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天宫二号成功发射 中国迈入空间站时代

2017-09-16 12:04:00 来源:网络 编辑:陈建长

9月15日22时04分,我国第一个真正意义上的太空实验室——天宫二号,在长征二号F T2运载火箭的托举下奔赴太空。

天宫二号成功发射 中国迈入空间站时代

这是中国载人航天工程实施以来长征二号F运载火箭的第12次飞行。自1999年神舟一号发射以来,中国航天人一步步向空间站时代迈进。2020年左右建

成空间站,是中国载人航天工程启动时便定下的目标。

“30分钟准备!”零号指挥员王洪志的声音在发射场上空响起。

王洪志是中国载人航天工程发射场系统的第5位零号指挥员。5年前的那个秋天,正是在他前任的口令声中,天宫一号开启了太空之旅。

天宫二号是天宫一号的备份产品,同样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。

“天宫二号与天宫一号的使命任务有所不同。”中国载人航天工程办公室副主任武平说,“天宫二号是我国第一个真正意义上的太空实验室。”

天宫二号的任务包括接受神舟十一号载人飞船的访问,完成航天员中期驻留;接受天舟一号货运飞船的访问,考核验证推进剂在轨补加技术;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。

“发射天宫二号,很重要的一点就是为中国空间站的建造进行关键技术验证。”中国载人航天工程总设计师周建平说。

皓月长空,星光点点。发射场又一次响起王洪志的声音:“5、4、3、2、1,点火!”

22时04分,长征二号F T2火箭喷涌着橘红色的尾焰徐徐上升。

22时24分,中国载人航天工程总指挥张又侠宣布:天宫二号空间实验室飞行任务发射成功。

按照计划,天宫二号将在距地面393公里的轨道高度,分别与神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船交会对接。神舟十一号将于10月中旬发射,天舟一号则在明年上半年升空。

“这与中国未来空间站的轨道高度基本相同。”武平说。此前的载人飞行和交会对接任务,都是在距地面343公里的轨道高度上展开的。

“天宫二号发射是载人航天工程空间实验室阶段任务的核心任务之一。”周建平说,“空间实验室任务完成后,我国将开始建造中国空间站。”

2016年的中秋之夜,中国向空间站时代大步迈进……

发布

2018年前后将发射空间站核心舱

周建平在接受记者采访时,对天宫二号空间实验室以及中国空间站建设等进行了解读。“空间实验室任务完成后,我国将会进入空间站建设阶段,我们将建造一个具有时代技术特征和中国特色的中国空间站。”周建平说,“2018年前后,我国将发射空间站核心舱。”

中国将建成一个比国际空间站运行经济性更好、信息化程度更高的空间站。中国空间站比国际空间站规模要小一些,三舱组合体60多吨,最多对接两艘载人飞船和一艘货运飞船。“我们的空间站是可扩展的,将根据科学研究和国际合作的需要,在现在的构成基础上,进一步提高能力。”周建平说。

“中国空间站建成后,载人航天飞行将成为常态。”周建平说,“一般来说,一年至少需要两个乘组、6名航天员进入空间站,这意味着航天员的飞行任务会越来越频繁。”

根据计划,中国空间站及货运飞船等,都将在新建成的海南文昌航天发射场发射。

海南文昌会不会成为我国第二个载人航天发射场?周建平说,如果实施载人登月工程,海南发射场从技术上讲是更好的选择,“但现在的载人航天发射还是选择在酒泉”。

航天员配备有健身单车、跑步机

中国未来要建的空间站将能长期在轨运行十几年,航天员在空间站驻留可能达到一年以上。

中国航天科技集团五院天宫二号空间实验室系统总设计师朱枞鹏日前在酒泉向记者确认了上述消息。

朱枞鹏说,考虑到航天员要在天宫二号进行中期驻留,我们为航天员配备了笔记本电脑、平板电脑,航天员不仅可以进行工作,还可以进行娱乐、阅读;同时,航天员在太空可以收看电视节目,与家人进行短信交流。

体能锻炼方面,为航天员配备了健身单车、跑步机。当然,跑步机是特制的,需要用两根橡皮带从机器上绑住肩膀才能进行跑步。在饮食方面,最大程度地考虑到了每名航天员的个人偏好,特制了一批太空食品。个人卫生方面,准备了特制的湿巾和刮胡刀,对集便袋进行了改进,使其气压低于舱内,防止气味扩散。

测控

远望5号船参试人员身体心理处于最佳状态

承担海上测控任务的远望5号船抵达任务海域并做好全面准备。

据船长李海红介绍,远望5号船作为航天测控系统的重要组成部分,在天宫二号空间实验室飞行任务中,将在太平洋海域承担海上测控通信任务。目前,远望5号船动力、测控、通信等系统工作正常,性能稳定,参试人员的身体、心理也处于最佳状态。

“这次任务具有任务周期更长、在轨试验更多、技术要求更高的特点。”测控通信指挥部指挥长、北京航天飞行控制中心副主任李剑说,特别是在关键飞控技术上,面临5大全新挑战。

——中长期定轨预报精度要求高。天宫二号交会对接轨道比天宫一号高出几十公里,需要在飞船发射前20余天实施轨道维持。

——对接轨道远导控制策略设计与验证复杂。北京飞控中心需重新设计远导控制策略,并对应急控制策略进行相应调整。

——短弧段快速测定轨精度要求高。神舟十一号远距离导引第5次控制与自主导引段第一脉冲控制的时间间隔仅为2圈,定轨时间仅1圈,对短弧段定轨精度提出了更高的要求。

——返回前快速轨道控制要求高。为验证飞船快速轨道控制能力,飞船返回前的轨道维持采用一圈内两次变轨的控制模式。

——伴星飞越观测及驻留轨道控制复杂。在组合体运行阶段,中心要控制伴星实现飞越观测组合体等试验;同时还要实现驻留点捕获、驻留点保持、驻留点转移等复杂类型控制,驻留及飞越轨道精度要求高。

