2022-07-26 15:31:01
在北京航天飛行控制中心的大屏幕上看到,陳冬、劉洋、蔡旭哲三名航天員正在忙碌的工作。可能有細(xì)心的觀眾看出來,他們工作的環(huán)境跟以前不太一樣,他們現(xiàn)在的位置是今天凌晨才剛剛和天和核心艙成功對接的問天實(shí)驗(yàn)艙,此刻,正在安裝無線發(fā)射裝置。
從昨天下午的成功發(fā)射,到今天的完美對接,問天實(shí)驗(yàn)艙的到來,不僅為航天員們提供了更大的在軌工作、生活空間,也標(biāo)志著中國空間站和國家太空實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)向前邁出了關(guān)鍵一步。
7月25日上午3時(shí)左右,搭乘長征5B火箭順利升空的中國空間站問天實(shí)驗(yàn)艙經(jīng)過13個(gè)小時(shí)的在軌飛行后,追上了天和核心艙組合體。
以往,中國航天員進(jìn)入太空都是“艙等人”,航天器在軌等待航天員的到訪。問天艙此次入軌對接,是中國航天員第一次在太空經(jīng)歷“人等艙”,而且等來的還是質(zhì)量超過20噸的大家伙,對接難度前所未有。
另一個(gè)比較緊張的因素來自問天艙的太陽翼。與核心艙一樣,問天艙的太陽翼也是由我國自行研制的柔性材料制成。為了保證空間站建成后有足夠的能源供應(yīng),問天艙自帶的太陽翼全部展開后長達(dá)55米,相當(dāng)于20層樓的高度。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)GNC分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師 張軍:會(huì)晃,交會(huì)對接的對接精度和穩(wěn)定度指標(biāo)要求比較高,一旦全部展開,震動(dòng)非常大,會(huì)把指標(biāo)破壞了。所以在入軌的時(shí)候,第一次是處在半展開的狀態(tài),形成組合體之后做一個(gè)二次展開。
“問天”“天和”成功牽手后七個(gè)小時(shí),三名航天員進(jìn)入了問天實(shí)驗(yàn)艙。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 李喆:問天艙大概不到18米,相比核心艙從長度上來講稍微長點(diǎn),跟核心艙形成組合體,活動(dòng)空間從一個(gè)大開間變成兩個(gè)大開間。
從外形上看,問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙明顯不同。問天艙主要分為三個(gè)部分:工作艙、氣閘艙和資源艙。航天員主要的活動(dòng)空間主要是圓柱體結(jié)構(gòu)的工作艙和旁邊的氣閘艙??臻g最大的工作艙,聽名字是航天員們工作的地方,但其實(shí)也是他們在太空的第二個(gè)休息區(qū)。
航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 李喆:有三個(gè)睡眠區(qū),只不過是豎著的,但是在軌是沒有橫豎概念的,所以對航天員在軌使用來說效果是一樣的。也有一個(gè)衛(wèi)生區(qū),跟核心艙是一比一備份的。
氣閘艙有什么作用呢?在此之前,神舟十二號(hào)和神舟十三號(hào)兩個(gè)飛行乘組的航天員在出艙時(shí),都是從天和核心艙的節(jié)點(diǎn)艙進(jìn)出,但這里并不是今后航天員們出入空間站的主要通道。問天艙發(fā)射后,這個(gè)氣閘艙將承擔(dān)這一功能。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體研究室主任 王為:因?yàn)楣?jié)點(diǎn)艙是空間站的樞紐,萬一出現(xiàn)了故障,沒辦法密封了,整個(gè)空間站的連通性就全部被破壞了。所以一開始在問天實(shí)驗(yàn)艙上,就設(shè)計(jì)了專用的出艙口,一旦“問天”對上以后,主要就從這個(gè)專用出艙口出艙,用核心艙節(jié)點(diǎn)艙來做出艙口,就能起備份的作用。
讓不同功能實(shí)現(xiàn)“備份”,是航天工程保證系統(tǒng)的安全性和可靠性最重要的手段。問天艙的升空,除了給航天員們的生活工作提供更多支持和備份以外,更重要的是,它與天和核心艙一樣,在飛行控制、載人環(huán)境、能源管理、信息管理等方面具有完備的功能。如果說核心艙是中國空間站的最強(qiáng)大腦,問天實(shí)驗(yàn)艙就是時(shí)刻可以接班的“備用大腦”。
