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        問天飛天,空間科學啟新篇&mdash;&mdash;寫在我國空間站首個科學實驗艙成功&ldquo;問天&rdquo;之際

        2022-07-26 08:50:49
        來源:新華社  評論:0
          新華社記者

          問天飛天,“中國星”更亮了。

          7月24日14時22分,“中國最強”火箭——長征五號B遙三運載火箭,托舉“中國最重”航天器——約23噸的問天實驗艙升空。

          約13個小時后,問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口。兩個20噸級航天器首次實現在軌交會對接。

          升空流程完美精確,“穿針引線”沉穩有力,“太空之吻”優雅從容,航天員乘組順利進入實驗艙。中國空間站建造階段關鍵一戰完美收官,靜候“夢天”逐夢九天。

        7月24日,搭載問天實驗艙的長征五號B遙三運載火箭,在我國文昌航天發射場點火發射。新華社記者 田定宇 攝

          “中國最強”送“中國最重”

          萬里晴空碧如洗,一飛沖天上九霄。24日14時22分,長征五號B遙三運載火箭在文昌航天發射場準時點火,約495秒后,問天實驗艙與火箭成功分離并進入預定軌道,發射取得圓滿成功。

          液氫液氧燃燒釋放的巨大推力,推舉著“長五B”和實驗艙,穩定沉著地在天空劃出一道漂亮的弧線。

          文昌的沙灘上,擠滿了歡呼的人群。

          勝利的背后,積淀的是航天人的辛勤與汗水。

          長征五號B運載火箭,是專門為空間站建設打造的艙段運輸“專屬列車”,采用無毒無污染的液氧、液氫和煤油作為推進劑,起飛重量約849噸,是我國目前近地軌道運載能力最大的新一代運載火箭。

          長征五號B運載火箭采用一級半構型,是目前世界在役火箭中唯一一級半直接入軌的火箭。這種設計簡潔的系統,使火箭無需進行級間分離、高空發動機啟動等動作,降低了故障發生的概率,提高了火箭可靠性。

          為安全、精準地將問天實驗艙送到目的地,火箭研發隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”,在生產工藝等方面進行了30多項改進;對火箭發射的地面設備進行了全面的檢修維護、更換和完善。

          問天實驗艙是我國迄今為止體型最大、質量最大的航天器,總長17.9米,直徑4.2米,約23噸,是現役在軌最重的單艙主動飛行器。

          不僅有著大塊頭的體格,問天實驗艙更是一個集平臺功能與載荷功能于一體的“全能型”選手。

          據介紹,問天實驗艙與天和核心艙互為備份,關鍵平臺功能一致,可以完全覆蓋空間站組合體工作要求,既發揮定海神針般的雙保險作用,也為空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎。

          “中國最強”運載火箭,搭載“中國最重”航天器,長五B盡顯“王者風范”,問天實驗艙成功“問天”。

          在航天科技集團五院問天實驗艙GNC分系統副主任設計師宋曉光看來,“中國最重,太空安家”,使得我國空間科研水平與發達國家站在同一個起跑線上。“在太空建站,小到元器件鑄造、材料加工,大到組裝裝配、發射場測控,沒有完整的工業門類根本干不出來。”宋曉光說,空間站首個實驗艙成功“問天”,是國家綜合國力的有力體現。

        7月25日在北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十四號航天員乘組進入問天實驗艙。這是航天員陳冬開啟問天實驗艙艙門。新華社記者 郭中正 攝

          征程雖遠盡在掌握

          7月25日3時13分,問天實驗艙成功對接于天和核心艙前向端口,完美“合體”。

          首次執行交會對接發射任務的長征五號B運載火箭,準時點火、順利升空。

          從容與優雅的背后,是航天人的巧思善工與精益求精。

          實際上,盡管長征五號B于2020年5月5日成功首飛,2021年4月29日又將天和核心艙準確送入太空,已為其長期運營奠定了堅實的基礎,但此次發射,載荷更重、羽流干擾更大……

          宋曉光打了個形象的比方:“載人飛船對接像開小跑車,可控性強;貨運飛船對接像開小卡車;而到了問天實驗艙與核心艙對接,就如同要把一輛大體積房車停到一個小車位里。”

