筑梦“太空之家”:中国空间站挺进有人长期驻留时代

编辑:李慧勤 时间:10/28/2021 9:27:46 AM 浏览:244

 中国空间站挺进有人长期驻留时代(筑梦“太空之家”——中国空间站建设记(11))

  《 人民日报海外版 》( 2021年10月28日 第 09 版)

  近日,神舟十三号载人飞船成功发射,并与中国空间站天和核心舱完成了径向交会对接。3名中国航天员——翟志刚、王亚平和叶光富进入核心舱,开启了为期6个月的太空生活。中国空间站迎来了“老家”来的第二批访客,开启了有人长期驻留时代。

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    资料图:北京航天飞行控制中心屏幕显示航天员乘组报告进入天和核心舱的画面。 中新社记者 侯宇 摄

  转眼间,神舟十三号任务已进行了十日有余。在中国各地,夜空中“捕捉”空间站的踪迹,成为众多天文爱好者的新时尚。而在太空之上,中国航天员也将在驻留期间实施出舱活动、空间科学实验与技术试验等任务。

  径向交会对接跳起“太空华尔兹”

  神舟十三号与天和核心舱的交会对接,是中国载人飞船在太空实施的首次径向交会对接,即通过天和核心舱下方对接口与空间站进行交会并对接。

  为何要进行径向交会对接?北京航天飞行控制中心空间站任务总师孙军说,后期进行航天员乘组轮换时,同时会有两艘飞船对接空间站,而径向交会对接能提高进驻空间站的通道和手段。

  此前,天舟二号、神舟十二号和天舟三号飞船均采用前向或后向对接。对接时,核心舱和飞船“连成一条线”。而神舟十三号对接后,则与核心舱呈垂直状态。目前,中国空间站实现了核心舱、2艘货运飞船、1艘载人飞船共4个飞行器组合体运行。

  据专家介绍,神舟飞船的发动机、控制系统和敏感器,都是专门为全方位与空间站对接而设计,只有神舟飞船能和空间站进行径向交会对接。径向对接虽然只是方向变了90度,但“太空华尔兹”的难度却不小。

  在前向、后向交会对接时,飞船有一个200米保持点,即使发动机不工作,飞船也能较长时间保持稳定的姿态和轨道。但径向交会没有稳定的中途停泊点,需要持续控制飞船姿态和轨道,推进剂消耗大、故障处置难。

  径向交会过程中,飞船要进行由平飞转竖飞等大范围的姿态机动。这对飞船的敏感器提出了更高的要求。如同飞船的“眼睛”,敏感器必须具备较高的识别目标和不被复杂光照变化干扰的能力。

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    北京时间10月17日9时50分,神舟十三号航天员乘组成功开启货物舱舱门,并顺利进入天舟三号货运飞船对货船内的物品进行核对整理。(视频截图)图片来源:视觉中国

  神舟十三号径向交会对接整个过程,是在制导导航与控制(GNC)系统指挥下,由飞船智能自主完成的。据专家介绍,未来空间站载人交会对接任务中,径向交会和前向交会将交替使用。

  首次径向交会对接顺利实施,离不开中国航天科技集团五院神舟飞船研制团队数年的技术攻关和地面实验。为适应空间站组合体不同构型及来访航天器不同停靠状态,研制团队设计了新的交会路径和绕飞模式,增加了绕飞、快速交会对接、径向交会对接各项功能。1个多月前,神舟十二号与空间站组合体完成了绕飞及径向交会试验,为神舟十三号任务奠定了技术基础。

  机械臂任务升级 “太空课堂”继续开启

  在神舟十二号任务中,“全能”的核心舱机械臂成为各界关注的热点。通过两次出舱活动,神舟十二号任务首次检验了航天员与机械臂协同工作的能力及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性。

  神舟十三号任务中,机械臂依旧是任务的“主角”之一。中国载人航天工程新闻发言人、中国载人航天工程办公室副主任林西强说,神舟十三号任务的主要目的包括开展机械臂辅助舱段转位、手控遥操作等空间站组装建造关键技术试验;进行2-3次出舱活动,安装大小机械臂双臂组合转接件及悬挂装置,为后续空间站建造任务作准备。

