图:10月31日,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,在文昌航天发射场准时点火发射,约8分锺后,梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务圆满成功。\新华社
2022年10月31日15时37分,搭载梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,在文昌航天发射场准时点火发射,约8分锺后梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。梦天实验舱是中国空间站的第二个科学实验舱,是空间站T字构型组合体的最后一个部分。梦天舱与天和及问天两舱合体,筑家太空,共同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“梦工场”。梦天舱还配有百公斤级微小飞行器在轨释放弹射机构,并可为多个规格的立方星等科研利器提供“VIP包厢”,化身近地轨道“母港”。
梦天实验舱由工作舱、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,发射质量约23吨。此次梦天实验舱与天和核心舱的前向对接口交会对接,依然采取与问天实验舱相似的半自主快速交会对接方式,在发射入轨后首先进行中继天线、太阳能帆板的展开,随后进入快速交会对接程序。
健身房上新 划船抗阻锻炼
专家表示,梦天实验舱与空间站组合体对接、转位后完成并网和转组合体停靠等一系列平台设置,将迎来航天员的进驻,正式投入使用。梦天舱转位过程将分成5个阶段,完成后,神舟十四号航天员将进驻梦天实验舱,中国空间站也将正式完成T字构型组合体设置。
从总体构型来看,梦天舱的肚子更圆,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,主要是航天员舱内工作与锻炼的地方,也是舱内科学试验机柜安装的地方。在载荷舱的内部隐藏着一个货物气闸舱,主打货物出舱专用通道。最前端的是资源舱,也是对日定向装置和柔性太阳翼等安装的地方。
梦天舱与天和核心舱、问天舱的任务分工和定位不同。从对人的支持来讲,梦天实验舱是航天员工作的地方,因此没有配置类似“天和”“问天”舱的再生生保以及睡眠区、卫生区。三个舱段均配置有航天员的锻炼设备,梦天舱配置的是抗阻锻炼设备,类似健身房的划船机。
可弹射百公斤级微卫星
梦天舱上专门配置有微小飞行器在轨释放机构,可为立方星、微卫星等实现“太空旅游”提供“VIP包厢”。立方星是广泛用于大学开展航天科学研究与教育的小卫星,具有成本低、功能密度大、研制周期短、入轨快的特点,通过组网形成星座,可实现对海洋、大气环境、船舶、航空飞行器等的监测。通常情况下,梦天舱的释放机构以组件形式收纳在舱内,当需要执行释放小卫星任务时,航天员可以按照立方星的规格进行在轨组装。“包厢”单次最大载客量为36U立方星或百公斤级微卫星(1U的体积是10cm×10cm×10cm)。立方星安装完成后,“包厢”搭乘载荷转移机构转移到舱外。随后,舱外机械臂抓取释放机构,并调整释放机构的姿态,当转移到立方星或微卫星的发射方向时,释放机构就像弹弓一样,把小卫星依次以规定的速度弹射出去。梦天舱将成为立方星、微卫星最前沿的出发地,解决微卫星和立方星低成本进入太空的问题。
话你知 | ±2.5分钟窗口 应变有Plan B
点火阶段,型号队伍对长五B火箭发射前10分锺的发射流程进行了优化,为突发情况留出决策、处置的时间。长五B还应用起飞时间修正技术,让火箭的控制系统可以自动计算偏差、调整目标轨道,最大修正时间为2.5分钟。
“即使火箭没能完全按照预定窗口发射,只要在2.5分锺这个窗口时间里,都能通过后期的轨道修正精准完成入轨和交会对接。”航天科技集团一院长征五号B运载火箭副总师娄路亮说。
三舱段命名 蕴含“中国式浪漫”
天和:
“天和”一词最早出自《庄子.知北游》中:“若正汝形,一汝视,天和将至”。“天”与“和”相结合,其实就是古人所讲的“天人合一”,包涵天地自然与人类和谐相处之义,充分彰显了中国和平利用太空,造福全人类的先进理念。
问天:
古人问天,充满了对历史兴亡和人生际遇的慨叹。今人问天,彰显了探索浩瀚宇宙,建设航天强国的攀登精神。一切的问题,不是归于回答,而是归于求索,等待我们一步一个脚印地去发现。
梦天:
“梦天”一词,源于唐朝李贺的诗作《梦天》,全诗写诗人梦游月宫下望人间,充满了浪漫的奇特想像。而今日,中华儿女探索太空不再只是梦想,正是一代代航天人对于“飞天”的不懈追求,才有了诗意与科技的伟大结合。
辟2.5分钟发射窗口 锁定“梦天之吻”
图:研制团队部分成员与梦天实验舱合影。
据介绍,此次发射过程中,长五B火箭为梦天实验舱提供了精细化服务,对标发射可靠性要求高、入轨精度要求高、运载能力要求高等任务特点,圆满完成发射,为中国航天定格梦天之吻。
长五火箭副总设计师黄兵介绍,为满足空间站大舱段发射任务要求,长五B火箭突破了多项关键技术,其中包括20.5米国内最大整流罩分离技术、4.1米大直径舱箭连接分离技术、大推力直接入轨偏差精确控制技术等,并将发射窗口由“零窗口”拓展为±2.5分锺的“窄窗口”。设计团队开展了适应发射要求的射前流程优化改进,可以有充足时间来应对可能出现的问题。
在梦天舱奔赴空间站的旅程中,长五 B 火箭提供了诸多服务和保护。据介绍,长五B火箭拥有目前中国最长最大的整流罩,整流罩长度达到20.5米、直径5.2米,容积超过345立方米。面对火箭飞行过程非常恶劣的热学环境、力学环境和噪声环境,整流罩从内到外重重防护,梦天舱几乎感受不到气动加热引起的温度升高。
作为参与载人航天工程的长征火箭“三勇士”之一,长五B火箭是目前世界在役火箭中唯一一级半直接入轨的火箭。据了解,长五B后续还将承担中国第一个大型空间巡天望远镜发射任务。
规划40项尖端科研 精确检验相对论
图:市民游客早早来到海边,静待火箭升空。\视频截图
梦天舱是空间站三舱中支持载荷能力最强的舱段,配有13个标准载荷机柜,主要面向微重力科学研究,可支持流体物理、材料科学、超冷原子物理等试验项目,堪称天宫“梦工场”。据介绍,梦天舱科学实验柜将开展大规模、多学科领域的基础研究及重点科学前沿探索,目前已规划约40项,将持续在轨开展。
中国科学院攻关研制了超冷原子物理实验柜、高精度时频实验柜(Ⅰ、Ⅱ)、高温材料科学实验柜、两相系统实验柜、流体物理实验柜、燃烧科学实验柜、在线维修装调实验柜等8台科学实验柜,支持微重力基础物理、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧科学等学科领域科学和应用研究。
超冷原子物理实验柜主要利用空间微重力环境条件,建立具有超低温、大尺度、高质量、适合精密测量的玻色─爱因斯坦凝聚态(BEC)工作物质的开放实验系统,开展前沿基础物理研究。
高精度时频实验柜主要通过不同特性原子锺组合,在空间站构建超高精度时间频率产生和运行的系统,通过站内、地面、空地原子锺之间的时间频率的精密比对测量,可精密测量引力红移、精密探测精细结构常数变化及光速不变性等,精确检验相对论等基础理论。