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天宫二号,欢迎“回家”|下一站,空间站
浏览次数:23     发布时间:2019-07-19    

(文章转载自公众号:中国科普博览,作者:中国航天科普) 

    据中国载人航天工程办公室消息,天宫二号空间实验室已完成全部拓展试验,计划于本周五,即7月19日,将择机受控离轨并再入大气层,预计将有少量未燃烧尽的残骸落入南太平洋预定区域

    临别之际,就让我们共同回忆天宫二号的飞天之旅,见证它最后的“绚烂”吧!

“二丫”和“大丫

    天宫二号,被网友们爱称为“二丫”,是中国第一个真正意义上的空间实验室。这么说似乎对“大丫”有失公允,我们不禁有此一问,天宫一号“大丫”是什么呢?

天宫一号目标飞行器在轨飞行示意图
(来源:《揭秘“天宫”》)

    要搞清楚这一点,我们首先要弄明白空间实验室是什么。空间实验室,顾名思义是为发展空间站,从载人飞船过渡到载人航天基础设施的实验性航天器。也就是说,在完成了短期飞行要进行中长期飞行前,许多新技术新设备需要进行各项实验和试验,而空间实验室就是为此而诞生的。

 

    “大丫”到底能不能算是空间实验室呢?熟悉航天器的小伙伴们大概听过,天宫一号“大丫”被称为目标飞行器,也就是为空间交会对接试验提供被动目标的飞行器。神舟系列飞船作为“追踪飞行器”,入轨后会主动接近目标飞行器——“大丫”,随后,完成空间交会对接试验。

天宫一号对接神舟八号示意图
(来源:《揭秘“天宫”》)

    天宫一号“大丫”与神舟八号、神舟九号、神舟十号都进行了短暂的交会对接和联合飞行,但这些任务的主要目的都是为了掌握和巩固空间交会对接技术,而非进行空间实验。因此,尽管天宫一号被称为中国首个空间实验室,但由于它“主攻”空间交会对接,所以被称为“目标飞行器”的时候更多。

天宫一号主体
(来源:《揭秘“天宫”》)

    “二丫”又怎么样呢?天宫二号空间实验室于2016年9月15日,由长征二号F运载火箭从酒泉卫星发射中心发射升空。这一天恰逢中秋佳节,中秋离家的“二丫”是在天宫一号备份目标飞行器的基础上改进研制而成,全长10.4米,最大直径3.35米,太阳翼翼展约18.4米,重8.6吨,设计在轨寿命2年。

天宫二号空间实验室
(来源:中国航天科技集团微信公众号)

    “二丫”在太空有三大使命,即航天员中期驻留、推进剂在轨补加和在轨维修技术试验。在太空中,“二丫”开展了14项科学实验任务,这在中国载人航天历次任务中是应用项目最多的一次。因而,天宫二号被称为空间实验室实至名归。

“二丫”与“十一郎”

    2016年10月17日,“二丫”飞天后一个月,“十一郎”——神舟十一号载人飞船就“追”上了太空。与“十一郎”同上太空的还有航天员景海鹏和陈冬,这已经是航天员景海鹏第三次执行航天任务了。2016年10月19日,“二丫”与“十一郎”牵手成功,实现空间交会对接。随后,景海鹏和陈冬入驻天宫二号空间实验室,开始了为期30天的太空驻留生活。为了能够让航天员住得舒适安心,“二丫”没少费功夫。

    我们先来看看天宫二号空间实验室的构造。天宫二号采用两舱构型,分为资源舱和实验舱。资源舱是非封闭结构,为太空飞行提供能源和动力;实验舱是密封舱,主要为航天员在太空生活提供洁净、温度和湿度适宜的载人环境和活动空间。

右侧垂直摆放的是“资源舱”,
左面横向摆放的是“实验舱”
(来源:央视新闻视频截图)

    为了让航天员住得更方便舒适,在实验舱和神舟十一号飞船有限的组合体空间内,内部装饰、舱内活动空间规划、视觉环境与照明都十分讲究,废弃物处理、物品管理、无线视频通话等也便捷实用。让我们看看其中几处颇为贴心的小细节:

1、可展开的多功能小平台:
    这是这种小平台首次使用在航天任务中。航天员可以用它写字、吃饭以及做实验,是不是很实用呢?!