航天科技集團(tuán)五院空間站總體研究室主任 王為:研制人員比較擔(dān)心核心艙單艙飛行的階段,因?yàn)樗鼪]有備份,就這一個(gè)艙,現(xiàn)在飛行表現(xiàn)非常優(yōu)異,“問天”上去以后就能起核心艙的備份作用。所以即使有些風(fēng)吹草動(dòng),我們心里也會(huì)更有底,整個(gè)可靠性會(huì)更高。
科學(xué)實(shí)驗(yàn)是問天實(shí)驗(yàn)艙升空的主要目的。實(shí)驗(yàn)艙里究竟要做哪些研究呢?在中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心,記者看到了承擔(dān)國家太空實(shí)驗(yàn)室里的各類實(shí)驗(yàn)的機(jī)柜設(shè)計(jì)。
中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任 張偉:問天艙實(shí)際上是真正第一個(gè)實(shí)驗(yàn)艙,包括生命生態(tài)、生物技術(shù)、混變重力還有手套箱這四個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜,問天艙發(fā)射成功以后將可以支持開展大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)了。
這一次,問天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的四個(gè)實(shí)驗(yàn)柜,主要開展的都是面向空間生命科學(xué)的研究。在生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜里,兩種植物將是最早開始實(shí)驗(yàn)的對象。
中科院上海技物所空間生命科學(xué)儀器團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 張濤:科學(xué)的目標(biāo)是希望在微重力環(huán)境條件下,從種子長成幼苗,到長成植株,最后開花結(jié)籽,在天上是微重力,可能還有輻射,地面沒有這些因素,生長的周期、結(jié)果,甚至開花的周期,結(jié)籽的情況都會(huì)有差異,從過程來說,對科學(xué)研究是很有價(jià)值的。
此次升空的水稻,是中國農(nóng)科院專門培育的一個(gè)矮稈水稻品種“小薇”,和傳統(tǒng)的水稻相比,它的身形更適合在空間站種植。
中國科學(xué)院院士、中國農(nóng)科院作科所所長 錢前:它矮小,大概有20公分,最高到30公分,最早是為了理論研究,讓大家能在任何地方都能種。我們渴望它成功,到太空以后就開始生根發(fā)芽,逐漸全生命周期都能夠?qū)崿F(xiàn)。
如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果順利的話,這一次,在空間站值班的航天員可能還要時(shí)不時(shí)抽身干點(diǎn)農(nóng)活,在太空里種上幾茬水稻。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員 倉懷興:把植物在空間相關(guān)規(guī)律研究透徹以后,可以進(jìn)一步培育適合在空間種植生長的糧食作物。未來不管是月球,甚至移民火星,將來到火星去進(jìn)行糧食作物的種植,都是非常有意義的。
在問天艙里,僅僅這一個(gè)生命生態(tài)實(shí)驗(yàn)柜,就可以提供五種實(shí)驗(yàn)平臺(tái),每一個(gè)平臺(tái)里還可以有多種實(shí)驗(yàn)對象。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員 倉懷興:可以開展斑馬魚和金魚藻,兩種生物構(gòu)成一個(gè)非常迷你型的小生態(tài)單元研究。還有一個(gè)項(xiàng)目,要在上面進(jìn)行肺細(xì)胞的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),有可能天上輻射因素會(huì)使肺細(xì)胞產(chǎn)生變化,最后演變成腫瘤細(xì)胞,從細(xì)胞層面來說就是得了癌癥了,研究這個(gè)也是非常有意義的。
除了生命科學(xué)專用的實(shí)驗(yàn)柜以外,此次升空的還有一些提供特殊研究條件的“公共”實(shí)驗(yàn)柜,包括變重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)柜和科學(xué)手套箱與低溫存儲(chǔ)柜,他們能夠?yàn)樘湛茖W(xué)實(shí)驗(yàn)提供更細(xì)致的實(shí)驗(yàn)條件。
