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“问天”,一飞冲天!首次挑战有哪些看点?现场见证的学子,还有来自浙江高校的幕后工作者,他们说……

教育之江 2022-09-24



24日

长征五号B遥三运载火箭

搭载中国空间站问天实验舱

在海南文昌航天发射场发射升空

问天实验舱成功发射!

踏上“问天”之旅

中国航天员将首次在轨迎接航天器“来访”




中国空间站首个实验舱

问天实验舱体型更大、功能更全

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问天实验舱由中国航天科技集团五院抓总研制。它具备空间站组合体统一管理和控制能力,可与核心舱进行交会对接、转位和停泊,支持航天员在轨驻留,提供专用气闸舱,支持开展密封舱内、舱外科学实验和技术试验。


资料图:问天舱即将踏上“问天”之旅。



看点一:国内最大的单体航天器


问天实验舱舱体全长17.9米,发射质量23吨,由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成,具备对空间站组合体的管理和控制功能,当核心舱平台功能出现故障时,可以接管对空间站组合体的操作。作为航天员未来在空间站内进行空间生命科学研究的主要基地,问天实验舱的工作舱更为宽敞,舱内配置了多台科学实验柜,推动中国在生命生态、生物技术和变重力科学等科技领域的相关研究。 


看点二:刷新国内太阳翼最大面积纪录


随着更多科学实验任务的开展,空间站载荷供电需求也成倍增加。因此,问天实验舱配置了目前国内研制的最大面积可展收柔性太阳翼,单翼全展开状态下面积超100平方米,不管是展开面积还是供电能力,全新升级后的“翅膀”都达到了天和核心舱太阳翼的两倍之多,双翼超万瓦级的供电让空间站基本实现“用电无忧”。


看点三:全天候追踪太阳


受太阳入射角和空间站飞行姿态的影响,太阳翼的发电效率会因时段不同、姿态不同而产生相应变化。为了让“柔性翅膀”24小时不间断追踪太阳,保持最高状态的发电效率为空间站保障用电,问天实验舱首次采用太阳翼双自由度同时转动,确保每一缕阳光都垂直照射在太阳翼上。


看点四:国内最大吨位航天器对接


问天实验舱入轨后,将与空间站组合体实施前向交会对接,两个大块头之间的“太空之吻”将亮相太空:约23吨的问天实验舱与40多吨的空间站组合体,将实现中国目前最大吨位的两个航天器之间的交会对接,也是中国空间站第一次在有人状态下进行交会对接。


看点五:“太空泊车”实现国际首次平面转位动作


在轨期间,问天实验舱将完成中国首次在轨大惯量转位动作,即通过平面转位90度,原本对接在节点舱前向对接口的问天实验舱转向节点舱的侧向停泊口并再次对接,从而腾出核心舱的前向对接口,为梦天实验舱的到访做好充分准备。这将是中国首次航天器在轨转位组装,也是国际上首次以平面式转位方案进行航天器转位的探索尝试。


“问天”已奔“天宫”,

未来将开展哪些实验?

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问天实验舱部署的生命生态实验柜

将以多种类型的生物个体

为实验样品

开展拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼等

动植物的空间生长实验



今年,中国空间站建造进入全面实施阶段,将全面完成以天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱为基本构型的天宫空间站建造,建成国家太空实验室,支持开展长期、多领域、大规模空间科学与应用研究。


中科院空间应用中心研究员、载人航天工程空间应用系统副总师吕从民表示,空间应用系统问天实验舱任务以生命科学和生物技术研究为主,在空间生命科学与生物技术、微重力流体物理、空间材料科学、空间应用新技术试验等四个领域规划部署了十余个研究主题,空间站建成后将持续论证、滚动实施相关科学项目。


他介绍称,为保证科学任务顺利开展,不断产出科学成果,空间应用系统在问天实验舱部署了生命生态实验柜、生物技术实验柜、科学手套箱与低温存储柜、变重力科学实验柜等科学实验设施,配置了舱内外应用任务共用支持设备,联合支持科学项目在轨全任务链实施。


中国空间站建造完成后,将在轨运行十年以上。据知,中国空间站未来将开展空间生命科学与人体研究、微重力物理科学、空间天文与地球科学、空间新技术及应用等4大领域的65个研究计划,包括近千项研究项目。

长征五号B遥三运载火箭

首次执行“零窗口”发射任务

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发射窗口

是指允许火箭发射的时间范围

一般发射任务的发射窗口有几个小时

而“零窗口”发射

则要求火箭点火起飞时间

与预计时间偏差不能超过1秒

也就是点火起飞分秒不差


“最优路径”飞行要实现高精度“移动打靶” 


