發射、追蹤、交會、對接示意圖(點擊圖片可查看大圖)
天宮一號整裝待發肩負空間交會對接重任
天宮神八 一吻定江山
這些天,“天宮一號”一直撩動著大家的神經。因為按照既定計劃,“天宮一號”很快就要升空了。在“天宮一號”之后,神舟八號也將飛赴太空,與“天宮一號”交會對接。有關專家表示,如果首次交會對接成功,將意味著我國成為繼美國、俄羅斯后,第三個獨立掌握航天交會對接技術的國家。因此,天宮與神八這次太空中的親密接觸,不僅為我國建立空間站打下基礎,也奠定了中國載人航天技術在世界上的一席之地,可謂“一吻定江山”。
浩瀚無垠的蒼穹,正在靜靜等待“天宮一號”、等待著意味非凡的深情一吻……
揭秘
地上一日天上16晝夜
“天宮一號”目標飛行器,顧名思義,就是那個在太空被追逐的目標,先行出發后遨游于太空,等待著它的伙伴神舟飛船與之親密接觸。
“天宮”,這是一個具有濃郁中國特色、寄托了華人無限憧憬的名字。實際上,“天宮一號”本身是一個空間實驗站的雛形,重8噸,人們都很熟悉的國際空間站重達450噸,因而這個8噸重的龐然大物到了太空中,可能要算是“小老弟”了。
不過,國際空間站的大噸位是由13個艙組成的,而我國的“天宮一號”是兩艙“相伴”。對于“天宮一號”的模樣,人們已經并不陌生了,其模型從2009年的央視春晚第一次公開亮相后,其后更是在大型科技展覽上與公眾見面。它的主體為短粗的圓柱體,直徑比神舟飛船更大,前后各有一個對接口。兩艙分別為實驗艙和資源艙,實驗艙由密封的前錐段、柱段和后錐段組成,實驗艙前端安裝一個對接機構,以及交會對接測量和通信設備,用于支持與飛船實現交會對接。資源艙為軌道機動提供動力,為飛行提供能源。
“天宮一號”的設計壽命是兩年,要想維持生存,它的糧食——能源供給至關重要。近日,負責天宮一號電源供應的上海研發團隊透露了其中的一些秘密。“地上一天,天上一年”這種說法對天宮一號來說可能有些夸張,因為在太空中的它,每24個小時有著16個晝夜。大約每晝30分鐘,每夜60分鐘。30分鐘面對太陽的時間,就是天宮一號太陽能帆板發電的時間。
在公開亮相的天宮一號模型中大家都會注意到,它有一對翅膀,太陽能帆板就附著在翅膀上,天宮一號會始終跟著太陽轉,角度保持在50至60度左右,這樣就保證了有足夠的日照可以“充電”。帆板發電時,一部分電量直接供給天宮一號,一部分電量則儲存在鎳氫電池里,供黑夜時使用。
交會對接最怕“追尾”
航天專家、《國際太空》雜志執行主編龐之浩指出,“交會對接”是舉世公認的航天技術瓶頸,在國外載人航天活動早期,航天器在空間交會對接過程中就曾失敗。在太空中的空間實驗室和飛船都是高速運行的,時速達到28000公里以上,在對接過程中,如果計算不準,就可能發生飛船相撞事故。去年俄羅斯飛船在與國際空間站交會對接時,就沒有第一次成功,而是在經歷了一次失敗后,第二次完成了任務。龐之浩介紹說,“交會對接”中最令人撓頭的就是“追尾”了。在有人控制的情況下,一般發生重大追尾事故的概率要低,而在沒有航天員的情況下,就要靠地面引導和自動控制了。
在過了交會對接這一關后,空間站還會面臨其他危險。龐之浩說,在空間站的運行過程中,最大的威脅將來自空間碎片,其次是空間站本身是否運行正常,另外,太陽活動等太空天氣也將影響空間站的運動。國際空間站都有作為救生艙的飛船長期停留,以備航天員逃生。
航天員在太空中面臨的考驗也不少,暈頭轉向、噪聲、失重超重等等,還有可能被食物、糞便嗆到,怎么刮胡子等等。“國際空間站就曾鬧過糧荒,后來解釋說前一批航天員太能吃,后續的供糧卻沒有跟上。”
神舟三姐妹相繼會天宮
據了解,我國在發射“天宮一號”后兩年內,將相繼發射神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船,分別與“天宮一號”完成空間交會對接。如果天宮一號發射成功,將標志著我國已經擁有建設初步空間站,即短期無人照料的空間站的能力。2015年前,再陸續發射“天宮二號”、“天宮三號”兩個空間實驗室。按照規劃,我國真正意義上的載人空間站將在2020年前后建成。
中國工程院院士、原“神舟”號飛船總設計師戚發軔曾透露,在中國的載人航天“三步走”計劃中,我國最終要建設的是一個基本型空間站,它的規模不會超過國際空間站。基本型空間站大致包括一個核心艙、一架貨運飛船、一架載人飛船和兩個用于實驗等功能的其他艙,總重量在100噸以下。其中的核心艙需長期有人駐守,能與各種實驗艙、載人飛船和貨運飛船對接。具備了20噸以上運載能力的火箭,才有資格發射核心艙。
為此,我國在海南文昌新建繼酒泉、太原、西昌之后的第四個航天發射場,主要承擔地球同步軌道衛星、大質量極軌衛星、大噸位空間站和深空探測衛星等航天器的發射任務。
新型飛船可容3人搭乘
龐之浩介紹說,由于空間站并不能往返天地,因而為空間站送人運貨的重任就落在了航天飛機或者飛船的身上,神舟飛船就是我國自行研制的第一種新型太空載人工具。
戚發軔表示,“神舟”系列飛船從“神舟”八號開始有了許多技術改進,成為一種嶄新的天地往返飛行器。其中,交會對接功能是其最主要的特色,航天員可以根據電視圖像操縱飛船,使其緊跟目標飛行器。
據有關人士透露,神舟八號飛船除了擔負著突破空間交會對接技術的使命外,還要實現載人運輸飛船定型,之后不再做大的改動,進入批量生產階段。定型后的神舟飛船外形結構與目前基本一致,內部裝修更加舒適和人性化,將成為我國空間站至地球的天地往返運輸工具,也能為其他國家提供人員和貨物的天地運輸服務。
據介紹,定型后的神舟飛船可靠性、安全性更高,能夠運輸3人飛行7天,具備與空間站交會對接的能力。國產化水平高,能夠批量生產,短時間高密度發射。僅僅發射8艘飛船就能生產制造成熟的天地往返運輸器,這在世界航天史上是史無前例的。
“N+1”交會對接史無前例
據龐之浩介紹,目前為止只有美國和俄羅斯掌握完整的交會對接技術。1966年3月16日,美國雙子星座8號飛船與由阿金納火箭末級改裝的對接目標實現了世界上首次交會對接。1967年10月,蘇聯宇宙188號飛船與宇宙186號飛船實現了世界上首次無人自動交會對接。1969年7月,美國阿波羅登月艙與指令服務艙實現了首次月球軌道人控交會對接。
據有關專家介紹,我國的“天宮一號”將先后完成與神舟八號、神舟九號、神舟十號的太空對接,而這種在太空中的“N+1”式交會對接是我國的首創,在其他國家交會對接的歷史上還沒有出現過這種模式。
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