2、蓝牙耳机和蓝牙音响:
尽管是为通信和应急配备的,但并不妨碍航天员用它们进行娱乐,听听歌之类的。

3、贴心内装:
在感官上用颜色为航天员区分地板和天花板,而墙壁则使用柔和的米白色。同时,采纳在柔软内壁的“大丫”中活动过的航天员们的意见,用硬材质地板取代了地毯,使航天员在“二丫”中活动时更加省力。

4、人性化照明:
此次舱内灯光光色都采用了米黄色,亮度可手动调节,提高了采光的舒适度,同时为每个航天员都安装了床头灯,温馨又温暖。

天宫二号空间实验室内部构造
(来源:中国航天科技集团微信公众号)

    牵手飞行期间,“二丫”中的航天员们还首次实现了中国人机协同在轨维修任务。景海鹏和陈冬通过交互软件和数据手套,实现空间精细操作机械臂,建立了人机协同在轨维修系统,这也为未来空间站的仿人型机器人研制积累了技术基础。

航天员进行人机协同
在轨操作机械臂维修技术实验
(来源:央视新闻视频截图)

    在“二丫”与“十一郎”牵手的30天中,航天员完成了针对中长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术的考核,开展了航天医学、空间科学等实验,验证了在轨维修和空间站轨道交会对接等技术。2016年11月18日,神舟十一号飞船圆满完成任务,带着航天员景海鹏、陈冬安全回家。至此,“二丫”又完成了一项重大使命。

神舟十一号与天宫二号微博账号互动
(来源:神舟十一号微博)

“二丫”的“快递小哥”

    2017年4月20日,“二丫”的另一小伙伴“快递小哥”天舟一号货运飞船由长征七号运载火箭从海南文昌航天发射场发射升空。这位“快递小哥”是中国的第一艘货运飞船,全长10.6米,最大直径3.35米,总重量有13吨,是中国目前最大、最重的航天器。

天宫二号和天舟一号
(来源:中国航天科技集团微信公众号)

    发射后两天,天宫二号与天舟一号进行首次交会对接并组成组合体飞行。4月23日至27日,利用天宫二号与天舟一号燃料储箱的压力差,推进剂自动地从天舟一号被输送到天宫二号中,成功地进行了首次推进剂的补加实验。这不仅使天宫二号的使用寿命大大延长,而且中国也因此成为世界上第二个在太空实现了在轨推进剂补加的国家。

天宫二号(左)和天舟一号(右)
进行推进剂补加试验
(来源:中国航天科技集团微信公众号)


在天宫二号与天舟一号完成了第二次推进剂在轨补加试验后,组合体分离,“快递小哥”开始了绕飞试验,从“二丫”的后向5千米绕飞到前向5千米,“动作”就像翩然的舞步,不仅“快递小哥”漂亮地完成了偏航180°的转倒飞,“二丫”也完成了180°转正飞,两个航天器保持着面对面互转了半圈。

天宫二号与天舟一号
绕飞交会对接示意图
(来源:中国航天科技集团微信公众号)

    中国进行过那么多次空间交会对接,为什么还要单独进行这样一次空间绕飞交会对接呢?这是因为,中国未来的空间站将由许多舱段对接组成。其中,核心舱中的节点舱负责将其他舱段块连接到一起。而节点舱有五个对接口,分别朝向五个方向。因此,其他舱段上各个舱段就需要绕飞节点舱到各个方向,然后进行交会对接。天宫二号与天舟一号的第二次绕飞交会对接就是为此进行的试验,巩固了航天器多方位空间交会技术。

    第二次“分手”后,“二丫”和“快递小哥”独立飞行。直到9月12日,天宫二号与天舟一号顺利进行了自主快速交会对接试验,整个过程只用了6.5小时。进行自主快速交会对接试验,不仅能够缩短未来航天员在狭小的载人飞船中的滞留时间,节省体力和精力,还能够更快地将科研用品,尤其是一些生物制剂等不能经历长期运输的货物送达空间站,而且在突发紧急情况时,快速交会对接能够实现快速抢修与紧急救援等工作。也就是说,Get到这项技能,太空飞行的安全舒适就更有保障了!

    天舟任务结束后,“二丫”开始了独自漫步太空,继续开展拓展试验的生活。“二丫”天宫二号空间实验室的设计寿命是2年,截至目前,它已在轨运行超过1000天,平台及载荷功能正常、状态良好,受控再入大气层的各项准备工作正在稳步推进。本周五,圆满完成预期任务和全部拓展试验的天宫二号将择机离轨,回归地球。

    随着天宫一号、天舟一号以及即将陨落的天宫二号的消逝,中国空间站将接下中国载人航天未来发展的下一棒。所以,我们不说再见,只待未来。

“欢迎回家,天宫二号。”


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