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天宮二號,歡迎“回家”|下一站,空間站
瀏覽次數:32     發布時間:2019-07-19    

(文章轉載自公眾號:中國科普博覽,作者:中國航天科普) 

    據中國載人航天工程辦公室消息,天宮二號空間實驗室已完成全部拓展試驗,計劃于本周五,即7月19日,將擇機受控離軌并再入大氣層,預計將有少量未燃燒盡的殘骸落入南太平洋預定區域

    臨別之際,就讓我們共同回憶天宮二號的飛天之旅,見證它最后的“絢爛”吧!

“二丫”和“大丫

    天宮二號,被網友們愛稱為“二丫”,是中國第一個真正意義上的空間實驗室。這么說似乎對“大丫”有失公允,我們不禁有此一問,天宮一號“大丫”是什么呢?

天宮一號目標飛行器在軌飛行示意圖
(來源:《揭秘“天宮”》)

    要搞清楚這一點,我們首先要弄明白空間實驗室是什么。空間實驗室,顧名思義是為發展空間站,從載人飛船過渡到載人航天基礎設施的實驗性航天器。也就是說,在完成了短期飛行要進行中長期飛行前,許多新技術新設備需要進行各項實驗和試驗,而空間實驗室就是為此而誕生的。

 

    “大丫”到底能不能算是空間實驗室呢?熟悉航天器的小伙伴們大概聽過,天宮一號“大丫”被稱為目標飛行器,也就是為空間交會對接試驗提供被動目標的飛行器。神舟系列飛船作為“追蹤飛行器”,入軌后會主動接近目標飛行器——“大丫”,隨后,完成空間交會對接試驗。

天宮一號對接神舟八號示意圖
(來源:《揭秘“天宮”》)

    天宮一號“大丫”與神舟八號、神舟九號、神舟十號都進行了短暫的交會對接和聯合飛行,但這些任務的主要目的都是為了掌握和鞏固空間交會對接技術,而非進行空間實驗。因此,盡管天宮一號被稱為中國首個空間實驗室,但由于它“主攻”空間交會對接,所以被稱為“目標飛行器”的時候更多。

天宮一號主體
(來源:《揭秘“天宮”》)

    “二丫”又怎么樣呢?天宮二號空間實驗室于2016年9月15日,由長征二號F運載火箭從酒泉衛星發射中心發射升空。這一天恰逢中秋佳節,中秋離家的“二丫”是在天宮一號備份目標飛行器的基礎上改進研制而成,全長10.4米,最大直徑3.35米,太陽翼翼展約18.4米,重8.6噸,設計在軌壽命2年。

天宮二號空間實驗室
(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

    “二丫”在太空有三大使命,即航天員中期駐留、推進劑在軌補加和在軌維修技術試驗。在太空中,“二丫”開展了14項科學實驗任務,這在中國載人航天歷次任務中是應用項目最多的一次。因而,天宮二號被稱為空間實驗室實至名歸。

“二丫”與“十一郎”

    2016年10月17日,“二丫”飛天后一個月,“十一郎”——神舟十一號載人飛船就“追”上了太空。與“十一郎”同上太空的還有航天員景海鵬和陳冬,這已經是航天員景海鵬第三次執行航天任務了。2016年10月19日,“二丫”與“十一郎”牽手成功,實現空間交會對接。隨后,景海鵬和陳冬入駐天宮二號空間實驗室,開始了為期30天的太空駐留生活。為了能夠讓航天員住得舒適安心,“二丫”沒少費功夫。

    我們先來看看天宮二號空間實驗室的構造。天宮二號采用兩艙構型,分為資源艙和實驗艙。資源艙是非封閉結構,為太空飛行提供能源和動力;實驗艙是密封艙,主要為航天員在太空生活提供潔凈、溫度和濕度適宜的載人環境和活動空間。

右側垂直擺放的是“資源艙”,
左面橫向擺放的是“實驗艙”
(來源:央視新聞視頻截圖)

    為了讓航天員住得更方便舒適,在實驗艙和神舟十一號飛船有限的組合體空間內,內部裝飾、艙內活動空間規劃、視覺環境與照明都十分講究,廢棄物處理、物品管理、無線視頻通話等也便捷實用。讓我們看看其中幾處頗為貼心的小細節:

1、可展開的多功能小平臺:
    這是這種小平臺首次使用在航天任務中。航天員可以用它寫字、吃飯以及做實驗,是不是很實用呢?!

