砖家称天宫一号主要任务系完成交会对接实验!


砖家称天宫一号主要任务系完成交会对接实验!

“天宫一号”在转场过程中

砖家称天宫一号主要任务系完成交会对接实验!

9月20日,“天宫一号”端坐在70米高的长征二号F火箭上

砖家称天宫一号主要任务系完成交会对接实验!

“天宫一号”整装待发

砖家称天宫一号主要任务系完成交会对接实验!

“天宫一号”,正式进入发射倒计时




9月24日,酒泉卫星发射中心,晴空万里,秋阳艳艳。


发射场上,“天宫一号”矗立在空旷的戈壁上分外醒目。最迟五天后,这个中国最大最重的航天器将在此升空,踏上建立首个空间实验室的神秘之旅。


原中国载人航天发射场总设计师徐克俊接受羊城晚报专访时称,“天宫一号”发射后,将与随后发射的“神八”、“神九”、“神十”飞船进行交会对接。


如果“天宫”与“神八”成功对接,将意味着中国成为继美国、俄罗斯后,第三个独立掌握航天交会对接技术的国家。2020年,中国将建成自己的大型空间站。而国际空间站也将在2020年结束使用。


交会对接到底有多难?两年寿命后,“天宫”何去何从?太空垃圾会否威胁“天宫”?中国为何没参与国际空间站合建,而要独立建造空间站?“神九”、“神十”会否被定型为载人运输飞船?……


羊城晚报专访徐克俊、北京大学地球与空间学院教授焦维新和《国际太空》杂志社副主编庞之浩等多位专家,解读“天宫一号”飞天之旅。



每秒7.8公里的狂奔中


“吻”得上还要“吻”得准


庞之浩说,发射“天宫一号”并无太大问题,关键是“神八”能否与其成功对接。徐克俊说,对接有两套方案———手动机械式和无线引导式,两者各有利弊。焦维新认为,两年后“天宫”可能在指令控制下坠海。


“天宫一号”主要任务:


完成交会对接实验


羊城晚报:作为空间实验站的雏形,“天宫一号”(重8吨)与人们熟悉的国际空间站(重450吨),构造及功能上有何不同?


焦维新:没有本质区别,主要还是规模不同。前苏联的“礼炮号”空间站也不是特别大,后来的“和平号”规模较大,有100多吨。其次是功能不同,能够进行科学实验的种类、内容、方式等,都有很大差别。另外,由于空间站比较大,设施较为完备,航天员能够在上面停留更多时间。


庞之浩:严格意义上讲,“天宫一号”还算不上是空间站,它只是一个简易的空间实验室。其他区别还有:首先,它的寿命只有2年,航天员只能短期驻守;其他空间站的寿命可达5至10年,甚至更长,航天员每次在轨时间多在百日以上。其次,空间实验室空间小,对接口少,没有扩展能力。而且,所需燃料和给养要一次带齐,其他空间站则可以用货运飞船定期补给。“天宫”主要是要突破交会对接技术,为未来空间站的建设进行技术实验。


羊城晚报:在航天员进入“天宫一号”前,“天宫一号”主要用来做什么?


焦维新:主要任务是完成空间交会对接实验。可能会携带一些不需人操作的实验项目,但这不是重点。


庞之浩:“天宫”主要是为我国突破掌握交会对接技术研制的飞行器。今年先把“天宫”发射上去,以后神舟八号在无人情况下实现自动交会对接,而神舟十号是要载人的。载人有两个目的:不仅要掌握自动对接技术,还要掌握手动对接技术。人上去还要做一些科学实验,包括航天医学科和空间技术实验。


羊城晚报:据了解,2015年前,中国将陆续发射“天宫二号”、“天宫三号”两个空间实验室。与“一号”相比,四年后发射的“二号”、“三号”有何不同?


焦维新:“天宫二号”、“三号”将要进行的科学实验内容将有别于“一号”,各有侧重。比如说,最多能进行实验的种类不同,能进行实验的内容量也不同。


羊城晚报:“天宫一号”为何寿命只有两年?两年后怎么处理?


焦维新:2006年“天宫一号”开始研制,它只是一艘试验飞船,两年后,可能在指令控制下坠入大海。


庞之浩:决定一个空间站寿命的因素很多,主要是经费和材料技术。其次,构成空间站的部件,在外太空高辐射、高温差等恶劣环境条件下的寿命也很有限。国际空间站的设计寿命本来是到2015年,但美俄希望能够延长到2020年。“天宫一号”的寿命是根据实验任务来设计的。中国能够在两年内完成无人和载人交会对接实验任务,就没必要发射寿命更长的实验飞行器,以免徒增成本。


“天宫一号”历史地位:


载人航天工程第二步


羊城晚报:“天宫一号”发射,意味着中国载人航天走到了哪一步?