          在規定的時間發射并將航天器送到指定的地點,這成為此次長征五號B運載火箭發射的成敗關鍵。

          太空“穿針引線”,失之毫厘可能差之千里。“火箭必須在規定時間發射,否則問天實驗艙將無法到達指定位置。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭總體副主任設計師劉秉說。

          “中國空間站建造階段的發射任務環環相扣,意義重大,任何一次都不容有失。”航天科技集團一院長征五號B運載火箭副總設計師婁路亮強調說。

          長征五號B遙三運載火箭總師李東在發射成功后表示,為了更加精準、可靠地完成好這個任務,長五B團隊為這項任務準備了一年多,為“零窗口”做了大量的預案,“上了多道保險”。

          “第一道保險”是“起飛時間修正技術”。該技術讓火箭的控制系統可以自動計算偏差、調整目標軌道,即使火箭沒能完全按照預定窗口發射,在0到2.5分鐘這個時間段內任一時間點發射,火箭都可以在飛行過程中自動修正因推遲發射導致的飛行偏差,將實驗艙精準送入預定軌道。

          “第二道保險”是發射場流程優化。婁路亮介紹:“低溫火箭系統復雜,發射場各項流程種類繁多。我們總結前7次發射經驗,對射前10分鐘的發射流程進行優化,距離點火還有2.5分鐘時,就完成了發射前各項準備工作,如果有問題能早發現、早解決。”

          問天實驗艙設計團隊則對實驗艙數據參數精準把握,并提升算法達到更強的適應能力和糾偏能力。同時,采用半自主交會對接方案,實現交會對接過程中的穩定控制。

        7月25日在北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十四號航天員乘組進入問天實驗艙。航天員陳冬(中)、劉洋(右)、蔡旭哲進入問天實驗艙。新華社記者 郭中正 攝

          “中國宮”再拓深空夢想

          問天與天和“合體”約7小時后,神舟十四號航天員乘組進入問天實驗艙,中國空間站開啟“雙艙”模式。

          作為中國空間站的首個實驗艙,問天不僅進一步提升了空間站的可靠性,還改善了航天員在軌生活條件。其獨特的科學設計,以及所攜帶的“獨門神器”,還將成為深空探索的有力支撐。

          按照設計規劃,問天實驗艙平臺功能與天和核心艙互為備份,也就是說,在天和核心艙“想休息”或出現故障的時候,問天實驗艙也能頂上,“帶你一起繼續飛”。

          同時,問天實驗艙的氣閘艙與天和核心艙的節點艙之間、航天員系統的艙外服支持設備之間也相互備份,確保航天員出艙活動的可靠性和安全性。

          問天艙內還設有3個睡眠區和1個衛生區。太空家園從“一居室”升級到更寬敞的“兩居室”,可以支撐神舟十四號、十五號兩個乘組6名航天員實現“太空會師”和在軌輪換,在太空面對面交接工作。

          在生活物資方面,問天艙還配備了豐富的乘員產品,包括太空廚房、充電類的設備等。兩套廚房設備,給航天員生活帶來很大的便利。在天和核心艙的基礎上,問天實驗艙在吸音、降噪、減震等方面也進行了優化升級。

          在科學實驗方面,問天艙內擺放了多個實驗柜,為開展多學科太空研究奠定了基礎。艙外一共安裝了22個標準載荷接口,是艙外暴露實驗的最佳場地;靈活精細的小機械臂長5米,是實驗載荷艙外照料的全能選手。

          為了支撐相關領域科學實驗開展,問天實驗艙內部署了多個寬約1米、高1.8米、深0.8米的科學實驗柜,包括生命生態實驗柜、生物技術實驗柜、變重力科學實驗柜、科學手套箱和低溫存儲柜等。

          科學實驗柜體積雖小,卻功能強大,相當于把占地幾十平方米的科學實驗系統裝到一個不到2立方米的柜子里。

          “空間科學和應用研究不僅可以幫助我們理解基礎的物理學和宇宙學規律,同時通過生物、醫學、材料學等研究提升人類在地球上的生活質量,而且可為人類未來走向深空做一些知識和技術上的儲備。”空間應用系統副總師、中科院空間應用中心集成技術中心主任王珂說。

          年底前,隨著夢天實驗艙升空,建設完成的中國空間站,將成為國家太空實驗室,攜帶14億人的深空夢想,開啟全新的求索之路。(記者李國利、黎云、趙葉蘋、張瑞杰、溫競華)

        (責任編輯:韓夢晨)

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