成功“问天”,中国人能在太空大规模做实验了

2022年07月24日 15:00 次阅读 稿源:澎湃新闻 条评论

中国首个空间站的首个实验舱“问天”成功进入轨道,中国人也即将能在太空大规模做实验了。7月24日,由航天科技集团五院抓总研制的空间站问天实验舱,在文昌航天发射场由长征五号B运载火箭托举升空,顺利进入预定轨道,太阳帆板完成一次展开,此次发射任务取得圆满成功!

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发射成功后,问天实验舱将与天和核心舱完成前向对接,完成“一”字构型。这是中国空间站首次在有人的状态下迎接航天器的来访。

据悉,问天实验舱体型巨大、功能强大、结构复杂、指标先进,在我国航天器研制历程中创下多个新记录,是中国航天奋力实现高水平自立自强取得的又一重大成就。


问天实验舱。本文图片来源:载人航天办公室问天实验舱视频截图

世界现役最大的单舱体飞行器

问天实验舱是我国空间站的首个实验舱。主要任务是具备空间站组合体统一管理和控制能力,具备与核心舱进行交会对接、转位和停泊的能力;支持航天员在轨驻留,提供专用气闸舱和应急避难场所,保证航天员安全;支持开展密封舱内、舱外科学实验和技术试验。

问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成,舱体总长17.9米,直径4.2米,发射重量达23吨。这块头和分量,堪比一辆双铰接公交车,是全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器。

澎湃新闻了解到,问天实验舱内设有3个睡眠区、1个卫生区。完成对接后,中国空间站将更加温馨舒适,而且“床位”数增加到6个。后续神舟十五号载人飞船发射后,神舟十四号、神舟十五号两个乘组、6名航天员将实现“太空会师”。空间站“满客”运行。


据悉,问天实验舱是一个集平台功能与试验载荷功能于一体的“全能型”选手。平台功能方面,问天实验舱与天和核心舱互为备份,关键平台功能一致,可以完全覆盖空间站组合体工作要求。也就是说,在天和核心舱“想休息”的时候,问天实验舱也能顶上,“带你一起飞”!问天实验舱不仅保障航天员在轨长期驻留,而且提供专用气闸舱和应急避难场所,保证航天员安全。这些让中国空间站的在轨运行风险更加可控,在轨长寿命运行更加可靠。

既然是实验舱,问天实验舱的最大特点就是能满足航天员在太空做多种实验。在试验载荷功能上,问天实验舱装载了8个实验机柜、22个舱外载荷适配器,就像是把一个大型科学实验室搬到了太空。航天员在问天实验舱工作,出了“卧室”就能“上班”。中国人也能在太空开展大规模的空间科学实验了!

国内最大面积太阳翼上天

随着更多的科学实验任务的开展,空间站载荷供电需求也成倍增加。因此,问天实验舱配置了目前国内研制的最大面积可展收柔性太阳翼,单翼全展开状态下长达27米,面积可达134平米,不管是展开面积还是供电能力,全新升级后的“翅膀”都达到了天和核心舱太阳翼的两倍之多,双翼超万瓦级的供电让空间站基本实现了“用电无忧”,这也刷新了我国航天器在轨使用太阳帆板的纪录。


据称,两个硕大的太阳帆板一起工作,将有效收集更多的太阳能,每天平均发电量超过430度,为空间站运行提供充足的能源。放在地面上,这个日发电量足够一个北京市的普通家庭用上一个半月。

除了“新面貌”令人惊艳,问天实验舱太阳翼还将以全新的“出场方式”亮相。为了避免问天实验舱与空间站组合体交会对接时产生的碰撞会对“全部张开的翅膀”带来冲击损伤,此次太阳翼的展开将分“两步走”共七个步骤进行,期间还会有一次“中场休息”,全程历时80分钟。展开、锁紧、再展开、再锁紧,凭借其“高可靠可重复展收”的硬核技术,问天实验舱太阳翼在太空中收放自如、刚柔并济,时刻确保“电力在线”。

受太阳入射角和空间站飞行姿态的影响,太阳翼的发电效率会因时段不同、姿态不同而产生相应变化。为了让“柔性翅膀”24小时不间断追踪太阳,保持最高状态的发电效率为空间站保障用电,问天实验舱首次采用太阳翼双自由度同时转动,确保每一缕阳光都垂直照射在太阳翼上。

为了实现这一技术,航天科技集团八院自主研制出我国目前设计规模最大、连续工作寿命最长、传输功率最大的大型回转运动类空间机构产品——对日定向装置,有了它的加持,空间站将实时捕捉每一道阳光,保证空间站源源不断的能量供给。

此外,空间站在轨建造完成后,天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱的尾部,天和核心舱将“专心致志”地进行空间站管理工作,而问天实验舱将成为名副其实的“主发电站”。届时,问天实验舱的3条能源母线将发挥更大的作用,为组合体源源不断地供电送能。


出舱气闸更优,舱外操作更细

在问天实验舱中,气闸舱的视觉效果十分独特,外方内圆,是空间站系统唯一一个看上去是方形的舱体。里面圆柱状的,正是航天员开展出舱活动时的“更衣间”——出舱气闸。在这里,“更衣间”的空间更大了,航天员在这里作出舱准备和舱外返回时,可以更舒展、更从容,未来将成为整个空间站系统的主要出舱通道。

出舱气闸还有一个直径达1米的大门。航天员从这里进进出出,不仅更加方便了,而且还能携带大个头的设备出舱工作,舱外工作能力大大提升。

出舱气闸的外面,是看上去像方形的外壳。这是舱外暴露实验平台,上面配置了22个标准载荷接口,其中一部分还配备了流体回路温度控制。未来十年,在空间站搭载的科学实验载荷,可以通过机械臂精准“投送”到自己对应的标准载荷接口位置,“即插即用”,不再需要航天员出舱进行人工操作了。


问天实验舱是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体,大量的舱外设施设备更好地保障了出舱活动,也为更精细的舱外操作提供了支持。

问天实验舱将在气闸舱外携带一套5米长的“小臂”。这套7自由度的机械臂小巧、精度高,“小手”方便抓中小型设备,做更为精细的操作。小臂还可以与核心舱大臂联成15米长的组合臂,开展更多的舱外操作。届时,组合臂能够在天和、问天、梦天的空间站三舱组合体之间爬行,“机甲战士”能控制的舱外范围就更大了。

在问天实验舱的舱外,还设置了2台云台灯、4台高清摄像机,能够一边打光追光、一边拍摄录制。通过它们,航天员出舱活动时,地面测控人员更清楚地看到、时刻关注到,从而为他们提供更及时的安全保障。另外,它们还能在太空中拍摄许多“壁纸大片”“唯美视频”,将美轮美奂的地球和外太空呈现在世人面前。

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