除了艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)柜以外,在艙外還布置了許多空間暴露平臺(tái),供科學(xué)家在更開放的宇宙環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)。目前整個(gè)空間站已經(jīng)規(guī)劃了近千個(gè)科學(xué)研究項(xiàng)目滾動(dòng)開展。
中國載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總師、中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心集成技術(shù)中心主任 王珂:在天宮一號(hào)的時(shí)候,目標(biāo)飛行器有一個(gè)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn),當(dāng)時(shí)花了好幾十公斤的代價(jià),整個(gè)任務(wù)不到五百公斤,它就占了將近十分之一,只有一個(gè)植株?,F(xiàn)在放到空間站怎么做呢?只需要把這個(gè)植物生長的單元帶上去就行了,只幾公斤的代價(jià)就可以了,光照、環(huán)境控制、數(shù)據(jù)處理,這一系列我們實(shí)驗(yàn)柜全部提供,這一個(gè)柜就相當(dāng)于一個(gè)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室,一個(gè)實(shí)驗(yàn)柜可以滾動(dòng)支持幾百項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
為了讓航天員能夠高效完成這些任務(wù),中國空間站在地面搭建了有效載荷運(yùn)行管理中心,設(shè)計(jì)太空實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家可以通過空間站下傳的視頻等信息,實(shí)時(shí)監(jiān)看設(shè)備調(diào)試、實(shí)時(shí)操作進(jìn)度,在線為航天員提供指導(dǎo)。
中科院空間應(yīng)用中心研究員 郭麗麗:我們叫遙科學(xué),或者叫遙操作,現(xiàn)在用得比較好是通過中繼衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)上下行網(wǎng)絡(luò)通行過程,實(shí)時(shí)地能看到實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況,去發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)象,及時(shí)調(diào)整策略、方案或者是參數(shù),獲得更好的成果。
而對神十四航天員來說,國家太空實(shí)驗(yàn)室建造的任務(wù)也還未結(jié)束。3個(gè)月后,第二個(gè)實(shí)驗(yàn)艙夢天實(shí)驗(yàn)艙也發(fā)射在即。夢天艙到位后,國家太空實(shí)驗(yàn)室的科研能力也將再次大幅提升。
中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心應(yīng)用發(fā)展中心主任 張偉:我們期待能在太空生出第一只小鼠,太空生命孕育,希望能制備出一大批新材料,解決國家的需求,同時(shí)未來空間天文觀測,希望在宇宙起源與演化這些重大問題上提出新的發(fā)現(xiàn)或者揭示新的規(guī)律。
6月份神舟十四號(hào)乘組出發(fā)時(shí),大家都說這是任務(wù)最重的一個(gè)乘組,現(xiàn)在看來確實(shí)如此。今天凌晨3點(diǎn)半交會(huì)對接結(jié)束,航天員8點(diǎn)就開始一天的工作,有大量狀態(tài)要設(shè)置、測試要展開,艙內(nèi)的貨包隨后要拆包、設(shè)備要安裝,工作安排得滿滿當(dāng)當(dāng)。收拾停當(dāng)后馬上還要進(jìn)行一系列的太空實(shí)驗(yàn),還要開展出艙活動(dòng)。
“問天”小伙伴來了,再過幾個(gè)月,“夢天”小伙伴也即將前往太空,我們共同期待三艙會(huì)合中國空間站基本建成的那一天。