“梦天”成功与“天和”完成对接,中国空间站基本型即将在轨建造完毕
云脑智库
2022-11-09 00:00
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北京时间2022年10月31日15时37分, 中国空间站“梦天”实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭,在我国海南文昌航天发射场顺利发射升空。
“梦天”实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭顺利升空。
火箭成功把“梦天”实验舱送入太空预定轨道,之后在实验舱飞行了大约13小时后,于11月1日4时27成功与“天宫”空间站的“天和”核心舱前向端口对接。后续,将按计划实施“梦天”实验舱转位,使“梦天”实验舱与“天和”核心舱、“问天”实验舱形成空间站“T”字基本构型组合体。届时,我国第一座空间站“天宫”基本型全面建造完毕。
“梦天”实验舱与“天宫”空间站组合体交会对接示意动画。
“梦天”实验舱重约23吨,是我国空间站 T 字构型组合体的最后一个部分。
“梦天”由工作舱、货物气闸舱、载荷舱、资源舱四个舱段组成,舱体全长17.88 米,直径 4.2 米。在轨组装完成后,其将与空间站其它两舱实现控制、能源、信息、环境等功能的并网管理,共同支持空间站开展更大规模的空间研究实验和新技术试验,打造空间技术应用研究的“梦工场”。
从总体构型来看,“梦天”的“肚子”更圆,采用了独特的“套娃”设计。工作舱在最前端,通过对接机构与核心舱相连,这也是航天员舱内工作与锻炼的地方,上天时舱内装有8台科学实验柜。载荷舱与货物气闸舱则是以“双舱嵌套”的形式与工作舱相连,即在载荷舱的内部,隐藏着一个货物气闸舱。最末端的是资源舱,装有对日定向装置和大型柔性太阳翼等。
“梦天”实验舱是我国“天宫”空间站的三个舱中支持载荷能力最强的舱段,可配置13 台科学实验柜,主要面向微重力科学研究,支持流体物理、材料科学、超冷原子物理等前沿试验项目。为了最大化实现舱外试验支持能力,其舱外配置有 37个载荷安装工位,它们能为各类科学实验载荷提供机、电、信息方面的能力支持,确保它们在太空环境下开展各类实验。特别是载荷舱上配置有两块可在轨展开的暴露载荷实验平台,可进一步增强空间站的载荷支持能力。
因为任务分工和定位不同,“梦天”实验舱与“问天”实验舱有明显的不同。由于“梦天”是航天员工作的地方,所以像“问天”没有配置再生式生保系统、卧室和卫生间,但有类似健身房的划船机等航天员的抗阻锻炼设备。其上也没有小机械臂,如果需要,“问天”舱上的小机械臂可以爬到“梦天”舱上作业。
“梦天”和“问天”这两个实验舱在外形上很像,并且在舱段的组成上都有工作舱、气闸舱和资源舱,特别是它们的工作舱和资源舱的造型几乎一样。其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,在舱内均安装了多台科学实验机柜,但在开展空间科学实验方面,“梦天”和“问天”的能力和责任却各有侧重。
“梦天”和“问天”(上图)两个实验舱在外形上很像,但在开展空间科学实验方面却各有侧重。
“问天”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”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。
在外形上“梦天”和“问天”的主要不同是在工作舱与资源舱的中间部分的气闸舱上。“问天”上的人员气闸舱是“外方内圆”,即圆柱形气闸舱外有个方形的外壳(舱外暴露实验平台);而“梦天”上相同位置采用了“舱中舱”设计(气闸舱+载荷舱),所以“梦天”比“问天”多1个舱。
支持更强科学实验使命的“梦天”实验舱采用了一系列的黑科技。
例如:
●应用了别具一格的载荷自动进出舱技术,具有流程简单、对载荷支持能力强、对载荷自身要求低、可连续开展进出舱任务等特点,可减少航天员出舱和舱外航天服使用次数,有效提高空间站进行舱外载荷实(试)验的能力和效率,降低载荷进出舱成本。
●专门配置了微小飞行器在轨释放机构,在载荷转移机构与机械臂的配合下,能够满足百千克级微小飞行器或者多个规格立方星的在轨释放需求,解决微卫星和立方星低成本进入太空的问题,从而能进一步增强空间站的综合应用效益。
●搭载了真实感爆棚的图像体系;其话音设备配备了12个软件,可实时处理 30 路链路数据,构建了灵活性超强 10的话音网络;三舱合一后,使得空间站的高通设备增加到了3台,从单打独斗变为互为备份再到“铁三角队形”。空间站的数据处理和传输能力将再度提高。
●装有与“问天”实验舱相同配置的大型柔性太阳翼,单翼长达27 米、可展开面积138平方米,单个功率高达18千瓦。我国空间站基本构型组装完成后,整个空间站柔性太阳翼面积超过700平方米,日发电量可达近1000度,相当于一个普通家庭近半年的用电量,让中国空间站彻底实现能源自由。
实验舱的柔性太阳翼的发电量将使空间站实现能源自由。
●应用了 X 射线透射成像系统,作为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 X 射线透射成像原理进行实验的科学装置,在资源与空间受限的情况下实现了 X 射线的完全屏蔽,是具有历史意义的科学装置。
●在“梦天”的I、III 象限均配置了有源驱动展开式暴露平台,在III象限增配了固定式暴露平台,可为中小型标准载荷提供机、电、热、信息等支持。
另外还有对日定向装置、天地一体化通信网络、在轨以太网技术、 仿真体系建设、对接转位技术等一系列先进技术。
随着“梦天”试验舱的对接成功,“天宫”空间站基本型即将在轨全面建造完毕,即将迈入下一段征程。目前,有关方面正在制定中国空间站交会对接以及载荷装载等合作标准,后续有望将这些标准面向全球发布。未来,国外的航天器或者实验载荷,如果想与中国空间站开展合作,只要按照我国的标准来设计接口装置,确保它们航天器的安全性满足我国的要求,中国空间站始终都会是开放的平台。
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