
問天飛天,空間科學(xué)啟新篇
——寫在我國空間站首個科學(xué)實驗艙成功“問天”之際
新華社記者
問天飛天,,“中國星”更亮了,。7月24日14時22分,“中國最強”火箭——長征五號B遙三運載火箭,,托舉“中國最重”航天器——約23噸的問天實驗艙升空。
約13個小時后,問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口,。兩個20噸級航天器首次實現(xiàn)在軌交會對接。
升空流程完美精確,,“穿針引線”沉穩(wěn)有力,,“太空之吻”優(yōu)雅從容,航天員乘組順利進入實驗艙,。中國空間站建造階段關(guān)鍵一戰(zhàn)完美收官,,靜候“夢天”逐夢九天。
“中國最強”送“中國最重”
萬里晴空碧如洗,,一飛沖天上九霄,。24日14時22分,長征五號B遙三運載火箭在文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時點火,,約495秒后,,問天實驗艙與火箭成功分離并進入預(yù)定軌道,發(fā)射取得圓滿成功,。液氫液氧燃燒釋放的巨大推力,,推舉著“長五B”和實驗艙,穩(wěn)定沉著地在天空劃出一道漂亮的弧線,。
文昌的沙灘上,,擠滿了歡呼的人群。
勝利的背后,,積淀的是航天人的辛勤與汗水,。
長征五號B運載火箭,是專門為空間站建設(shè)打造的艙段運輸“專屬列車”,,采用無毒無污染的液氧,、液氫和煤油作為推進劑,起飛重量約849噸,是我國目前近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭,。
長征五號B運載火箭采用一級半構(gòu)型,,是目前世界在役火箭中唯一一級半直接入軌的火箭。這種設(shè)計簡潔的系統(tǒng),,使火箭無需進行級間分離,、高空發(fā)動機啟動等動作,降低了故障發(fā)生的概率,,提高了火箭可靠性,。
為安全、精準(zhǔn)地將問天實驗艙送到目的地,,火箭研發(fā)隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”,,在生產(chǎn)工藝等方面進行了30多項改進;對火箭發(fā)射的地面設(shè)備進行了全面的檢修維護,、更換和完善,。
問天實驗艙是我國迄今為止體型最大、質(zhì)量最大的航天器,,總長17.9米,直徑4.2米,,約23噸,,是現(xiàn)役在軌最重的單艙主動飛行器。
不僅有著大塊頭的體格,,問天實驗艙更是一個集平臺功能與載荷功能于一體的“全能型”選手,。
據(jù)介紹,問天實驗艙與天和核心艙互為備份,,關(guān)鍵平臺功能一致,,可以完全覆蓋空間站組合體工作要求,既發(fā)揮定海神針般的雙保險作用,,也為空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎(chǔ),。
“中國最強”運載火箭,搭載“中國最重”航天器,,長五B盡顯“王者風(fēng)范”,,問天實驗艙成功“問天”。
在航天科技集團五院問天實驗艙GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計師宋曉光看來,,“中國最重,,太空安家”,使得我國空間科研水平與發(fā)達國家站在同一個起跑線上,�,!霸谔战ㄕ荆〉皆骷T造、材料加工,,大到組裝裝配,、發(fā)射場測控,沒有完整的工業(yè)門類根本干不出來,�,!彼螘怨庹f,空間站首個實驗艙成功“問天”,,是國家綜合國力的有力體現(xiàn),。
征程雖遠盡在掌握
7月25日3時13分,問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口,,完美“合體”,。首次執(zhí)行交會對接發(fā)射任務(wù)的長征五號B運載火箭,準(zhǔn)時點火,、順利升空,。
從容與優(yōu)雅的背后,是航天人的巧思善工與精益求精,。
實際上,,盡管長征五號B于2020年5月5日成功首飛,2021年4月29日又將天和核心艙準(zhǔn)確送入太空,,已為其長期運營奠定了堅實的基礎(chǔ),,但此次發(fā)射,載荷更重,、羽流干擾更大……
宋曉光打了個形象的比方:“載人飛船對接像開小跑車,,可控性強;貨運飛船對接像開小卡車,;而到了問天實驗艙與核心艙對接,,就如同要把一輛大體積房車停到一個小車位里�,!�
在規(guī)定的時間發(fā)射并將航天器送到指定的地點,,這成為此次長征五號B運載火箭發(fā)射的成敗關(guān)鍵。
太空“穿針引線”,,失之毫厘可能差之千里,。“火箭必須在規(guī)定時間發(fā)射,,否則問天實驗艙將無法到達指定位置,。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭總體副主任設(shè)計師劉秉說,。
