新華全媒+|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(shí)驗(yàn)艙成功“問天”之際
新華社海南文昌7月25日電 題: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(shí)驗(yàn)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(qiáng)”火箭——長征五號B遙三運(yùn)載火箭,托舉“中國最重”航天器——約23噸的問天實(shí)驗(yàn)艙升空。
約13個小時后,問天實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jìn)入實(shí)驗(yàn)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(qiáng)”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(yùn)載火箭在文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時點(diǎn)火,約495秒后,問天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(yùn)載火箭,是專門為空間站建設(shè)打造的艙段運(yùn)輸“專屬列車”,采用無毒無污染的液氧、液氫和煤油作為推進(jìn)劑,起飛重量約849噸,是我國目前近地軌道運(yùn)載能力最大的新一代運(yùn)載火箭。
長征五號B運(yùn)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(jìn)行級間分離、高空發(fā)動機(jī)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(shí)驗(yàn)艙送到目的地,火箭研發(fā)隊伍還對長五B進(jìn)行了有針對性的“增肌瘦身”,在生產(chǎn)工藝等方面進(jìn)行了30多項(xiàng)改進(jìn);對火箭發(fā)射的地面設(shè)備進(jìn)行了全面的檢修維護(hù)、更換和完善。
問天實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yùn)行打下堅實(shí)基礎(chǔ)。
“中國最強(qiáng)”運(yùn)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(shí)驗(yàn)艙成功“問天”。
在航天科技集團(tuán)五院問天實(shí)驗(yàn)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(dá)國家站在同一個起跑線上?!霸谔战ㄕ?,小到元器件鑄造、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。”宋曉光說,空間站首個實(shí)驗(yàn)艙成功“問天”,是國家綜合國力的有力體現(xiàn)。
征程雖遠(yuǎn)盡在掌握
7月25日3時13分,問天實(shí)驗(yàn)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(yùn)載火箭,準(zhǔn)時點(diǎn)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(shí)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(yùn)營奠定了堅實(shí)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(qiáng);貨運(yùn)飛船對接像開小卡車;而到了問天實(shí)驗(yàn)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?!?/p>
在規(guī)定的時間發(fā)射并將航天器送到指定的地點(diǎn),這成為此次長征五號B運(yùn)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?!盎鸺仨氃谝?guī)定時間發(fā)射,否則問天實(shí)驗(yàn)艙將無法到達(dá)指定位置?!焙教炜萍技瘓F(tuán)一院長征五號B運(yùn)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(tuán)一院長征五號B運(yùn)載火箭副總設(shè)計師婁路亮強(qiáng)調(diào)說。
長征五號B遙三運(yùn)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(tuán)隊為這項(xiàng)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)流程種類繁多。我們總結(jié)前7次發(fā)射經(jīng)驗(yàn),對射前10分鐘的發(fā)射流程進(jìn)行優(yōu)化,距離點(diǎn)火還有2.5分鐘時,就完成了發(fā)射前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,如果有問題能早發(fā)現(xiàn)、早解決?!?/p>
問天實(shí)驗(yàn)艙設(shè)計團(tuán)隊則對實(shí)驗(yàn)艙數(shù)據(jù)參數(shù)精準(zhǔn)把握,并提升算法達(dá)到更強(qiáng)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(shí)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(jìn)入問天實(shí)驗(yàn)艙,中國空間站開啟“雙艙”模式。
作為中國空間站的首個實(shí)驗(yàn)艙,問天不僅進(jìn)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(dú)特的科學(xué)設(shè)計,以及所攜帶的“獨(dú)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)艙也能頂上,“帶你一起繼續(xù)飛”。
同時,問天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙與天和核心艙的節(jié)點(diǎn)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(shí)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(shí)驗(yàn)艙在吸音、降噪、減震等方面也進(jìn)行了優(yōu)化升級。
在科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面,問天艙內(nèi)擺放了多個實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的最佳場地;靈活精細(xì)的小機(jī)械臂長5米,是實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)開展,問天實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)柜,包括生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜、生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜、變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜、科學(xué)手套箱和低溫存儲柜等。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜體積雖小,卻功能強(qiáng)大,相當(dāng)于把占地幾十平方米的科學(xué)實(shí)驗(yàn)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?!笨臻g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(shí)驗(yàn)艙升空,建設(shè)完成的中國空間站,將成為國家太空實(shí)驗(yàn)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)
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