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关于“天宫二号”,你想知道的都在这儿了!

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即将发射的“天宫二号”成为万众瞩目的焦点。“天宫二号”为什么要上天?带了什么上天?上天要干嘛?……一起揭开“天宫二号”的神秘面纱。

“天宫二号”是怎么上天的?

; ; ; ; “ 天宫二”号空间实验室采用实验舱和资源舱两舱构型,全长10.4米,舱体最大直径3.35米,起飞质量8.6吨,设计在轨寿命2年。“天宫二号”由长征二号F T2火箭在酒泉卫星发射中心发射。

  准备转场中的长征火箭。(图片来源:中国运载火箭技术研究院、中国航天科技集团第五研究院)

“天宫二号”空间实验室,起飞后约10分钟器箭分离,进入近地点200公里、远地点350公里的初始轨道,之后变轨进入高度约393公里的轨道,进行在轨测试。

10月中旬,神舟十一号载人飞船也在这里发射,入轨后经变轨调相,与“天宫二号”在高度为393公里的近圆对接轨道交会对接构成组合体,航天员进入“天宫二号”,开展空间科学实验和技术试验。组合体运行第30天,神舟十一号与“天宫二号”分离,航天员乘返回舱返回四子王旗主着陆场。“天宫二号”继续在轨飞行。

  准备转场中的长征火箭。(图片来源:中国运载火箭技术研究院、中国航天科技集团第五研究院)

天舟一号货运飞船在文昌发射场发射,入轨后经变轨调相,与“天宫二号”交会对接构成组合体,进行推进剂补加试验等。天舟一号完成组合体停靠任务后与“天宫二号”分离,开展搭载载荷试验。“天宫二号”继续在轨飞行,开展空间科学实验与技术试验。

天宫二号模拟图。

天宫二号模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

“天宫二号”有啥任务?

据中国载人航天工程新闻发言人武平介绍,发射天宫二号空间实验室,主要目的是接受神舟十一号载人飞船的访问,完成航天员中期驻留,考核面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技术;接受天舟一号货运飞船的访问,考核验证推进剂在轨补加技术;开展航天医学、空间科学实验和空间应用技术,以及在轨维修和空间站技术验证等试验。

宇航员在“天宫二号”内的模拟图。 宇航员在“天宫二号”内的模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

那么,它与“天宫一号”是什么关系?“天宫一号”主要是作为目标飞行器,完成了自主和手控交会对接任务。天宫二号是我国载人航天工程二步二阶段的首发飞行器,作为一个真正意义上的空间实验室,它将与神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船交会对接,并开展航天人员中期驻留、在轨维修技术试验、推进剂在轨补加等高大上的任务。为建造空间站打好前战,积累关键技术。

同天宫一号与神舟十号载人飞行任务相比,天宫二号与神舟十一号载人飞行任务具有哪些特点?武平介绍,第一,这是最接近未来我国空间站轨道要求的一次载人飞行任务。第二,这是目前我国空间应用项目最多的一次载人飞行任务。第三,这是我国持续时间最长的一次载人飞行任务。

火箭发射模拟图。

  火箭发射模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

“天宫二号”里面是什么样子?

不少小伙伴一定好奇,“天宫二号”到底是什么样子的?

中国航天科技集团公司第五研究院“天宫二号”总设计师朱枞鹏说,“天宫二号”空间实验室,是在“天宫一号”目标飞行器的基础上研制的航天器,外形完全相同,但却将承担不同任务。从“天宫二号”任务开始,我国载人航天工程就进入空间应用发展阶段。

“就像过去是在修房子,房子修好后,就需要来用这个房子。”朱枞鹏形象比喻。

; ; ; ; 既然房子修好了,小伙伴们是不是很想知道这个天上的房子里都有啥?“天宫二号”在做热试验准备。

  “天宫二号”在做热试验准备。(图片来源:中国运载火箭技术研究院、中国航天科技集团第五研究院)

据朱枞鹏介绍,“天宫二号”搭载了有效载荷51件,有机械臂、空间冷原子钟、高等植物培养箱、伴随卫星、紫外临边成像光谱仪等。这些载荷涉及微重力基础物理、微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学等10多项空间科学和应用任务。

