2022,天宫圆梦
2020-12-14季海
季海
巡游九天,遥看星河,一直是中华民族的梦想。随着我们国家航天科技水平和经济实力的不断提高,这个梦想正在变为现实。在这里要告诉大家一个好消息:2022年,我国自主研发的国际空间站将投入使用,中国宇航员将长期值守太空,守望苍穹。
目前,我国空间站的建设进展得怎么样了?就让我们来了解一下吧。
载人航天“三步走”
要了解我国的空间站,首先得了解我国的航天计划。
上世纪90年代初期,我国正式启动了载人航天工程,并确立了“三步走”的发展战略。哪三步呢?分别是发射载人飞船、建立空间实验室、建造空间站。
第一步是研制载人飞船,将航天员送到太空并返回。2003年10月15日,航天员杨利伟乘坐神舟五号飞船,从酒泉卫星发射中心升空,成为第一位在太空遨游的中国宇航员。在历时21小时23分、在轨运行14圈后,杨利伟成功返回地面。神舟五号的成功发射,实现了中华民族千年飞天的愿望,是中国航天事业的一座里程碑。2005年10月12日,宇航员费俊龙、聂海胜搭乘神舟六号再度出征,在太空中生活和工作了5天。至此,我国掌握了载人飞船的发射和返回技术,航天计划的第一步圆满完成。
第二步是建立空间实验室。2008年9月27日,宇航员翟志刚打开神舟七号的舱门,进行了首次太空行走,标志着我国掌握了航天员出舱活动的关键技术。在接下来的5年间,我国科学家研制出天宫一号目标飞行器,在太空中先后与神舟八号、九号、十号进行了成功对接。我国多名航天员还在天宫一号里短期驻留,完成了多项科学实验任务,为空间实验室的运行打下了良好基础。
2016年9月15日,天宫二号空间实验室在酒泉基地发射升空,这是一个能够长期在轨运行、短期载人的飞行器。在轨运行的两年多时间里,天宫二号先后与神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船对接,验证了一系列新技术。航天员景海鹏、陈东曾在天宫二号里开展了地球环境观测、空间医学试验、释放伴飞小卫星等多项科研活动,为载人航天计划第三步打下了坚实的基础。
天宫空间站长啥样
从今年开始,我国载人航天计划迈出了第三步,也就是关键的一步——建设空间站。我国的空间站又称天宫空间站,这是一个重达百吨级的大型空间系统,预计在2022年前后建成。天宫空间站的轨道高度为400至450千米,倾角42至43度,设计寿命为10年,可以长期驻留3名航天员开展科研活动。
一个空间站最重要的功能和任务,取决于它的组成机构。天宫空间站由核心舱天和号、一号实验舱问天号和二号实验舱梦天号组成,三个舱室呈“T”字形排列,核心舱居中,两个实验舱分列左右。它们功能各异,任务各不相同。
天和号核心舱全长约18.1米,最大直径约4.2米,质量约为20至22吨,分为节点舱、生活控制舱和资源舱三部分。它的主要功能是为航天员提供适宜的居住环境,支持航天员长期在轨驻留。核心舱有五个对接口,可以对接一艘货运飞船、两艘载人飞船和两个实验舱,另有一个供航天员出舱活动的出口。可以说,天和号核心舱如同人类大脑,是整个空间站管理和控制的中心。
问天号和梦天号实验舱全长均约14.4米,最大直径均约4.2米,发射质量均约20至22吨。问天号实验舱有一个小型机械臂,可以执行舱外太空任务;梦天号实验舱则包含30多个科学实验柜,主要任务是研究微重力环境下的多种科学等,例如在零重力环境下培育高纯度的蛋白质。同时,问天号和梦天号也是核心舱的备份,万一航天员在核心舱遇到意外情况,可以迅速转移到实验舱。
为了方便航天员和物资在天地间往返,科学家还改进了神舟号载人飞船和天舟号货运飞船。
据透露,我国空间站还预留了与世界各国进行合作的平台,设计了能与其他航天器对接、进行舱段级合作的接口,将为全球科学家提供科学研究和实验机会,满足空间探索及空间资源利用等科研需要,使中国载人航天发展进入探索科学前沿、造福人类社会的新阶段。
别了,国际空间站
也许有人会问,我国为什么要投入大量的人力物力建设空间站呢?这是因为空间站提供了非常有用的、地球上找不到的环境,例如失重、高真空、极冷、极热、未经过滤的太阳光,人类能在这里进行各种前沿的科学实验,可以得到许多重要的科研成果,从而带动相关产业链的发展,包括特种钢、遥感、测控、农业、生物科技、制药业等等,进一步推动科技的进步和社会的发展。
苏联是最早建立空间站的国家,从1971年开始,通过7次发射,建立了礼炮号空间站。美国当然不甘示弱,从1973年也开始建立空间站。但早期的空间站条件简陋,生活在那有诸多不便,很快就退役了。
目前正在轨道上运行的国际空间站,是由6个太空机构联合推进的国际合作计划,有美国、日本、俄罗斯、加拿大等16个国家或地区参与。国际空间站从1998年开始建设,主要部件是由各个国家分别研制的,到2010年基本建成并投入运营。这座被称为“外太空的人类城市”由13个舱室组成,重达400吨。迄今为止,已有220多名各国宇航员在这里生活和工作过,取得了一大批科学成果。
当年由于美国等极少数国家的阻挠,我国没能参与国际空间站的建设和运营,中国宇航员也从未到访过国际空间站。不过,这反而激发了中国人自力更生、奋起直追的强烈愿望。下定决心发展自己的空间站,成了中国科学家的信念和奋斗目标。
经过近30年的不懈努力,中国人即将迎来自己的空间站,而国际空间站在长期运转之后,性能不断下降,日趋老化,将于2024年退役。到那时,地球轨道上只有中国的天宫空间站在运行,西方国家却没有后续的空间站可供使用,将不得不和中国合作。目前,已有好几个国家向中国提出了合作申请。
“胖五”时刻准备着
由于天宫空间站的核心舱、实验舱重量都超过了20吨,要把这么重的“大块头”发射到太空中去,必须重新设计运载火箭。我们熟知的外号为“胖五”的长征五号运载火箭,就是为发射天宫空间站量身定做的。
从“胖五”的外形来看,它要比以往的长征系列火箭都要粗,那是為了提高火箭推力而增加了直径。另外,“胖五”还采用了多项“黑科技”,如直径5.2米的超大直径整流罩、“零窗口”发射技术、大直径箭舱分离技术、一级火箭大推力直接入轨等等。这些技术的采用,都是为了确保将空间站的各个舱段安全地发射到轨道上去。如今,“胖五”已整装待发,就等一声令下了。
天宫空间站的建成,将推动我国空间科学和航天技术的进一步发展,会诞生一大批重大科学成果,突破一大批核心关键技术,造福人类社会;同时也会促进各国之间的合作以及对太空的和平利用。就让我们拭目以待吧!