阅读电子书或期刊。值得一提的是,在“天宫二号”的睡眠区里,设计师们专门增加了“云插座”,可供航天员与家人进行私密通话。   “天宫二号”通过采取设备分区安装、增设吸能装置、优化消声装置等方法,把航天员工作区和生活区的噪音控制在了50分贝这一适宜的程度。“天宫二号”所携带的热控系统,可将密封舱的空气温度控制在22-24℃,相对湿度控制在45%-55%这一人体最舒适的环境。   

科研人员为“天宫二号”漆上了不同的颜色,四周的墙面选择了明亮的米白色,底部选择了深灰色,工作台等面板采用了天蓝色。值得一提的是,这种漆可不是一般的漆,而是由航天人专门打造的“航天漆”,其首要技术指标就是“环保”,不能含有任何有毒有害成分。毕竟,在太空环境中,没有了重力、气压的束缚,物质的挥发速度是在地面上的数倍,一旦密闭的舱体内使用的涂料含有有毒物质,那将直接危害到航天员的健康。   3。补加技术试验   

我国未来的空间站是长期在轨飞行的,其上的推进剂会不断消耗,所以要定期进行补加。“天宫二号”的任务之一就是要掌握这项技术,即通过和货运飞船交会对接,把货运飞船的推进剂补加到“天宫二号”上。这个技术难度还是比较大的。它与货运飞船首次应用了推进剂在轨补加技术,使我国成为继俄罗斯之后第二个掌握在轨应用补加技术的国家,技术研究成果可直接应用于后续空间站工程。“天宫一号”上天时携带的推进剂足足有1吨多。由于可以在轨补加推进剂,所以“天宫二号”只加了半箱“油”,节省的重量可以携带更多的载荷产品和航天员的生活物资。   

为了后续空间站的建设,安排了在轨维修技术验证和机械臂维修操作验证系统,对空间站的维修体系进行全面验证需求。值得一提的是,“天宫二号”的系统设计是模块化的,也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修,这在国内空间领域属于首创。在地面的模拟试验中,科研人员只需用几分钟就能完成一次维修更换

同“天宫二号”一起升空的还有伴飞小卫星,它从“天宫二号”上释放出去后与“天宫二号”伴飞,开展联合试验。伴飞小卫星搭载了多个试验载荷,并具备较强的变轨能力,即具备开展空间任务的灵活性与机动性,在轨任务期间进行了对“天宫二号-神舟十一号”空间组合体的飞越观测等试验,如用高清相机拍摄了航天器的对接状态,为空间飞行器交会对接提供了直接的影像技术支持。   

4。十四项科学实验   

为了开展大规模空间科学和应用实验,“天宫二号”上搭载了全新配套的空间应用系统的科学设备,而且无论在数量上还是安装复杂程度上,都创造了我国历次载人航天器任务之最。它搭载了14项600千克重的应用载荷,开展了60余项空间科学实验和技术试验,圆满完成了各项既定任务,取得了一大批具有国际领先水平和重大应用效益的成果。   

这些实验项目绝大多数触及当今世界最前沿的探索领域,如“空-地量子密钥分配与激光通信实验”“γ射线偏振探测实验”“热毛细对流空间实验”“微重力下植物全生育发展过程实验”等。同时,“天宫二号”上还搭载了香港中学生太空科技设计大赛获奖的双摆实验装置、薄膜成型实验装置、太空养蚕实验装置3个实验项目,开展了航天科普活动。   

“天宫二号”上装载的世界第一台空间冷原子钟,同时也是目前在空间运行的最高精度的原子钟,实现了10-16秒量级的超高精度,把目前人类在太空的时间计量精度提高1-2个数量级,约3000万年才会产生1秒的误差。这对卫星定位导航、引力波探测等空间科学研究能产生重大影响。根据在轨测试结果推算,这台空间冷原子钟日稳定度达到国际领先水平。   

由于超期服役时间的不断增加,“天宫二号”的在轨可靠性会有所下降,为了确保万无一失,我国采取主动销毁航天器的方式,使它精准地坠落到安全地区,这彰显了中国的大国担当与负责任的国际形象。因为假如以失控状态坠入大气层,一些高熔点材料有可能不会完全烧蚀,少量残骸有可能落到地面,危及地面人员安全。   随着“天宫二号”空间实验室的完美谢幕,我国将迎来空间站时代,续写中国载人航天新的篇章。(本报综合)


编辑:chenguo

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