天宫二号空间实验室搭载的若干科学实验设备。

天宫二号空间实验室搭载的若干科学实验设备。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

是不是感觉有点懵,没关系,我们挑几个专家为你详细解释。

比如,机械臂。舱内机械臂的灵巧手,跟人的手类似。可以用来做一些简单的维修工作,比如拧螺丝,拆设备。当然,未来的舱外机械臂用途更多,可以为空间站做舱外维修工作。

比如,“天宫二号”高等植物培养箱。培养箱相当于迷你版太空温室,用于培育水稻和拟南芥。通过试验,最终目的是在空间种庄稼,为航天员长期空间生活提供补给。

; ; ; ; 比如,空间冷原子钟。利用“天空二号”里的微重力条件,这台冷原子钟的稳定度将高达10的负16次方,可以将航天器自主授时精度提高两个数量级,能大幅提高如北斗卫星定位系统的导航精度。冷原子钟模拟图。

  冷原子钟模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

再比如……

除了这么多不明觉厉的仪器,“天宫二号”里面还有什么接地气的家具呢?

当然有!“天宫二号”里面为航天员准备了跑步机、健身车、折叠多功能桌、冰箱……

跑步机?健身车?在微重力环境下,人都是漂浮的,怎么能够跑步呢?不用担心,细心的设计人员早就做好了解决方案。

太空跑步机上有一根特殊的橡皮带,航天员站在跑步机上,把橡皮带像背书包一样背在肩上,有弹性的带子会将人勒住,人就不会飘起来,腿部也会感到力量。是不是很有创意?

伴随卫星模拟图。

  伴随卫星模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

宫二号”上的“衣食住行”

不久之后,两名航天员将以地球“来客”的身份造访此前以无人状态来到太空的天宫二号。在接下来的30天里,“天宫二号”如何保障航天员的衣食住行?朱枞鹏对此进行解读。

衣——“天宫二号”为航天员准备了外部绣有祥云图案的睡袋。睡袋的材料采用了特殊材料,具有抗阻燃、防静电、松紧可调、重量轻等特点。此外,天宫二号还为航天员准备了保暖内衣、保暖裤、运动服、运动袜等。考虑到太空工作的特殊需求,这些衣服设计都比较特别,有的衣服装有电缆,有的口袋用于放置辐射测试仪等。

天宫二号

“天宫二号”在做热试验准备。(图片来源:中国运载火箭技术研究院、中国航天科技集团第五研究院)

食——由于航天员会在“天宫二号”发射1个月之后前往,为了保障食物的新鲜,天宫二号没有为航天员提前准备食物,而是由神舟十一号飞船来搭载。不过,天宫二号为航天员准备了可以长时间储藏的饮用水和氧气。并且,饮用水里面添加了负离子,让航天员可以喝到更纯净的水。

住——按照医学指标,“天宫二号”为航天员设置了舒适的环境,温度控制在19到23度,湿度为50%左右。氧气浓度与地面一致。同时,对舱内的有害气体、微生物进行过滤、清除,保证舱内空气清新。此外,“天宫二号”为航天员准备了大小便收集袋,收集袋采用负压技术,能够避免异味散出。

; ; ; ;;行——“天宫二号”安装了太空锻炼器材,包括特殊的跑步机用于全身锻炼;健身自行车用于锻炼下肢肌肉、以及拉力器用于锻炼肩部和背部肌肉。值得一提的是,为了解决在失重状态下如何跑步的问题,设计人员在跑步机上配备了一根有弹性的橡皮带,当航天员站在跑步机上时,把橡皮带背着肩上,可以防止人在运动过程中漂浮起来。天宫二号。

  天宫二号模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

激动人心的“太空相见”:比子弹速度快8倍的空中飞行器须安全无误对接

在浩渺的天际划过一条长长的轨道,“天宫二号”和神舟十一号将在距离地球393公里的太空如约相见。

太空中,两个比子弹速度还要快8倍的空中飞行器安全可靠无误差地对接在一起,靠的是什么“秘密武器”?交会对接模拟图。

交会对接模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

——“准”:太空之眼

如果说“天宫二号”和神舟十一号的这场“太空之约”是谁牵线搭桥的话,那非微波雷达莫属。几百公里之外,它担当红娘牵起红线,就像是实现两个航天器在外太空交会对接的“眼睛”。