揭秘

细数天宫二号“高大上”实验

天宫二号是我国首个真正意义上的空间实验室,将完成十余项高精尖的实验任务,是载人航天历次任务中应用项目最多的一次。

这些实验有的是要探索宇宙最深处的奥秘,有的是帮助人们更好地认识海洋和大气,有的甚至想要解决将来星际旅行时的食物问题……下面就让我们一探究竟。

51件有效载荷:涉及应用项目最多

当前,我国载人航天工程已进入应用发展新阶段。“我们安排了一批体现科学前沿和战略高技术发展方向的科学与应用任务。”天宫二号空间应用系统总设计师赵光恒说,这些任务涉及微重力基础物理、微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间天文探测、空间环境监测、对地观测及地球科学研究应用以及应用新技术试验等8个领域。

其中空间科学实验与探测项目包括空间冷原子钟实验、液桥热毛细对流实验、综合材料制备实验、高等植物培养实验、伽玛暴偏振探测等;对地观测及地球科学研究项目包括宽波段成像光谱仪、三维成像微波高度计、紫外临边成像光谱仪;应用新技术试验项目包括空地量子密钥分配试验、伴随卫星飞行试验等。

“这些应用任务共10余项,直接承研单位28家,装器有效载荷51件。”赵光恒表示,通过实施这些任务,期望在空间科学前沿探索部分重点领域方向进入世界先进行列。

2项实验航天员直接参与

人类未来要星际旅行、移民外星球,首要任务是解决食物自给、氧气和循环水等问题。高等植物培养实验就是要研究地球上的植物是否可以克服太空微重力等极端环境影响,在太空环境中正常生长。

高等植物拟南芥和水稻将随天宫二号进入太空,科学家将研究植物种子在太空中萌发、生长、开花、结籽的全过程,从而了解和掌握未来太空农业发展的可能。航天员将回收部分植物样品供地面进一步分析研究。

综合材料制备实验选用多种新型结构与类型的材料样品进行研究,如新型纳米复合光学材料、高性能热电转换材料、多元复相合金等。科学家们将揭示这些材料在地面重力环境下难以获知的物理和化学规律和性质。

值得一提的是,研究人员历经三年多研制的综合材料实验装置,只用了电水壶功耗的1/9至1/5,却能实现真空环境下最高950摄氏度的炉膛温度。航天员将对材料实验炉进行开盖换样操作,这将是我国首次实现空间材料实验的航天员在轨操作。

“天极”望远镜:唯一的国际合作项目

“天极”望远镜的全称是“天极”伽玛暴偏振探测仪,由中科院高能物理研究所牵头,瑞士日内瓦大学、瑞士保罗谢尔研究所、波兰核物理研究所等参与,是天宫二号上唯一的国际合作项目。

作为国际上最灵敏的伽玛暴偏振探测仪,“天极”的探测效率比国际同类仪器高几十倍,它预期运行两年,可以探测到大约100个伽玛射线暴,为更好地理解宇宙中极端天体物理环境下最剧烈的爆发现象的产生机制作出重要贡献。

空间物理学:有望取得重大突破

天宫二号搭载了多项空间物理实验,如空间冷原子钟实验、空地量子密钥分配试验等,均属国际科学前沿,科学意义重大。

冷原子钟是一种高精度的计时装置。科学家们将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合研发成功的空间冷原子钟,将成为国际上第一台空间运行的冷原子钟,可以使飞行器自主守时精度提高两个量级。该实验在原子物理研究方面具有重大意义,在国防安全、高精度星钟等方面具有广泛应用价值。

量子密钥分配试验将在基于载人航天空间平台上实现天-地量子密钥传输试验,以及业务数据天地激光通信。该实验将为未来建立不可破译的信息安全系统、在国际上率先建立实用化的保密通信网络奠定基础。

对地观测仪器:全方位“感知”地球

我国载人航天的历次巡天任务都少不了在浩瀚的宇宙中从各个方位“感知”地球。天宫二号也搭载了多个新一代对地观测遥感器和地球科学研究仪器。

如宽波段成像光谱仪、三维成像微波高度计、紫外临边成像光谱仪等,突破了系列关键技术,在资源环境、生态环境、农林应用、海洋环境、大气污染和大气成分监测以及全球变化研究等领域有着广泛应用。

伴随卫星:天宫二号的守护者

天宫二号飞行期间还将在轨释放一颗伴随卫星。伴随卫星飞行试验将进一步验证小型高功能密度卫星、在轨释放、驻留伴随飞行等技术,并为未来新型航天器编队飞行技术奠定基础。

这颗伴随卫星搭载了高分辨率全画幅可见光相机,将在空间绕飞试验过程中对天宫二号与神舟十一号组合体进行高分辨率成像,堪称天宫二号和神舟飞船的“自拍神器”。

天宫二号成功发射 中国迈入空间站时代

空间环境监测:为天宫二号保驾护航

航天员和航天器进入太空面临着外层空间环境的影响。在太空中,能量很高的带电粒子辐射可能导致航天器材料性能下降或损坏,也可能破坏航天员的器官组织,严重时甚至有生命危险。另外大气环境也会对运行其中的航天器产生影响。

天宫二号空间环境分系统由带电粒子辐射探测器、轨道大气环境探测器和空间环境控制单元3台仪器组成。它们将实时监测天宫二号轨道上的辐射环境和大气环境,实现舱外16个方向的电子、质子等带电粒子的强度和能谱监测,以及轨道大气密度、成分及其时空变化与空间环境污染效应监测等。