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天舟一號成功飛天 下一步將建設空間站

http://news.sina.com   2017年04月21日 01:20   僑報

  【僑報綜合報導】北京時間4 月20 日19 時41 分,搭載天舟一號貨運飛船的長征七號遙二運載火箭,在中國文昌航天發射場點火發射。約596 秒后,飛船與火箭成功分離,進入預定軌道,發射取得圓滿成功。

  這是天舟貨運飛船和長征七號運載火箭組成的空間站貨物運輸系統的首次飛行試驗。被譽為“太空快遞員”的天舟一號貨運飛船入軌后,將按預定程序與在軌運行的天宮二號空間實驗室先后進行自動交會對接、自主快速交會對接等3 次交會對接,3 次推進劑在軌補加,以及空間應用和航天技術等領域的多項實(試)驗。

  北京時間4 月20 日19 時41 分,搭載天舟一號貨運飛船的長征七號遙二運載火箭,在中國海南文昌航天發射場點火發射,約596 秒后,飛船與火箭成功分離,進入預定軌道,發射取得圓滿成功。中新社

  誰向天外送錦書

  空間站建設前最后的實戰機會

  宋代詞人曾問“雲中誰寄錦書來”,千年以后,已在孤寒太空漂泊逾千日的中國天宮二號空間實驗室,也有這樣的期待。

  20 日晚,天舟一號給天宮二號攜來一封“錦書”,上面寫着密密麻麻的新任務。“太空加油”“三次對接”“空間實驗”,這些新鮮詞彙帶給天宮二號久違的興奮。它知道,這將決定中國能否如期進入建設空間站階段。

  “錦書”配有航天專家預備的“錦囊”,天宮二號迫不及待拆開最繁複的一個,是驗證推進劑在軌補加技術。目前掌握這項技術的國家只有俄羅斯和美國。

  長期在軌飛行的載人空間站受大氣阻力影響,不斷減速,需用消耗推進劑以保持軌道高度。在“太空加油”技術尚未問世時,空間站耗盡自身攜帶的貯存量后便難以為繼。

  中國已提出在2022 年前后建成可運營10 年以上的空間站,天舟一號飛行任務是在空間站建設階段前最后的“實戰機會”。

  據介紹,當天舟一號與天宮二號對接后,通過兩個航天器之間産生的氣體壓力,前者向后者輸送推進劑。這個過程看似與地面加油沒什麼不同,但已為此鑽研近10 年的科研團隊知道個中滋味。

  “既要保證對接機構準確對接,又要滿足密封要求。補加完以后,還要考慮怎麼排放剩餘推進劑。這一切都必須在太空中實際操作。” 中國航天科技集團五院天舟一號貨運飛船總設計師白明生说。

  第二個錦囊講的是交會對接, 天宮二號對此倒不那麼陌生。2016 年,神舟十一號與天宮二號完成交會對接任務,標志著中國交會對接技術走向成熟應用階段。

  不過,天舟一號將與天宮二號進行三次交會對接,並驗證組合體控制與管理技術。

  三次交會對接方式各有絶活, 讓人眼花繚亂。第一次是在非常明亮刺眼的陽照區;第二次是進行全自動繞飛,你追我趕、各自轉體;第三次是以快取勝,常規交會對接至少需要兩日,這次縮短到6 小時。

  以往在神舟系列飛船面前,“天宮”目標飛行器和空間實驗站都以“噸位”占優,形成“天神”組合體后順勢接管整體控制權。但在最大裝載狀態下重達13.5 噸的天舟一號面前,8.6 噸重的天宮二號也得退讓三分。

  技術人員將在天舟一號與天宮二號組合后,分別驗證“以小控大”、“以大控小”模式。這樣,未來的天舟系列飛船既是空間站的“充電寶”,當空間站出現異常時也可接過組合體控制權,為航天員撤離爭取時間。

