圆“梦天”宫,打造空间技术研究“梦工场”
来源: 科技日报、新华社
编辑: 李梦一
2022-11-01 12:26:34
2022年10月31日,长征五号B遥四运载火箭托举中国空间站梦天实验舱升空。11月1日4时27分,空间站梦天实验舱发射入轨后,成功对接于天和核心舱前向端口,整个交会对接过程历时约13小时。神话成为现实——在浩瀚星空与蓝色地球之间,“天宫”缓缓飞行,中华儿女漫步太空,自信的身影映照着人类科技的光辉。

天宫初步“建成”,即将完成“T”字基本构型组建

2022年10月9日,空间站梦天实验舱按计划完成了推进剂加注。

2022年10月29日,梦天实验舱任务组织全区合练。

2022年10月31日15时37分,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射,约8分钟后,梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。


海报设计:杨凯

北京时间2022年11月1日4时27分,空间站梦天实验舱发射入轨后,成功对接于天和核心舱前向端口,整个交会对接过程历时约13小时。

此次梦天实验舱与天和核心舱的交会对接,依然采取与问天实验舱相似的半自主快速交会对接方式,在发射入轨后首先进行中继天线、太阳能帆板的展开,随后进入快速交会对接程序。

梦天实验舱整个的转位过程将分成5个阶段,包括转位准备阶段,两舱分离阶段、舱体转位阶段、侧向捕获阶段以及转位后的状态恢复。完成转位后,神舟十四号航天员将进驻梦天实验舱,中国空间站也将正式完成T字构型组合体设置。

成功发射的背后,这些科学装置助力太空之旅

·国内最先进的空间能源转换装置

空间高效自由活塞斯特林热电转换装置(以下简称斯特林热电转换装置)作为梦天实验舱舱内的验证项目之一,被安装在航天基础试验机柜内。它是目前国内最先进的空间能源转换装置。

目前,国际上尚未开展斯特林热电转换技术的空间应用,因此梦天实验舱内的验证试验将是国际首次。

·可完全屏蔽X射线的“黑科技”

梦天实验舱应用的X射线透射成像系统是空间站材料实时观察实验主载荷,也是世界第一台在载人航天器中使用的、具有利用X射线透射成像原理进行实验功能的科学装置。

通过X射线透射成像系统,研究人员可实时观测空间材料实验,获得空间材料样品制备过程中的实时科学数据。

·神秘的“天宫八卦炉”

梦天实验舱内有个“天宫八卦炉”——高温炉及批量样品管理系统(以下简称高温炉系统),其旨在推动空间高温材料科学研究。

·吞吐海量信息的“随船秘书”

梦天实验舱里的仪表计算机应用软件是实验舱仪表数据处理的中枢系统。它就像一个吞吐海量信息的“随船秘书”,为梦天实验舱执行空间站任务护航。

当地面向梦天实验舱发送指令后,实验舱的仪表计算机应用软件就正式开始自主运行。当梦天实验舱与天和核心舱完成对接后,“随船秘书”将推动天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱形成“工作群”,实现信息的交互。

·逐梦苍穹的“光影小助手”

舱外云台灯将是梦天实验舱的“光影小助手”。它不仅将为航天员长期在轨驻留及开展舱外维修、科研活动提供良好的照明,还将为航天员的出舱活动、拍摄“太空大片”提供美轮美奂的光影效果。


 11月1日在北京航天飞行控制中心拍摄的空间站梦天实验舱与空间站组合体在轨完成交会对接。这是梦天实验舱从19米停泊点向天和核心舱前向端口靠近的模拟图像。新华社发(孙丰晓 摄)

都是实验舱,“梦天”有啥不一样?

“梦天”和“问天”两个实验舱“长得很像”,在舱段的组成上,都拥有工作舱、气闸舱和资源舱,特别是“两兄弟”的工作舱和资源舱的造型几乎别无二致。工作舱都是位于最内侧,通过对接机构与核心舱的节点舱相连。虽然都叫“实验舱”,但两者不尽相同。

·科学实验有不同侧重

问天实验舱主要面向空间生命科学研究,配置了生命生态、生物技术和变重力科学等实验柜;梦天实验舱则主要面向微重力科学研究,配置了流体物理、材料科学、燃烧科学、基础物理以及航天技术试验等多学科方向的实验柜。

·功能定位不同,梦天为工作舱

此外,梦天实验舱定位为航天员工作的地方,没有配置与天和核心舱、问天实验舱类似的睡眠区、卫生区等。但三个舱段均为航天员配置了锻炼设备,梦天实验舱配置的是抗阻锻炼设备,类似健身房里的划船机。

·梦天设置了货物专用通道

问天实验舱的气闸舱是航天员出舱的主要通道,而梦天实验舱的货物气闸舱则是货物出舱专用通道。

梦天实验舱独具的载荷自动进出舱功能,能进一步提高空间站进行舱外载荷实(试)验的能力和效率。梦天实验舱舱内配置了一台载荷转移机构,可以稳定地将货物从舱内送出舱外,或将舱外货物运回舱内。该机构的运送能力达400公斤,单次运送货物包络可达1.15米×1.2米×0.9米,相比航天员“人力带货”,运货能力大幅提升。

·可在轨释放微小飞行器

实验舱上配置的微小卫星在轨释放机构,能够满足百公斤级微小卫星或者多个规格立方星的在轨释放需求。

航天员只需在舱内把立方星或微卫星填装到释放机构的“肚子”内,释放机构即可搭乘载荷转移机构将小卫星运送至舱外。出舱后,机械臂抓取释放机构,运动到指定的释放方向,释放机构就会像弹弓一样,把小卫星弹射出去,实现在轨“放卫星”。

有了这项新技术,我国空间站可为立方星、微卫星的释放提供最前沿的出发地,实现微卫星和立方星低成本进入太空。


 11月1日在北京航天飞行控制中心拍摄的空间站梦天实验舱与空间站组合体在轨完成交会对接。这是梦天实验舱对接锁锁紧完成。新华社发(孙丰晓 摄)

“梦天”里能做哪些实验?

梦天实验舱内安装有空间科学研究与应用领域的超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜、燃烧科学实验柜、在线维修装调操作柜等7个方面的8个科学实验柜。

“通过梦天实验舱配置的8个科学实验柜,我们能够在微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧科学等方面开展相关的科学和应用研究。”中科院空间应用中心空间应用系统副总师刘国宁说,目前在上述方向已经安排了约40项科学实验项目,并将根据实验规划持续开展在轨实验。

其中,高精度时频实验柜是空间站中最复杂的实验柜,由两个舱内科学实验柜和4台舱外设备组成一个完整的实验系统。“高精度时频实验系统将通过舱内不同特性原子钟组合,建成世界上在轨运行的精度最高的空间时间频率系统。”中科院国家授时中心主任、高精度时频实验柜科学实验系统指挥张首刚介绍。

戳视频!带你回顾中国空间站建造精彩瞬间

 (视频制作:科技日报 何沛苁 潘宇菲)

从2020年5月5日长征五号B运载火箭点火升空,我国空间站在轨建造任务拉开序幕,到2022年11月1日4时27分,梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口,再到后续实施梦天实验舱转位,中国空间站将形成三舱“T”字基本构型。中国载人航天在起步阶段就规划好的“三步走”最后一步即将落定,但中国空间站的建成绝不意味着终点——相反,这将是中国载人航天事业新的起点。正如中国载人航天工程总设计师周建平所言:宇宙那么大,我们人类应该去看看,我们中国人更应该去看看。