为了把问天实验舱顺利送入太空

长征五号B火箭

配备了两台50吨级的氢氧发动机

和8台120吨级的液氧煤油发动机

这些发动机能够为火箭提供

超过1000吨的起飞推力

要将问天舱准时送到指定的轨道位置上

首先需要为它设计一条飞行路线

而科研人员给长五B设计的飞行路线

燃料消耗最少、入轨精度最高

交会对接任务就像高精度的“移动打靶”

意味着发射前的准备流程

必须分毫不差


多种方案上百次试验提升低温连接器脱落可靠性 


长征五号B使用的推进剂

主要是由-253℃的液氢

和-183℃的液氧组成

尽管海南文昌发射场天气炎热

但在以往的发射任务中

在发射塔架和火箭之间的

管路和连接器上

会出现一层厚达2到3厘米的冰

将它们牢牢冻住



按照发射流程

这些管路和连接器

只能在火箭点火前几分钟时才可以脱落

万一被冻得太死

那就意味着连接器无法准时脱落



研制团队通过对多种方案
上百次试验验证通过改变破冰方式减小了连接器的解脱阻力大大提升了低温连接器脱落可靠性


发动机推力大如何高精度入轨?
长五B作为我国运载能力最强的火箭
采用了我国自主研制的大推力氢氧发动机由于发动机推力太大让火箭的姿态控制变得更难增加了高精度入轨的难度为此,研制团队进行了大量的地面试验和仿真验证并对此前的历次发射数据进行比对分析最终得出了发动机姿态控制的最佳方案



火箭与实验舱何时分离
又是另一个棘手的问题分离的时机必须把握在毫秒之间科研人员为火箭设计的控制系统在最后关头能够自主检测箭体每毫秒的速度和位置变化在最佳时机的千分之一秒内发出关机指令使火箭与“问天”完美分离


杭州拱墅25所学校

189名同学、27名老师

现场见证“问天”启航

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 “第一次真实地

如此近距离地感受中国航天的力量

给了我深深的震撼及别样的体验。

‘问天’实验舱成功发射

不仅意味着

中国已拥有全球目前单体性能

最为强大的太空舱舱段,

也意味着天宫空间站

将拥有巨大搭载和科研能力。

航天梦,中国梦。

致敬航天,致敬中国航天人!

杭州观成实验学校毛奕萱同学激动地分享



在文昌发射场观看“问天”启航仅仅是2022杭州市拱墅区青少年“太空探索”夏令营的第一站。后续,师生们还将参与科普讲座、太空实验等10余项精彩纷呈的活动。




来自浙工大的一个“小点号”

在发射现场几十公里之外

他说......

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几十公里之外,戈壁滩上一个不起眼的小点号,东风人称它为新水源地,它还有一个非常了不起的名字叫“神泉”。彭浩和他的“战友”们欢呼雀跃。腾空的火箭,承载着他们的努力与期待,驶向太空! 


2021年毕业于浙江工业大学土木工程学院给排水专业的彭浩,就是那幕后工作者之一,他说:“我们在几十公里之外,看着火箭发射、腾空,心中汹涌澎湃的是强烈的自豪感!”


在那一瞬,那种澎湃的、震撼的、感动的东西,在彭浩的心中不自觉地迸发出来,随着火箭的高升愈发强烈,勾起了他在酒泉的种种瞬间。



“我们就是穿着实验服的农民。”彭浩的班长这样形容他们在大漠的日常工作生活。


彭浩所在的驻地在酒泉戈壁滩,为了保持“绿进沙退”,防止“沙进人退”,绿化是他们的日常工作之一。身为“自治沙人”,他们勘察环境,开展治理工作。


“控制排水”是彭浩在岗位上的主要工作。“我们所在的厂区主要负责控制和观测一级泵站的抽水工作,需要实时观测水量,保证后面泵站和发射中心的供水。”彭浩说。



在彭浩所在厂区的附近,一共有七个深井。他们日常管理着深井里的泵站,将水打到下一站的蓄水池,这样一级一级地打到酒泉卫星发射中心。主要是通过电脑系统,精准控制水流量,防止其他厂区出现缺水或者被淹的状况。这些被加压泵抽上来的水不仅仅被用于发射中心和厂区的生活,同时保证了厂区周围防风林的种植。


对于深处戈壁荒漠的酒泉来说,水资源是重中之重,而看似不起眼的给排水工作,实际上是这大漠上宛如生命线一般的重要工程,来自“神泉”的水资源不仅仅保证了发射中心的科研工作,保障了人员生活,还为大漠上的防风林建设出了一大份力。




大漠孤烟直,长河落日圆这是大自然对驻守者们的馈赠一代又一代的航天科技工作者默默坚守,扎根大漠为我国航天事业的腾飞不懈奋斗!





来源丨央视军事 中国新闻社 新闻联播 浙江工业大学 拱墅教育等

责任编辑丨方柔嘉

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