  第三個錦囊寫的是“開展空間應用及技術試(實)驗”。

  中國科學家們精挑細選出4 項科學實驗研究及技術驗證試驗,其中最受關注的是被概括為“骨幹” 研究的生命科學實驗,即骨研究、幹細胞研究和生殖細胞研究,這些成果或將服務於人體健康。

  最后一個錦囊,留給天舟一號自己。一般衛星在完成使命后,隨推進劑消耗殆盡而緩慢降軌,最終在大氣層燒毀。這一次,天舟一號將首次採用主動離軌方式,通過兩次降軌控制,受控墜落於南太平洋的“航天器墳場”,為打造潔凈、安全的太空環境作出貢獻。

  誰曉今夜再啓幕

  中國首艘貨運飛船發射側記

  落日映南海,晚風撫椰林。中國文昌航天發射場搭好“天梯”, 長征七號運載火箭與天舟一號貨運飛船整裝待發。這是中國載人航天工程空間實驗室任務的收官之戰, 也是“長征七號”首次應用發射。

  官方在19 日已公佈發射時間: 北京時間20 日19 時41 分。鮮為人知的是,這將是一次“零窗口” 發射,即火箭在一定長度的發射窗口時間內,在緊貼窗口上沿的最優時間發射。據測算,20 日晚“天舟一號”發射窗口僅有1 分鐘,發射人員要“爭分奪秒”。

  “各號注意,1 小時准備。” 發射場內響起此次任務“01 號” 指揮員王光義的聲音。

  預定時間臨近,觀衆人頭攢動。頑皮的孩子搶先倒數計時,不明就裏的大人們也跟着喊,直到發現喊完“3、2、1”以后矗立在遠方的火箭“無動於衷”,方知上了當, 哄笑成一團。

  終於,“01 號”指揮員的聲音再度傳來。“點火!”“起飛!”

  在場的人們屏住呼吸,極力穩住舉着攝影器材的手,見證火箭在噴薄的火焰中騰空而起。直到那支呼嘯而去的“箭”沒入雲層,再也望不到影,大家才意猶未盡地互相看看、鼓起掌來。

  “文昌發射場的目標是建成世界一流航天發射場,天舟一號任務只是我們的第三次圓滿。”天舟一號飛行任務發射場區指揮部指揮長張學宇说,“下半年‘嫦娥五號’ 將在這裏升空,我們會努力實現30 次、300 次圓滿。”

  誰知飛船如何鑄

  太空快遞員身體密碼:整船最大裝載狀態下重逾13 噸

  中國第一艘貨運飛船天舟一號,人稱“太空快遞員”,20 日如約“上崗”。這個逾10 米長的“高個兒”是如何造成的?身體有何特徵?

  天舟一號總長10.6 米,艙體最大直徑3.35 米,整船最大裝載狀態下重量達13.5 噸,是中國目前為止體積最大、重量最重的載人航天器。

  天舟一號分為貨物艙和推進艙,貨物艙用於裝載貨物。為讓它“肚大能容”,中國航天科技集團公司五院的研發團隊設計出高效承載貨架;為讓它裝得多、裝得好, 五院的設計者想出綁扎方式和內部泡沫結合的“軟包裝”。

  由中國航天科技集團公司八院總裝的推進艙,則為飛船提供電力和動力,以及裝載補加推進劑。這個“啤酒肚”裏可攜帶推進劑2.4 噸至3.5 噸,最高容量是天宮二號空間實驗室攜帶的2.5 倍。

  再看飛船的細節,處處講究。天舟一號採用的對接機構已升級換代,適應未來空間站建造階段8 至180 噸各種噸位、各種方式的對接。

  飛船上,中國航天科技集團公司六院配備了4 種不同推力量級的36 台發動機,使飛船在飛行速度達到子彈速度8 倍的情況下還能“俯仰有度,動靜自如”。中國航天科工集團公司二院研製的交會對接微波雷達曾多次應用在神舟系列飛船與“天宮”目標飛行器、空間實驗室的交會對接。這一次,安裝在“天舟一號”上的雷達體積更小、重量更輕、功耗更低。

