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筑梦天宫!一文读懂天宫二号的来龙去脉!

2016-09-16 胡宝林 工业4俱乐部



本文来源于网络,部分内容转载自《中国航天科技集团》和央视新闻



     915220409秒,长征二号FT2火箭托举着天宫二号空间实验室腾空而起,奔向太空。

  915220409秒,天宫二号空间实验室由长征二号FT2火箭发射升空。全世界的目光此刻都聚焦在被当地老百姓称为“东风航天城”的酒泉卫星发射中心。此次发射任务的圆满成功,标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。

  天宫二号是我国第一个真正意义上的太空实验室,设计在轨寿命两年,为满足中期驻留需要,对载人宜居环境进行了重大改善,具备支持两名航天员在轨工作、生活30天的能力。


一、天宫二号简介



        天宫二号空间实验室由中国航天科技集团公司五院抓总研制,是我国载人航天工程第二步第二阶段的首发飞行器,也是我国第一个真正意义上的空间实验室。

 

       天宫二号空间实验室是在天宫一号备份目标飞行器的基础上改进研制而成,采用实验舱和资源舱两舱构型,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,设计在轨寿命2年。

 

         天宫二号空间实验室在轨飞行期间,将完成2名航天员为期30天的中期驻留,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;验证推进剂在轨补加等技术;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。

 

         为成功实现中期驻留,天宫二号空间实验室研制团队从提高生活质量、降低工作负荷、改善睡眠环境、丰富娱乐条件等几个方面对实验舱进行全新设计,这也是我国载人航天史上首次系统地开展载人宜居环境设计。

         中国航天科技集团公司董事长雷凡培指出,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,对于推进我国载人航天事业持续发展,具有十分重要的意义。

 

       载人航天工程空间实验室飞行任务包括长征七号运载火箭首飞、天宫二号空间实验室、神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船共4次飞行任务。神舟十一号载人飞船将于今年10月中下旬发射,天宫二号进入高度为393公里的近圆对接轨道,完成交会对接。天舟一号货运飞船将于2017年上半年搭乘长征七号运载火箭,与天宫二号对接。




二、天宫二号内部结构简介




“天宫二号”空间实验室从外形上看和”天宫一号”差不多,还是以资源舱和实验舱组成的两舱结构。

        资源舱主要功能是为“天宫二号”在太空飞行提供能源和动力。实验舱作为一个密封舱,它的主要功能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。


“天宫二号”称为“空间实验室”,是我国首个太空实验室平台。而此前的“天宫一号”则是“目标飞行器”。从目标飞行器变成了空间实验室,这里头有很大差别。它将开展14项空间科学与应用项目,是载人航天历次任务中应用项目最多的一次。


据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”不是简单的“天宫一号”的一个重复,围绕任务开展了很多新的设计工作,包括围绕航天员的中期驻留,我们在这个舱内,密封舱内开展的就是航天员的舒适性的一些设计。包括内饰,里面配的一些硬制的、软制的扶手,都比“天宫一号”要好。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。



三、天宫二号进行的实验



发射成功后,天宫二号将在轨完成两方面的工作:

  一是进行平台和应用载荷的在轨测试。包括性能测试,比如姿轨控、供配电、数据传输与控制等方面的性能。以及交会对接支持、载人驻留支持等能力进行功能测试,对有效载荷进行功能性检查和测试。此后,它将转入独立运行模式,同时开展部分空间科学实验。

  二是神舟十一号载人飞船发射前,天宫二号将再次进行状态和功能检查,确认是否满足载人交会对接条件和驻留要求,并将调整轨道至高度393公里的近圆对接轨道,等待神舟十一号载人飞船。

 “天宫二号”作为我国首个真正意义上的空间实验室,搭载的实验项目达到了史无前例的 14 项,它也即将成为我国“最忙碌”的空间实验室。能够拿到登上“天宫二号”的“入场券”,这些实验无疑都属于当今世界最前沿的探索领域。其中,有两项实验需要航天员直接参与操作,有一项是国际合作联合研究的项目。

更重要的是,“天宫二号”在完成发射之后,它将在太空完成三大任务--航天员中期驻留;推进剂在轨补加;在轨维修技术试验。

这些实验项目中,很多都是处于世界前沿的空间科学探索领域和国际先进的应用新技术领域。其中,首次进入太空的空间冷原子钟,可以将航天器自主守时精度提高两个数量级,这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。


四、天宫二号上的太空生活



“天宫二号”空间实验室发射之后,将会有两名航天员入住“天宫”。他们将在那里工作和生活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一次任务。

  在一个失重的环境中生活30天,并不是一件容易的事。为此,“天宫二号”在内部增加了很多贴心的设计,更加方便航天员的工作和生活。

  1、首次使用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。

  2、通信方面为航天员配备了蓝牙耳机和蓝牙音响。

  3、用地板取代了地毯。

  4、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。

  事实上,30天的太空驻留不仅是对航天员本身的考验,也是对我国载人航天技术全新的挑战。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。


五、国际空间站的现状



在国际方面,现有的国际空间站建设始于1998年,在距地球表面约400公里高度运行,主要功能是作为微重力环境下的研究实验室,自2000年11月以来一直有宇航员入驻。国际空间站的设计寿命一开始只有15年,后来各方一致同意延至2020年,然后又延至2024年,原计划在2024年后让其坠入太平洋。

  为维持空间站运行,美国航天局(NASA)每年支付约40亿美元,约占航天局总预算的20%。美国航天局现在已把空间站货运任务交给两家私企,下一步将把空间站载人任务也交给私企,以把工作重点转向火星,其目标是本世纪30年代实现载人登陆火星。


德国航空航天中心(DLR)的布朗博士认为,国际合作是空间站领域的大趋势:“一个国家的力量是不够的。尽管俄罗斯现在试图单独运作ISS后继空间站,但他们会发现这是行不通的,从资金和技术上都需要多国合作。”


  美国《航空周刊》曾刊文指出,在国际空间站工作过的大部分美国宇航局人员表示,他们支持中国作为更重要的角色加入进来,并且非常希望同来自中国的航天员合作。







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