“中國空間站建造階段的發(fā)射任務(wù)環(huán)環(huán)相扣,,意義重大,,任何一次都不容有失�,!焙教炜萍技瘓F一院長征五號B運載火箭副總設(shè)計師婁路亮強調(diào)說,。
長征五號B遙三運載火箭總師李東在發(fā)射成功后表示,為了更加精準(zhǔn),、可靠地完成好這個任務(wù),,長五B團隊為這項任務(wù)準(zhǔn)備了一年多,為“零窗口”做了大量的預(yù)案,,“上了多道保險”,。
“第一道保險”是“起飛時間修正技術(shù)”。該技術(shù)讓火箭的控制系統(tǒng)可以自動計算偏差,、調(diào)整目標(biāo)軌道,,即使火箭沒能完全按照預(yù)定窗口發(fā)射,在0到2.5分鐘這個時間段內(nèi)任一時間點發(fā)射,,火箭都可以在飛行過程中自動修正因推遲發(fā)射導(dǎo)致的飛行偏差,,將實驗艙精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道。
“第二道保險”是發(fā)射場流程優(yōu)化,。婁路亮介紹:“低溫火箭系統(tǒng)復(fù)雜,,發(fā)射場各項流程種類繁多。我們總結(jié)前7次發(fā)射經(jīng)驗,,對射前10分鐘的發(fā)射流程進行優(yōu)化,,距離點火還有2.5分鐘時,就完成了發(fā)射前各項準(zhǔn)備工作,,如果有問題能早發(fā)現(xiàn)、早解決,�,!�
問天實驗艙設(shè)計團隊則對實驗艙數(shù)據(jù)參數(shù)精準(zhǔn)把握,并提升算法達到更強的適應(yīng)能力和糾偏能力,。同時,,采用半自主交會對接方案,實現(xiàn)交會對接過程中的穩(wěn)定控制,。
“中國宮”再拓深空夢想
問天與天和“合體”約7小時后,,神舟十四號航天員乘組進入問天實驗艙,中國空間站開啟“雙艙”模式,。作為中國空間站的首個實驗艙,,問天不僅進一步提升了空間站的可靠性,還改善了航天員在軌生活條件,。其獨特的科學(xué)設(shè)計,,以及所攜帶的“獨門神器”,,還將成為深空探索的有力支撐。
按照設(shè)計規(guī)劃,,問天實驗艙平臺功能與天和核心艙互為備份,,也就是說,在天和核心艙“想休息”或出現(xiàn)故障的時候,,問天實驗艙也能頂上,,“帶你一起繼續(xù)飛”。
同時,,問天實驗艙的氣閘艙與天和核心艙的節(jié)點艙之間,、航天員系統(tǒng)的艙外服支持設(shè)備之間也相互備份,確保航天員出艙活動的可靠性和安全性,。
問天艙內(nèi)還設(shè)有3個睡眠區(qū)和1個衛(wèi)生區(qū),。太空家園從“一居室”升級到更寬敞的“兩居室”,可以支撐神舟十四號,、十五號兩個乘組6名航天員實現(xiàn)“太空會師”和在軌輪換,,在太空面對面交接工作。
在生活物資方面,,問天艙還配備了豐富的乘員產(chǎn)品,,包括太空廚房、充電類的設(shè)備等,。兩套廚房設(shè)備,,給航天員生活帶來很大的便利。在天和核心艙的基礎(chǔ)上,,問天實驗艙在吸音,、降噪、減震等方面也進行了優(yōu)化升級,。
在科學(xué)實驗方面,,問天艙內(nèi)擺放了多個實驗柜,為開展多學(xué)科太空研究奠定了基礎(chǔ),。艙外一共安裝了22個標(biāo)準(zhǔn)載荷接口,,是艙外暴露實驗的最佳場地;靈活精細(xì)的小機械臂長5米,,是實驗載荷艙外照料的全能選手,。
為了支撐相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)實驗開展,問天實驗艙內(nèi)部署了多個寬約1米,、高1.8米,、深0.8米的科學(xué)實驗柜,包括生命生態(tài)實驗柜,、生物技術(shù)實驗柜,、變重力科學(xué)實驗柜,、科學(xué)手套箱和低溫存儲柜等。
科學(xué)實驗柜體積雖小,,卻功能強大,,相當(dāng)于把占地幾十平方米的科學(xué)實驗系統(tǒng)裝到一個不到2立方米的柜子里。
“空間科學(xué)和應(yīng)用研究不僅可以幫助我們理解基礎(chǔ)的物理學(xué)和宇宙學(xué)規(guī)律,,同時通過生物,、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等研究提升人類在地球上的生活質(zhì)量,,而且可為人類未來走向深空做一些知識和技術(shù)上的儲備,。”空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師,、中科院空間應(yīng)用中心集成技術(shù)中心主任王珂說,。
年底前,隨著夢天實驗艙升空,,建設(shè)完成的中國空間站,,將成為國家太空實驗室,攜帶14億人的深空夢想,,開啟全新的求索之路,。
(記者 李國利 黎云 趙葉蘋 張瑞杰 溫競?cè)A)