  專家特別提到,天舟一號首次大刀闊斧使用了七大類中國國産新研核心元器件,將未來空間站建設的關鍵命脈握在手中。

  天舟一號還邁出中國載人航天器型譜化設計的第一步,針對運輸貨物不同類型及需求,天舟系列設計出“全密封”、“半開放”、“全開放”三種型譜。把天舟一號拿到國際上與俄羅斯“進步號”、美國“龍飛船”相比也毫不遜色。它的載貨比,即貨物重量占整個飛船總重量的比例,甚至優於歐洲、日本的現役貨運飛船。

  2.0 版“紅娘鎖”助天舟一號三“吻”天宮二號

  天舟一號在軌飛行期間將與天宮二號將上演3 次“太空之吻”(交會對接),其中“助吻”的“紅娘鎖”——對接機構是面向未來中國空間站建造及國際合作的終極版。

  中國是繼美、俄后,世界上第三個獨立掌握交會對接技術的國家。中國航天科技集團公司上海航天技術研究院對接機構研究室主任靳宗向介紹,目前國際空間站主要是依靠對接機構來實現更大噸位飛行器的組裝,過程就像“太空搭積木”,運載一個飛行器上天,再運載另一個,在太空以“紅娘鎖”搭建在一起,逐漸擴展,“只有突破對接,才能開展空間站的建設,提供物資運送對接,人員天地往返等”。

  靳宗向稱,從天舟一號開始, 后續的“紅娘鎖”是升級換代的2.0 版,將可滿足中國未來空間站建造所需,算是一個終極版。

  他介紹,2.0 版“紅娘鎖”有這樣幾個特點:首先,滿足多次、長時的“接吻”。此番天舟一號與天宮二號將“吻”3 次,不僅次數上超過以往,“吻”的時間——對接機構組合體的保持時間也將遠超天宮二號與神舟十一號的30 天。“紅娘鎖”的大目標是保持10 年、15 年乃至更長時間,以滿足未來中國空間站建造所需。

  其次,首次大噸位“接吻”。以往的對接都是8 噸對8 噸,此番天舟一號與天宮二號乃13 噸對8 噸,但相較未來,這尚屬“輕量級”。2.0 版“紅娘鎖”將可適應中國未來空間站建造階段8 至180 噸的各種噸位、各類方式的對接,“我們提出了可控阻尼的技術,既能滿足小噸位,又能滿足大噸位,同時還能滿足偏心對接。”靳宗向说。

  誰將天塹變通途

  長征二號F 與長征七號成中國載人航天工程雙雄火箭

  自1992年正式批准立項,中國載人航天工程已走過25 年歲月。我欲扶搖上九天,誰將天塹變通途?答案是兩型火箭:“長征二號F” 與“長征七號”。

  20 日,中國成功用“長征七號”將天舟一號貨運飛船送入太空。至此,兩型火箭共執行中國載人航天工程全部14 次發射任務,將“神舟”載人飛船、“天宮”目標飛行器和空間實驗室、“天舟”貨運飛船共3 型14 個飛行器和11 名航天員安全送入太空,成功率達100%。

  “長征二號F 是專門用於載人航天的二級運載火箭,也是目前中國系統最複雜的火箭。”中國航天科技集團運載火箭技術研究院長征二號F 運載火箭總設計師張智说,該型火箭具有發射空間實驗室和載人飛船的兩個狀態,運載能力分別為8.6 噸和8.15噸。

  “長征七號”是新一代高可靠、高安全的中型運載火箭,定位在滿足中國載人空間站工程發射貨運飛船的需求,以及未來載人運載火箭更新換代的長遠需求。

  20 日發射的長征七號遙二火箭“秀了肌肉”,它將中國航天史上最重的有效載荷(13 噸)送入預定軌道。“長征七號”的運載能力已達到近地軌道13.5 噸,几乎是此前運載火箭的一倍。“到2020 年, 載人航天工程中很多任務將由‘長征七號’來承擔。”中國航天科技集團運載火箭技術研究院長征七號副總設計師程堂明说。

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