中国载人航天族谱大盘点

航天 · 2017-4-24 14:31:43

中国载人航天家族再添新丁：天舟一号。4月20日晚，这个我国第一艘货运飞船飞向太空。我们距离太空筑家的梦想，又近了一步。　　从嫦娥奔月到万户飞天，千百年来，中国人从未停止过对浩瀚宇宙的探索。在地球之外的太空建起一座“自由家园”更是这一探索中的重要一环——为我们走向更深空建立起一座补给站、前哨站、试验室。　　航天器可以停泊在此维修、补给，以最佳的状态扬帆再战；“中国哈勃”太空望远镜－巡天号光学舱可以扎根在此，心无旁骛地探寻生命起源、宇宙奥秘；中国航天员可以舒适地长期工作、生活在此，利用独特的宇宙环境资源，开展科学技术的研究和试验，拥抱“太空经济时代”的到来。　　这一切的前提是，属于中国人的太空家园的建立。如今载人航天家族已有四大成员就位：神舟载人飞船、天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室，以及刚刚发射的天舟一号货运飞船，他们的终极目标就是“搭起”中国人自己的空间站。　　太空巴士、补给专车撑起天地生命线　　兵马未动粮草先行。在浩瀚宇宙中建家、驻守绝不是件简单事，需要源源不断的物资供给，特别是航天员在轨所需要的燃料、食品、空气等资源必须得依靠地面的支持。　　当然，航天员飞天“上班”、落地“下班”所乘坐的通勤工具也必须安全可靠，既能经受住火箭发射的高强度震动，太空环境极端温度“冰火两重天”的考验，高能粒子、太空碎片撞击等重重挑战，还得具备自动驾驶、室内恒湿恒温、24小时“Wi-Fi”覆盖等多样功能。　　根据航天科技集团五院专家的说法，专家采取了“客货分流”的方式，通过神舟飞船、货运飞船不同解决方案联合作战的模式，来支撑空间站建设和运营的生命线。　　神舟飞船是航天员专属的“太空巴士”。为了打造好这艘太空生命方舟，五院技术人员采取了从无人到有人、从一人到多人“小步快走”的验证方式。　　神舟一号、二号、三号、四号“四兄弟”是勇闯太空的先行者，他们以身试险，联手进行无人飞行试验，全面验证了飞船发射、舱段分离、从太空返回等各项关键技术。　　在“四个哥哥”榜样力量的带动下，神舟五号不负众望，搭载航天英雄杨利伟完成了我国首次载人飞行，也树立起我国“太空巴士”建造标杆。　　随后的神舟六号至神舟十一号兄弟，青出于蓝而胜于蓝，又在功能、性能上进行了持续完善，为太空巴士的标准化、批量化生产立下了汗马功劳。　　货运飞船，顾名思义以货物运载为初衷，没有了保障航天员“舒适”功能的羁绊，它把载重本领练到了极致。　　按照航天科技集团五院天舟一号总设计师白明生的说法，神舟飞船只能携带数百公斤物资，还不及货运飞船的一个零头，采用了高性能减重设计、轻量化货架设计的货运飞船能一次装载6吨多的物资，本领超过俄罗斯现役货运飞船。　　货运飞船还有一项独特的本领——在轨推进剂补加技术，也就是我们俗称的太空加油，这也是“太空之家”能得以连续工作15年的重要屏障。根据专家的说法，有了货运飞船超强运输、补给能力的支撑，3名航天员能在“太空之家”连续工作180天，各类试验物资也可以源源不断地运抵空间站，把空间站建设成为我国在太空的新技术试验田。　　交会对接技术、组合体控制技术：让“太空之家”的搭建成为可能　　受制于火箭运载能力等因素，中国人尚不能一次性地把近百吨的空间站发射升空，空间站在太空的构建采取的是“搭积木”方式，需要先单独发射各舱段、再拼接组合，实现“1＋1＋1＝1”整体性能最优的效果。　　