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中国空间站来了!“天和”成功发射,中国在太空“安家”

来源:21世纪经济报道   2021-04-29 13:48:04

原标题:中国空间站来了!“天和”成功发射,中国在太空“安家”

4月29日11时23分,中国空间站的核心舱“天和”搭载着长征五号B遥二运载火箭成功发射。天和的发射,标志着中国载人空间站正式进入组装建造阶段。

搭载着中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭,在文昌航天发射场点火升空。图片来源:新华社搭载着中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭,在文昌航天发射场点火升空。图片来源:新华社

据悉,建造空间站,是我国载人航天工程“三步走”战略的第三步,第一步是将中国航天员送入太空,第二步是太空出舱及发射空间实验室,第三步则是空间站工程全面展开。

中国空间站命名为“天宫” ,主体包括核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ,采用水平对称T字构型。此次发射的天和核心舱,也是我国目前研制的最大航天器。

太空“安家”

核心舱是空间站的管理和控制中心。核心舱全长约16.6米,最大直径约4.2米,发射质量22.5吨,具体包括节点舱、生活控制舱(分为大柱段和小柱段)和资源舱,配有3个对接口和2个停泊口。

核心舱主要负责空间站组合体的统一管理和控制,支持实验舱、载人飞船、货运飞船等飞行器与其交会对接和在轨组装。同时,核心舱还具备接纳航天员长期访问和物资补给的能力,并配置大机械臂,具有气闸舱功能,支持开展航天医学和空间生命科学实验。

据中国航天科技集团五院空间站系统主任设计师张昊介绍,核心舱的大柱段直径4.2米,差不多有地铁车厢的1.5倍,主要是航天员工作和实验的地方;小柱段直径为2.8米,是航天员的睡眠区和卫生区,用于保障航天员的生活和正常居住。

而为了减少天地往返运输成本,核心舱还采用部分再生式生命保障系统,即航天员呼出的水蒸气可通过冷凝水的方式回收,排泄的尿液也会回收净化,重新作为饮用水和生活用水使用。

实验舱I命名为“问天” ,主要任务是支持密封舱内应用和舱外试验,备份核心舱部分平台功能,存放航天员消耗 品、空间站备品备件和补给货物。配置主份气闸舱,可支持航天员出舱活动。

实验舱II命名为“梦天” ,主要任务是支持密封舱内应用和舱外试验,配置货物专用气闸舱,在航天员和机械臂配合下,可支持载荷、设备自动进出舱。

按照计划,我国预计在2021-2022年期间,通过11次航天发射,完成空间站建设。其中,“问天”和“梦天”预计分别于2022年的5月和8月发射。

此外,发射计划还包括4次货运飞船发射以及4次载人飞船发射。据悉,我国的航天员运输系统由神舟载人飞船和长征二号F运载火箭共同构成,主要用于航天员和部分物资往返空 间站,每艘载人飞船可停靠空间站半年。

据中国载人航天工程办公室4月15的消息,执行神舟十二号载人航天飞行任务的载人飞船及长征二号F遥十二运载火箭完成出厂前所有研制工作,日前,已分批安全运抵酒泉卫星发射中心,开展发射场区总装和测试工作。

而货物运输系统由货运飞船和长征七号运载火箭共同构成,主要为空间站上行运输补给品,包括人员消耗品、 推进剂,平台、载荷设备,下行销毁空间站各种废弃物。

货运飞船命名“天舟” ,由货舱和推进舱两舱组成。采用模块化设计,货舱有全密封、半密封和全开放三种形式,可根据需要进行不同种类物资的运输。每艘货运飞船可停靠空间站1年。

空间站的科研价值

按照规划,中国空间站将在轨运营10年以上,这也将为我国的空间应用研究提供充足的实验资源。

据悉,空间站的核心舱、实验舱 I 和实验舱 II 的密封舱内均配备了科学实验柜,同时,空间站舱外还布设了67个标准暴露载荷接口,其中实验舱I提供30个、实验舱II提供37个。

实际上,空间站的研究环境是其他地方无法比拟的。首先在微重力环境上,空间站可提供长时间的微重力环境。

而在微重力条件下,地面重力效应导致的流体(气体、液体、 熔体)中的浮力对流、重力沉降、液体压力梯度等现象基本消失,同时,微重力还会对一些基础物理的实验条件产生 重要影响,能够以更高的指标和精度开展实验,对重要的基础物理理论进 行验证。

在轨道位置方面,中国空间站运行于倾角 41~42 度、轨道高度 340~450 千米的近圆低地 球轨道,约 90 分钟绕地球一圈。空间站轨道完全脱离了地球大气,处于地球电离层 F2 层,适于开展巡天类空间天文观测和特定空间物理研究。

在辐射环境方面,虽然空间辐射环境对航天器、 航天员和设备具有一定危害,但宇宙射线复杂的成份和能谱形式是地面无 法模拟的,是开展辐射生物学等研究的有利条件,也是开展高能天文观测 和粒子天体物理研究的必要条件。

除此之外,空间站可利用外太空极端条件在舱外开展实验,包括极热和极冷循环、 高真空、原子氧侵蚀、太阳紫外辐射和宇宙高能射线辐射等。

基于空间站支持能力、微重力和辐射环境、航天员较长在轨驻留、天地往返等有利条件,中国载人航天工程为空间站共规划安排了11个空间科学与应用研究方向,包括航天医学、空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、空间天文与天体物理学、空间物理与空间环境、空间地球科学及应用、航天元器件与部件、航天新技术、空间应用新技术等方向。

(作者:白杨 编辑:张伟贤)

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