这双“眼睛”曾见证过多场轰动全宇宙的“恋情”,从“天宫一号”与“神八”、到“神九”、“神十”,再到如今的“神十一”,牵引着“天神”在相距几百公里外“相识”,再从“相遇”到“相连”。

这双“眼睛”有多厉害?经它一看,上至北京五环一整圈,下至一张桌子的长度,在如此之大的跨度中,它的测距精确程度可以达到一把尺长,测角精度相当于人眼测试视力时,相邻两行之间的角度,而速度测量的误差基本小于一只蚂蚁的爬行速度。

; ; ; ; 相比于上一代,这双“眼睛”还有三大升级:体积和重量比原来缩小了一半,功耗减少到原来的三分之二;具备“说话”功能,实现飞船和空间实验室之间的及时对话;披上盔甲,能应对高能粒子的冲击。神舟飞船模拟图。 两名航天员在天宫二号上的模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

——“稳”:精准一牵

两个飞行器在太空中要经过几十万公里的追逐,才能完成最后“穿针引线”般的精准“牵手”,中间任何一点“跑偏”都不行。

这套装置就是载人运输飞船交会对接阶段的专用测量装置,用于测量二者交会对接的沿X轴、Y轴和Z轴方向的平移速度增量,简而言之,就是调整姿势,控制姿势,帮助飞行器在外太空还保持着平稳的“姿态”。

; ; ; ;;据了解,这套装置已经连续十次助力神舟系列飞船成功完成飞行任务。在本次任务中,它在所有测量加速度的设备中是精度和分辨率最高的,而且在一个单机内,同时拥有了加速度和微重力两个测量功能,但体积、重量和功耗没有显著增加。飞船在整个在轨飞行过程中,加速度的信息采集可全是依靠它来完成。天宫二号模拟图

天宫二号模拟图(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

——“康”:太空家园

这次神舟十一号飞船将乘载两名航天员和“天宫二号”完成对接,并在太空驻留30天,这也将达到我国航天史上最长驻留时间。

这漫长的30天谁来保障航天员的健康?不用担心,在外太空,已经为我们的航天员搭建起一个真实而美丽的太空家园。

由数种产品组成的微型“太空医院”实现了对航天员各项体征的适时“体检”:航天员的心跳、体温是多少?航天员心理状况如何?“电子小护士”会把相关指标发送到地面,由专家适时进行心理干预;航天员的肌肉疲劳,“电子小护士”还能来按摩。

; ; ; ; 要是我们的航天员在太空上想念家乡美食了怎么办?一个迷你“太空厨房”为航天员呈上热气腾腾的“鱼香肉丝、宫保鸡丁”等中式佳肴。而航天服温控调节装置就像是“太空空调”,确保航天员能舒适地生活在太空骤冷骤热的环境。问问

我国未来将建成和运营的载人空间站模拟图。(图片来源:中国科学院空间应用工程与技术中心)

——“安”:点亮回家路

太空之旅不像电影和文学中描述的这般浪漫,也是时刻充满危险。

从火箭点火到船箭分离,虽然只有短短几分钟,但这是航天员进入太空的第一步,也是危险性较大的一个环节。好在有逃逸指令接收机这个飞行员的“降落伞”,一旦发生危险,3秒钟内将航天员连人带船“拽”离火箭,到达1.5公里外的安全地点。

在航天员着陆返回阶段,通过一套 高度控制装置精准探测出返回舱距地面的高度,然后启动反推发动机,使“神十一”落地时的冲击力控制在安全限度内,确保飞船返回舱平稳着陆。

此外,“功勋雷达”回收一号此前圆满完成了“神舟一号”至“神舟十号”的安全回家引导任务。这次它将继续为飞船返回时安全穿越黑障区提供指令,保证航天员安全回家。

新华社全媒报道平台、军分社、摄影部联合出品


记者:李国利、陈曦、肖思思魏骅、王婷

制图:陈聪颖

新媒体编辑:李明、宋玉萌、张晨霖

(原标题:关于“天宫二号”,你想知道的都在这儿了!)

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