天宫之城

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空间站完全建成标志中国由一个空间大国变成一个空间强国。

——北京大学地球与空间科学学院教授焦维新

7月25日,刚刚被发射升空的中国载人航天问天实验舱与已经在轨的天和核心舱完成了对接。航天员进入问天,民众们亲切地说,中国的航天员从此在空间站住上了“两居室”。这是中国空间站完成安装的关键一步。

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年7月22日,长征五号B运载火箭发射前48小时。在距离地表公里的近地轨道上,神舟十四号航天员乘组在紧张地忙碌着。他们在加紧转移天舟三号货运飞船的物资。

几个小时后,天舟三号会解除与空间站的连接,腾出接驳位置,等待一个重约23吨的问天实验舱的到来。

中国科学院空间应用工程与技术中心应用发展中心主任研究员张伟:

“这个实验舱包括很多功能,有睡眠区,有卫生区、航天员可以在里面生活。问天实验舱现在主要安排了四个实验柜,包括生命生态实验柜、生物技术实验柜、变重力实验柜、还有科学手套箱和低温存储柜。这四个柜子,核心主要是开展空间生命科学的一些实验,包括植物动物微生物,细胞、组织器官、各个层次的一个生命科学的研究。”

对于整个天宫空间站来说,问天实验舱算得上是一个庞然大物。它是目前世界上长度最长、直径最大的单体载人航天器。实验舱的长度达到17.9米,相当于6层楼房的高度。然而,要把这个大块头从工厂,送到太空,再组装成空间站,却一点也不容易。

问天实验舱出厂时,为了方便运输,被拆解为工作舱、气闸舱与资源舱三个独立舱段。沿途,工作人员还要确保实验舱内部温度维持在5-25度之间,湿度不超过60%。

当实验舱抵达海南文昌的发射场后,航天人员要对它展开总装、测试。这是实验舱发射前最重要的“考试”。它与天和核心舱对接后,将成为核心舱的备份航天器。也就是说,当核心舱发生故障时,航天员可以进入问天实验舱,接管空间站的管理权限,并在这里生活。

北京大学地球与空间科学学院教授焦维新:

“问天实验舱相当于核心舱的一个备份。一旦核心舱有问题了,比如受到撞击或者环境受到影响了,那么问天实验舱可以来调控整个空间站各舱的环境。甚至遇到严重的撞击没法工作了,问天实验舱可以成为一个避难所。”

问天实验舱对接后,也会为空间站增加一个独立出舱口,确保了航天员太空行走后,返回空间站的安全系数。

目前,中国的空间站建造方式采用的是组合式建造,先由运载火箭将天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱分批送入近地轨道,然后由航天员和地面系统共同完成太空组装工作。而组装所采用的交会对接技术才是空间站建设的核心。

天宫一号技术负责人时任中国航天科技集团公司杨宏:

“必须要解决交会对接技术,也就是说两个飞行器或者多个飞行器在太空当中能够自主交会和对接到一起,形成一个组合体。谁掌握了交会对接技术,也就意味着谁掌握了将来的空间站的建造技术。”

今天,交会对接技术对于中国航天人来说,早已驾轻就熟。可在10多年前,当天宫一号与神舟八号进行第一次对接时,几乎没人知道会发生怎样的结果。有人形象地描绘交会对接技术,是在用“一颗出膛子弹去亲吻另一颗飞行的子弹”。在变幻莫测的太空,没人能保障过程万无一失。

年7月25日3时13分,问天实验舱与核心舱顺利实现交会对接。从长征五号B运载火箭发射升空到交会对接完成,整个过程历时13个小时。这期间,问天实验舱在北斗卫星的导航支持下,不断追赶着核心舱的脚步。这是我国两个20吨级航天器首次在轨实现交会对接。

中国科学院空间应用工程与技术中心应用发展中心主任研究员张伟:

“实际上我觉得这次的交会对接可能比之前的还要困难。两个都是20多吨的大航天器要完成对接。对接的时间要长于上次快速交会对接的6个小时,这次大概花了13个小时,所以这两个大航天器的对接,特别是姿态的控制,还有速度的控制,相对位置的控制,这些都非常精准。可以说是比较先进的技术。”

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问天实验舱的成功对接,标志着中国天宫空间站的建设进入到全新阶段。任何先进的技术都不会是一蹴而就。每一次进步背后都有着成长的艰辛。回顾人类的太空发展历史,不难看出,中国航天人追赶世界先进水平的脚步。

年10月4日,苏联成功发射世界上第一颗人造卫星,宣告太空时代的来临。不到四年,尤里·加加林就成为进入太空的第一人。随着苏联在太空领域的进步,航天科技开始成为美苏争霸的战场。

年美国的“阿波罗十一号”成功登上月球,当阿姆斯特朗的声音被载入史册的时候,全世界都意识到太空科技将代表一个国家的绝对实力。

中国科学院科技战略咨询研究院副研究员韩淋:

“空间站的发展可追溯到美苏的登月竞赛的时期,年的时候,美国率先实现了载人登月,苏联就感受到了很大的压力,它决定放弃载人登月,而把重点转移到了可以长期的载人驻轨的大型航天器上。”

20世纪70年代,美国刚刚完成登月,就与欧洲谋划组建“太空实验室”。为了一雪前耻,苏联也在年抢先发射了人类历史上第一个太空站——“礼炮”1号。然而,由于一系列技术问题,前往“礼炮”1号的第一批航天员却在返回途中命丧太空。

而那时的中国,也提出了有关载人航天的“”工程。中国的太空计划是借助运载火箭,把航天员送到近地轨道绕轨飞行,再安全返回。但受制于技术和经济水平,这个项目很快就夭折了。就在中国的太空计划举步不前的时候,苏联早在80年代,就把第三代太空站——“和平号”送上地球轨道。

冷战结束后,俄罗斯面临严重的经济困境,不得不与欧洲商讨合作研发“和平”二号空间站的事情。当时,美国意识到这是一个将俄罗斯纳入国际空间站的好机会。俄罗斯可以利用“和平号”的技术和经验解决国际空间站所面临的难题。

中国科学院科技战略咨询研究院副研究员韩淋:

“冷战结束之后,国际局势发生了很重大的变化,美俄的关系从竞争对手变成了合作伙伴。年,美国和俄罗斯政府签署协议,双方同意在各自空间站的基础之上,联合欧洲、日本、加拿大等建设一个国际空间站。”

随着美国在航天技术领域的不断发展,中国科学家也提出了要追赶世界高新技术的呼吁,这一呼吁也促成了中国的“计划”。而航天工程正是“计划”重点


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