2、藍牙耳機和藍牙音響:
盡管是為通信和應急配備的,但并不妨礙航天員用它們進行娛樂,聽聽歌之類的。

3、貼心內裝:
在感官上用顏色為航天員區分地板和天花板,而墻壁則使用柔和的米白色。同時,采納在柔軟內壁的“大丫”中活動過的航天員們的意見,用硬材質地板取代了地毯,使航天員在“二丫”中活動時更加省力。

4、人性化照明:
此次艙內燈光光色都采用了米黃色,亮度可手動調節,提高了采光的舒適度,同時為每個航天員都安裝了床頭燈,溫馨又溫暖。

天宮二號空間實驗室內部構造
(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

    牽手飛行期間,“二丫”中的航天員們還首次實現了中國人機協同在軌維修任務。景海鵬和陳冬通過交互軟件和數據手套,實現空間精細操作機械臂,建立了人機協同在軌維修系統,這也為未來空間站的仿人型機器人研制積累了技術基礎。

航天員進行人機協同
在軌操作機械臂維修技術實驗
(來源:央視新聞視頻截圖)

    在“二丫”與“十一郎”牽手的30天中,航天員完成了針對中長期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關技術的考核,開展了航天醫學、空間科學等實驗,驗證了在軌維修和空間站軌道交會對接等技術。2016年11月18日,神舟十一號飛船圓滿完成任務,帶著航天員景海鵬、陳冬安全回家。至此,“二丫”又完成了一項重大使命。

神舟十一號與天宮二號微博賬號互動
(來源:神舟十一號微博)

“二丫”的“快遞小哥”

    2017年4月20日,“二丫”的另一小伙伴“快遞小哥”天舟一號貨運飛船由長征七號運載火箭從海南文昌航天發射場發射升空。這位“快遞小哥”是中國的第一艘貨運飛船,全長10.6米,最大直徑3.35米,總重量有13噸,是中國目前最大、最重的航天器。

天宮二號和天舟一號
(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

    發射后兩天,天宮二號與天舟一號進行首次交會對接并組成組合體飛行。4月23日至27日,利用天宮二號與天舟一號燃料儲箱的壓力差,推進劑自動地從天舟一號被輸送到天宮二號中,成功地進行了首次推進劑的補加實驗。這不僅使天宮二號的使用壽命大大延長,而且中國也因此成為世界上第二個在太空實現了在軌推進劑補加的國家。

天宮二號(左)和天舟一號(右)
進行推進劑補加試驗
(來源:中國航天科技集團微信公眾號)


在天宮二號與天舟一號完成了第二次推進劑在軌補加試驗后,組合體分離,“快遞小哥”開始了繞飛試驗,從“二丫”的后向5千米繞飛到前向5千米,“動作”就像翩然的舞步,不僅“快遞小哥”漂亮地完成了偏航180°的轉倒飛,“二丫”也完成了180°轉正飛,兩個航天器保持著面對面互轉了半圈。

天宮二號與天舟一號
繞飛交會對接示意圖
(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

    中國進行過那么多次空間交會對接,為什么還要單獨進行這樣一次空間繞飛交會對接呢?這是因為,中國未來的空間站將由許多艙段對接組成。其中,核心艙中的節點艙負責將其他艙段塊連接到一起。而節點艙有五個對接口,分別朝向五個方向。因此,其他艙段上各個艙段就需要繞飛節點艙到各個方向,然后進行交會對接。天宮二號與天舟一號的第二次繞飛交會對接就是為此進行的試驗,鞏固了航天器多方位空間交會技術。

    第二次“分手”后,“二丫”和“快遞小哥”獨立飛行。直到9月12日,天宮二號與天舟一號順利進行了自主快速交會對接試驗,整個過程只用了6.5小時。進行自主快速交會對接試驗,不僅能夠縮短未來航天員在狹小的載人飛船中的滯留時間,節省體力和精力,還能夠更快地將科研用品,尤其是一些生物制劑等不能經歷長期運輸的貨物送達空間站,而且在突發緊急情況時,快速交會對接能夠實現快速搶修與緊急救援等工作。也就是說,Get到這項技能,太空飛行的安全舒適就更有保障了!

    天舟任務結束后,“二丫”開始了獨自漫步太空,繼續開展拓展試驗的生活。“二丫”天宮二號空間實驗室的設計壽命是2年,截至目前,它已在軌運行超過1000天,平臺及載荷功能正常、狀態良好,受控再入大氣層的各項準備工作正在穩步推進。本周五,圓滿完成預期任務和全部拓展試驗的天宮二號將擇機離軌,回歸地球。

    隨著天宮一號、天舟一號以及即將隕落的天宮二號的消逝,中國空間站將接下中國載人航天未來發展的下一棒。所以,我們不說再見,只待未來。

“歡迎回家,天宮二號。”


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