此外，空间站的构型不是固定不变的，随着神舟飞船、货运飞船及特殊功能载荷舱的加入，空间站整体构型会如同垒积木一样，越来越大。　　而支撑空间站“百变如一”的关键，就是交会对接技术、组合体控制与管理技术。　　交会对接要实现两个航天器在高速运行中毫厘不差地对接成功，难度堪比“万里穿针”，之前，世界上只有美国、俄罗斯两国掌握此项技术。　　根据航天科技集团五院专家的说法，为了突破并掌握这一空间站构建的关键技术，五院技术人员专门研制了神舟八号、九号、十号和天宫一号目标飞行器，通过多次对接试验全面掌握了自动交会对接、人控／手动交会对接等多项技术。　　此外，天舟一号货运飞船还要与天宫二号开展快速交会对接试验，验证“6小时快速对接”的独门秘籍，航天科技集团五院天舟一号副总设计师徐小平告诉记者，这将为空间站应急救援提供支撑，推动我国把交会对接技术从“练好”到“练精”跃升。　　交会对接完成后，如何实现原本独立航天器间的资源统筹，让其成为一个统一整体，也是一道难题。　　徐小平说，五院技术人员在神舟八号、九号、十号与天宫一号交会对接，神舟十一号与天宫二号交会对接等多次任务中，反复试验了组合体控制与管理技术，在神舟、天宫组成“天神”组合后，“块头较大”的天宫接管了整体控制权，对电力、动力、飞行状态等进行统一调度。　　如今，天舟一号货运与天宫二号交会对接任务中，五院技术人员还将进一步验证“以小控大”“以大控小”模式，运用块头较小的天宫二号控制整个组合体，并检验货运飞船短时控制组合体的能力。　　徐小平说，这一技术成果在今后的空间站建设中应用广泛，如在天舟一号停靠、接驳空间站期间，将担当与空间站组合运行期间的“充电宝”功能，为空间站提供稳定的能源输出，减少空间站本体的能源消耗；在空间站姿态出现异常时，货运飞船可以接过组合体控制权，为航天员撤离和营救争取宝贵时间。　　出舱技术、在轨维修技术：让“太空之家”的稳定运行更有可能　　群星闪耀的浩瀚宇宙虽风景独好，可长期驻守的生存环境却十分恶劣：在这里“白天”即阳照区、“夜晚”即非阳照区的温差能达到200多摄氏度，没有空气的外部环境中却遍布着高能粒子、宇宙射线，还要时时小心空间碎片等“流弹”的侵扰。　　如此，要保证“太空之家”在15年任务期保持良好的身体状态，在轨维修的硬本领必不可少。　　当故障发生在“太空之家”外部时，航天员必须穿上严密的出舱航天服，到舱外执行维修工作。对此，在神舟七号飞船任务中，五院的技术人员成功进行了此类技术的试验验证。　　当故障发生在“太空之家”内部时，维修就简单多了，如同科幻电影表现的那样，当一套大型设备发生故障时，技术人员像插拔U盘一样，快捷地拔下损害的部件，插上一个新部件后，设备恢复了正常运转的场景。现实中，技术人员打造出了可快速更换的模块单元，只需进行“插拔式”的工作，就能快速完成在轨维修工作。　　这一点在神舟十一号与天宫二号任务交会对接中也得到了验证，航天员和自动化机械臂都可以胜任此项工作。　　“天舟一号不是载人航天家族的‘老幺’，随着空间站核心舱、实验舱的研制成功和投入使用，载人航天家族人丁会更兴旺。”航天科技集团五院院长张洪太说，这些航天器为正式启动空间站建设打下了坚实基础。　　不久后，我国载人空间站组建即将正式启动，作为空间站构成的本体舱段，核心舱、实验舱I、实验舱II正在紧锣密鼓的研制当中，将与货运飞船、神舟飞船一同在太空建起我国第一个“太空之家”。

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