  中国载人航天工程总设计师周建平表示,未来机械臂所承担的任务会更复杂。例如空间站建好后,如果需要将核心舱的太阳能帆板收起来,就需要航天员与机械臂的协同。

  神舟十三号是中国迄今为止时间最长的一次载人飞行,将首次考核并验证空间站任务航天员长期在轨驻留能力。林西强说,在轨驻留6个月,是空间站运营期间航天员乘组常态化驻留周期。

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资料图:航天员聂海胜出舱。 中新社发 中国载人航天工程办公室 供图

  为此,神舟十三号任务将进一步验证航天员在轨驻留6个月的健康、生活和工作保障技术。林西强说,神舟十三号任务将针对不同时期、不同个体的身心特点,每月对航天员健康状态进行全面评估。根据评估结果,适时调整航天员失重防护锻炼项目、航天员营养配餐方案以及心理支持活动等。同时,针对女航天员参加飞行任务,重点从生活保障、健康保障等方面进行针对性设计,确保女航天员长期飞行、健康生活、高效工作。

  在太空中开展科学实验,也是空间站的主要使命之一。神舟十三号任务将进行航天医学、微重力物理领域等科学技术试验与应用。可以预见,中国空间站在接下来的工作当中,有望获得大量来自不同领域的科研数据,产出高水平的科学成果。

  在2013年的神舟十号任务中。航天员王亚平曾进行了一场别开生面的“太空授课”,全国6000万名中小学生在地面课堂上课,“太空课堂”收获热烈反响。此次跟随神舟十三号进入空间站,王亚平将继续开课。

  林西强说,空间站作为国家级太空实验室,蕴含着得天独厚、极为丰富的科普教育资源。中国空间站不仅是全球科学家开展空间科学、空间技术、空间应用的研究平台,而且是鼓励青少年热爱航天、参与探索、追求科学的实践平台。为此,此次任务策划了更加形式多样的科普教育活动。

  明年年底前完成空间站三舱组合体建造

  神舟十三号任务是空间站关键技术验证阶段的第六次飞行任务,也是该阶段的“收官之战”。后续,中国载人航天工程将全面转入空间站建造阶段。

  林西强介绍,空间站建造阶段共规划实施6次飞行任务——首先发射天舟四号货运飞船,运送补给物资,为随后实施的神舟十四号载人飞行任务做准备;神舟十四号乘组在轨驻留期间,将先后发射问天实验舱和梦天实验舱,与天和核心舱对接,进行舱段转位。

  2022年底前,中国将完成空间站三舱组合体建造,随后实施天舟五号货运补给和神舟十五号载人飞行任务。神舟十五号乘组将与神舟十四号乘组开展在轨轮换。对空间站状态进行全面评估后,将转入空间站应用与发展阶段。

  后续,中国还将择机发射巡天空间望远镜,与空间站共轨长期独立飞行,开展巡天观测,短期停靠空间站进行补给和维护升级。

  周建平介绍,巡天望远镜的分辨率和哈勃望远镜相当,但巡天望远镜的视场角要比哈勃望远镜大300多倍,很多国际科学家非常感兴趣。“我们一直在促进这方面的工作,会开放科学设施,欢迎更多的科学家进行合作。”

  林西强说,对于其他国家的航天员进入中国空间站、展开国际合作,中国持欢迎态度。相信在中国空间站完成建造、进入运营与应用发展阶段后,大家将会看到其他国家的航天员参与中国空间站的飞行任务。

  林西强表示,中国空间站的建成,将为开展包括航天员联合飞行在内的更广泛的国际合作提供更好的平台。目前,已经有不少国家和地区提出了这方面的意愿。在航天员选拔训练方面的中外合作已经开展。比如,中国航天员曾赴俄罗斯参与训练。再比如,神舟十三号航天员叶光富曾于2016年参加过欧空局组织的洞穴实验,欧洲航天员也曾于2017年参加过中国组织的海上救生训练。