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中国空间站三舱构型 人民视觉供图 |
羊城晚报记者 李妹妍 中国空间站在轨建造即将迎来一个“大家伙”。 7月22日，中国空间站问天实验舱任务组织发射前系统间全区合练，针对问天实验舱与长征五号B遥三运载火箭组合体发射入轨阶段各项工作进行检验。目前，问天实验舱任务各系统已经做好发射前的准备工作，空间站组合体也已调整到轨道，具备与问天实验舱进行交会对接的条件。 这意味着，中国空间站即将迎来首个实验舱，这也是中国空间站首次在有航天员的状态下迎接航天器来访。 专用座驾 此次发射的问天实验舱全长17.9米，重量超过23吨，是我国现阶段最大的空间站单体舱段。将这样一个相当于六层楼高的“大家伙”送入太空，航天科技工作者们启用了“专用座驾”——长征五号B运载火箭。 公开资料显示，长征五号B运载火箭全箭高度约53米，起飞推力超过1000吨，近地轨道运载能力达到25吨，是我国目前近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭。 “一次把22吨以上的货物发射到轨道上，目前我国只有长征五号B能够实现。”长征五号运载火箭副总设计师娄路亮在“走进中国空间站”科普访谈中指出。 这将是长征五号B运载火箭的第三次发射。2020年5月5日，长征五号B首飞，将我国新一代载人飞船试验船成功送入预定轨道。2021年4月29日，长征五号B遥二运载火箭成功将天和核心舱送入预定轨道，中国空间站在轨组装建造全面展开。 “零窗口”发射 “今年进行的两个实验舱舱段发射有一大特点，它的任务是要和天和核心舱交会对接。”娄路亮指出，这对运载火箭提出了新的要求。 其中最大的挑战是“零窗口”发射。在我国以往大部分航天发射任务中，发射窗口都是在一个时间段内，但此次任务中，问天实验舱上天后要和天和核心舱进行对接，因此对发射窗口有非常严格的要求。这也是我国大推力运载火箭首次实现“零窗口”发射。 为此，火箭设计师团队对火箭发射前流程进行了优化，确保在点火之前有足够时间确认火箭的状态。娄路亮特别提醒，今年观看火箭发射时，大家可以注意点火前口令的变化，“火箭点火时的口令不再像以前那么密集了，到点火前的2.5分钟，这些口令全部都做完，等待火箭点火时刻的到来”。 同时值得一提的是，作为世界现役火箭中唯一一个“一级半”构型的运载火箭，长征五号B运载火箭在发射过程中，火箭主体不再进行多次分离，只用一级火箭和助推器就能直接入轨，实现“一步登天”。 所谓“一级半”构型，即火箭中间的主体部分是“一级”，四周的四个助推器算“半级”。据了解，长征五号B运载火箭主体部分采用了两台50吨级的液氢液氧发动机，四个助推器上总共使用了八台120吨级的液氧煤油发动机。点火之后，这些发动机能够为长征五号B火箭提供超过1000吨的起飞推力，只需400多秒就能够将空间站舱段送入预定轨道。 T字构型 “根据中国航天发展情况，（中国空间站）选择了由航天器自主交会对接完成组装。”中国载人航天工程空间站系统副总设计师侯永青在“走进中国空间站”科普访谈中表示，在设计中国空间站时，我国综合考虑当前的发射能力及后续的运营成本，最终确定了空间站由三个舱段组成，“这三个舱段组成了一个T字型结构，这个结构比较紧凑，控制稳定性比较好”。 中国空间站规划的构型总体上分为一个核心舱和两个实验舱，问天实验舱和梦天实验舱对接在天和核心舱前端球形对接端口的左右两端，组成T字构型。 天和核心舱是中国空间站的中枢，也可以说是“大脑”，用于统一控制和管理空间站组合体，为航天员提供生活和工作的场所，同时支持开展科学研究项目。 问天实验舱将是中国空间站迎来的第一个实验舱，配置了四个实验机柜，包括生命生态实验柜、生物技术实验柜、变重力科学实验柜、科学手套箱兼低温储物柜，能够支持开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的生长、发育、遗传、衰老等响应机理研究。除了用于科学实验，问天实验舱还要“兼职”天和核心舱的功能备份，当核心舱出现功能故障时，可切换至问天实验舱。 而日前在天津顺利完成正样热试验的梦天实验舱将是中国空间站迎来的第二个实验舱，配置了九个实验机柜，支持开展重力掩盖下的多相流与相变传热、基础燃烧过程、材料凝固机理等物质本质规律研究以及超冷原子物理等前沿实验研究。 太空家园 侯永青曾在央视《开讲啦》节目中提及，有一次她参加一个国际空间站的应用研讨会，希望与美国国家航空航天局的科研人员交流一下空间站机械臂的应用，却遭到对方的无视，“我当时就想，我们空间站建设只能靠自己了，否则我们是没有发言权的，我们必须自主建造自己的空间站”。 如今，在侯永青等航天科技工作者的不懈努力下，中国空间站已从关键技术验证阶段转入在轨建造阶段。 今年4月，中国载人航天工程办公室主任郝淳在介绍中国空间站建造进展情况时表示，今年共计划实施六次飞行任务，包括7月发射空间站问天实验舱、10月发射空间站梦天实验舱等。 按照空间站建造阶段的任务安排，神舟十四号飞行乘组将配合地面完成空间站组装建设工作，从单舱组合体飞行逐步建成三舱组合体飞行状态。他们还将首次进驻问天和梦天，建立载人环境，同时配合地面开展两舱组合体、三舱组合体、大小机械臂测试，气闸舱出舱相关功能测试等工作。 问天实验舱发射万事俱备，只欠东风。逐梦苍穹，属于中国人的“太空家园”渐趋完备。已“出差”一个多月的神舟十四号飞行乘组，即将进入新舱内启动生命维持系统，完成科学实验柜的组装，开展交叉科学实验。全新的太空授课也将在问天实验舱开展。
