中国航天员喜提“三室两厅”,人类太空之家何时全落成?

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今日,中国空间站迎来重大时刻。

北京时间2022年11月3日9时32分,空间站梦天实验舱顺利完成转位。15时12分,神舟十四号航天员乘组进入梦天实验舱。由此,“T”字构型组装完成,中国空间站“三室两厅”终成型。

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神舟十四号航天员乘组顺利进入梦天实验舱

回望过去,我国空间站是如何一点一滴建成的?展望未来,这座中国“天宫”是否还会继续“变形”?一起看中国空间站“变形记”——

为什么是“T”字构型?

浩瀚无垠的宇宙,“梦天”“问天”两个小伙伴拉着中间“天和”的手,遨游太空,逐梦星辰。

图源:载人航天小喇叭

图源:载人航天小喇叭

“这就是中国空间站该有的模样。”

在中国航天科技集团八院梦天实验舱总体主任设计师吴军眼中,“T”字构型契合国情,特色鲜明,宛如给中国梦插上了翅膀。

“T字构型中,一竖,即天和核心舱一横两端,便是问天实验舱梦天实验舱。其实,空间站采用这一结构,是有多方面原因的。

首先,是为了稳定。一般来说,为了使航天器易于运动控制,要保证尽量对称、紧凑,确保航天器的质心居中,从而减少因姿态控制所消耗的能量。

目前来看,转位后的“T”字构型结构对称,构型稳定,易于组合体的飞行。

其次则是安全性。“两个实验舱的气闸舱分别位于‘T’字一横的端头,因此在正常泄压或异常隔离时,均不会影响其他密封舱段构成连贯空间,从而能够保证它的安全性。”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩说。

另外,“问天”“梦天”两个实验舱,还是中国空间站主要的能量来源。它们的尾部有两对巨大的太阳能“翅膀”,可以保证在轨运行时以最优的方向指向太阳,从而获得高效的发电效果。

此外,实验舱与核心舱的中继星终端指向不一,空间站无论是采用什么样的姿态飞行,这两套终端总有一套可以覆盖或者指向天链中继卫星,保证整个空间站运营期间的测控全覆盖。

这意味着,在空间站运转期间,地面几乎可以随时与空间站进行联络,并有十路以上的高清图像保证对地传输。

“当中国空间站三舱组合完毕,并且形成‘T’字构型,我们才能说实现了预定的设计目标。”

中国航天科技集团五院空间站系统副总设计师柏林厚指出,只有实现了“T”字基本构型,空间站上的供电,信息和热控等系统才能进入最佳工作状态,从而为开展较大规模的空间应用实验提供保障。

换句话说,三舱协同配合、有机统一,才能构成更加完整可靠的空间站组合体。

从“一”到“L”再到“T” 

空间站“三室两厅”这样建成 

建造中国空间站就像装修房子,并非一朝一夕就能建成。从零到“三室两厅”,中国空间站曾经历了“一”型、“L”型等多重变化。

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中国空间站三居成型!120秒重温中国空间站高燃时刻

中国空间站的在轨建造,始于2021年。那一年的4月,长五B火箭将中国空间站天和核心舱送上太空。一个月后,天舟二号货运飞船紧跟其后,与核心舱“会师”太空,由“一室一厅”组成的“一”字在太空形成。

不久,神舟十二号带着航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波来到“天和”核心舱,这是中国人首次进入自己的“太空新家”

在这之后,天和核心舱迎来了与天舟二号、天舟三号、天舟四号货运飞船,以及神舟十三号、神舟十四号载人飞船等“客人”,一点一点为“新家”添置“装备”。

时间来到2022年。7月24日,中国空间站问天实验舱发射升空,成功对接天和核心舱。9月30日,经过约1小时的天地协同,问天实验舱进行了转位。空间站组合体由两舱“一”字构型转变为两舱“L”构型。原本的“一室一厅”也升级为“两室一厅”。

转位仿真图。图源:中国载人航天工程办公室

转位仿真图。图源:中国载人航天工程办公室

问天实验舱转位完成后,空间站虚位以待梦天实验舱的到来。此次梦天实验舱的加入,标志中国空间站三舱“T”字的基本构型完成。

由“三室”——天和核心舱、问天、梦天实验舱、“两厅”——神舟载人飞船、天舟货运飞船组成的中国空间站。

由“三室”——天和核心舱、问天、梦天实验舱、“两厅”——神舟载人飞船、天舟货运飞船组成的中国空间站。

当然,空间站并不会止步于此。庞之浩介绍,根据空间站的结构设计,空间站还将根据需要扩展为“十”字形或“干”字形,以进一步增大活动空间。

事实上,确实有人将目前的“T”字构型称之为空间站“一期”。有一期就有二期,那么二期的构型又是什么样的?

空间站设计单位——北京空间飞行器总体设计部的科研人员,曾在2021年发表论文《天宫空间站关键技术特点综述》提到了相关的内容。

论文中指出,天宫空间站建造完成后将在轨运营10年以上,应根据空间科学技术研究、空间应用和国际合作的需要,灵活进行扩展。

论文配图显示,“六舱”空间站组合体,由现在的“T”字构型扩展了“3个房间”(绿色和黄色),形成类似“干”字形

这一设想,在中国人民解放军战略支援部队官方账号发布的宣传片中有了更形象的展示:

此外,天和核心舱和问天实验舱还在舱外预留了多个拓展设施,方便日后“扩建”。

比如,天和核心舱在大柱段舱外预留了1个大型载荷挂点的接口,支持在轨安装大型载荷。问天实验舱舱外预留1个扩展暴露载荷平台接口和1个大型载荷挂点接口,支持在轨安装扩展暴露载荷平台和大型挂接载荷。

中国空间站“变形记”将会走向何方?就让我们拭目以待吧!

中国的空间站 

全人类的“太空之家”

从无到有,从“一”到“L”,再到如今的“T”,简简单单的几个符号,是中国空间站建造的真实写照,凝聚了几代航天人共同的心血。

今年是中国空间站建造的决战决胜之年,也是中国载人航天工程立项实施30周年。早在自1992年,中国启动载人航天“921工程”时,就制定了“三步走”的宏伟规划:

第一步,突破载人航天,初步掌握载人航天技术——

2003年10月15日,杨利伟搭乘神舟五号飞船,完成了21小时23分钟的轨道飞行,使我国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。2005年10月,神舟六号载人飞船将两名航天员送上太空。

这一步,我们用了13年。

2005年10月17日,神舟六号返回舱在内蒙古四子王旗中部草原成功着陆。这是航天员费俊龙、聂海胜出舱后向人们致意。图源:新华社

2005年10月17日,神舟六号返回舱在内蒙古四子王旗中部草原成功着陆。这是航天员费俊龙、聂海胜出舱后向人们致意。图源:新华社

第二步,发射小型空间实验室,实现短期驻留飞行能力——

2008年9月,神舟七号载人航天飞行,迈出了中国人太空行走的第一步。

2008年9月27日,执行神舟七号载人航天飞行出舱活动任务的航天员翟志刚出舱后挥动中国国旗。图源:新华社

2008年9月27日,执行神舟七号载人航天飞行出舱活动任务的航天员翟志刚出舱后挥动中国国旗。图源:新华社

2011年,中国成功发射“天宫一号”目标飞行器,随后神舟八号、神舟九号、神舟十号三艘飞船两个机组相继到访天宫一号。

2017年,“天宫二号”空间实验室、“天舟一号”货运飞船和神舟十一号载人飞船相继发射,中国航天员单次留空时间记录延长至30天。

在这个阶段,我们掌握了单舱段小型空间站的建造发射和运行、交会对接、太空货船等技术。

2013年6月20日,神舟十号航天员王亚平在天宫一号为全国青少年进行太空授课,这是我国首次开展太空授课活动。图源:新华社

2013年6月20日,神舟十号航天员王亚平在天宫一号为全国青少年进行太空授课,这是我国首次开展太空授课活动。图源:新华社

第三步,发射大型模块化空间站,实现长期驻留飞行能力——

2020年5月5日,长征五号B运载火箭首飞成功。两年时间里,我国已经成功将天和核心舱、3艘载人飞船、问天、梦天实验舱及3艘货运飞船送入太空,初步完成了多舱段(模块化)大型空间站的建造和组装,创下了世界空间站史上的建造速度新纪录。

2022年6月5日,神舟十四号3名航天员顺利进驻天和核心舱。图源:新华社

2022年6月5日,神舟十四号3名航天员顺利进驻天和核心舱。图源:新华社

从“921工程”立项到今天梦天舱成功发射,中国载人航天工程即将迎来最终一章。中国空间站的建成不是故事的结束,而是人类太空探索的新篇。

中国空间站的设计寿命是10—15年,但按照和平号空间站和国际空间站的经验,中国空间站的最终寿命将远超预期。

同时,除了我们已熟知的太空学科实验之外,空间站更适合进行航天工程技术试验。它可以成为各种新概念、新技术、新材料的孵化器和验证平台。从长期看,它将成为支持人类在近地轨道、地月空间乃至太阳系内活动的重要基础设施。

11月1日,外交部发言人赵立坚主持例行记者会上表示,梦天实验舱发射任务取得圆满成功。这既是中国载人航天事业发展的里程碑,也是中国为世界航天事业进步作出的又一重要贡献。

“中国载人航天事业发展始终立足自身,也一直面向世界。”赵立坚强调,中国空间站是历史上此类项目首次向所有联合国会员国开放。目前已经有瑞士、波兰、德国、意大利等17个国家的科学实验项目确定入选中国空间站。

庞之浩也表示,中国空间站虽然起步晚,但站位特别高。

“美苏最初的空间站都是单舱式空间站,而中国利用后发优势,直接发射了多舱式空间站,我国建造的第一座空间站时就达到了世界第三代空间站以上的水平。中国空间站由中国独立研发,采用一体化设计,成本更低,可靠性更高。”

2022年10月31日,中国文昌航天发射场,搭载着梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭在海南文昌点火升空。南方日报特派记者 吴明 摄

2022年10月31日,中国文昌航天发射场,搭载着梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭在海南文昌点火升空。南方日报特派记者 吴明 摄

“梦天”飞天,“天宫”梦圆。

让我们共同祝愿中国载人航天事业不断创造新辉煌,期待中国空间站早日成为全人类的“太空之家”。

撰文】徐勉 王诗堃 辜继漫

编辑 辜继漫
校对 曾慧雯
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