焦维新:应该说是中国载人航天工程的第二步,第三步是建立永久性空间站。只有实现了交会对接,建立的空间站才有用。所以,最关键是考验对接技术。


庞之浩:“天宫一号”是空间实验室的雏形,为后面的二号、三号做准备。我们在2016年以前还要发射天宫二号、三号,那就是空间实验室了,为后面的空间站做准备。第三步,在2020年我们要建立自己的空间站,也将是多舱式的,一个核心舱对接两个实验舱。


羊城晚报:交会对接成功的意义何在?


焦维新:建设大型空间站不是一次就能到位的,需要多次组装。空间站在运行过程中需要定时更换维修一些设备,航天员也要经常更换。所以,太空对接是一项经常性的工作。如果这个关键技术不解决,下边的工作就没法进行,也没法建空间站。


庞之浩:首先,交会对接技术可以为长期在轨运行的空间设施提供人员的运输和物资的补给,要通过飞船、通过交会对接技术才能把人和货运上去,工作完后还要分离,把人运回来。第二,现在的航天器越来越大,不可能靠运载火箭一次运上去。分成多个模块逐步送上去以后,通过交会对接才能组成大型多舱式的空间站。第三,可以用于在轨航天器之间的互访。还可以实现物资转运,可提供紧急救生。这个空间站着火了,我坐飞船到那个空间站,人到那边躲一下,不一定非得返回地面。


羊城晚报:交会对接的难度和风险主要有哪些?“天宫一号”和神舟系列在太空中“N+1”式的交会对接模式前所未有,意义何在?


焦维新:交会对接要突破三大难关:一是位置的控制,二是速度的控制,三是姿态的控制。交会对接包括两个不同的阶段,先是交会,然后才是对接。


交会是让两个航天器在预定的时间同时到达一个指定的地点聚集。有时候交会不一定要求对接,对接还有更复杂的技术,要准确地调整高度、位置、相对速度以及两个航天器的姿态,使两个航天器轴线基本上在一条直线上平稳、安全地靠近。然而,两个航天器距离地面三百多公里,以极高的速度运行,基本上是第一宇宙速度(7.8公里/秒),要实现极小误差的精准控制是非常难的。


举个例子,大家经常看到的赛车,如果要求飞奔的两辆赛车始终保持在一米之内的距离,难度很大,稍有差池就会撞上。所以,这对我们的导航定位系统是一个严格的考验。此外,对接机械的设计是否合理,将要经受检验。


徐克俊:对接有两套方案:一种是机械式(手动控制),一种是无线引导式(自动控制),两种方式各有利弊。手动控制完成空间交会对接成功率高,但缺点是工作时间长,从几个小时到几天,而且工作强度很大,此外还受空间环境条件(如光照)的严格限制等。用自动控制来完成对接相对轻松些,但需要分布很广的地面站或中继卫星,花费巨大。


庞之浩:“天宫一号”要先后和三艘飞船完成交会对接,一个目标飞行器进行三次对接,只需要发射四个航天器就够了,可以节省两次发射成本,而且还缩短了研制周期。



中国为何要建设自己的空间站:


科学意义大应用价值高


科学探索期待独特成果


近年来,国际社会对中国发射“天宫一号”给予了强烈关注。然而,由于各种原因,中国载人航天一直没有获邀参与国际空间站的合作。“天宫一号”如果能使交会对接技术获得突破,2020年的中国空间站将是独一无二的国际空间站。


太空探索尚无独特成果,与大国地位不相称


自己建设空间站时机已到


羊城晚报:中国为什么要耗费大量的人力和财力建造自己的空间站?


焦维新:概括起来,科学意义、应用价值,都是吸引国家建立空间站的原因。预计我们的空间站建成以后,在很多领域都会展开实验,包括观天测地、利用微重力环境进行材料科学等实验。据我所知,许多行业的科学家已经提出了很多实验方案,有关部门正在精选。


我国航天事业的指导思想就是不模仿,将创新性和可行性结合起来。人类太空科学发展的历史已有五十多年,这期间真正推动科学发展的主要是欧美俄。我国虽然在七十年代就发射了卫星,但主要还是一些应用卫星,在科学探索方面还没有独特的成果,这与大国的地位是不相称的。以前局限于经济和技术水平,现在我们的经济足以为发展空间科学技术创造很好的条件。


2020年,可能只有中国拥有空间站


将建设成为国际空间站


羊城晚报:中国为什么没有参与国际空间站合建?还有加入的可能吗?


焦维新:国际空间站在酝酿建设过程中没邀请我们,这是原因之一。另外考虑自己的情况,一开始我们也没有开展载人航天的活动,也没有特殊技术。神舟飞船还只是实验性的飞船,只有空间交会对接技术得到圆满解决,我们的飞船才可以进行商业飞行,这样一来,飞船不仅可以和我们的空间实验室以及未来的空间站对接,如果需要合作,将来还可以和国际空间站对接。


我个人认为,如果我们的交会对接技术解决了,是可以考虑加入国际空间站的。当然,我们也要考虑到参加的条件,比如说我们租赁一个舱,可以租多长时间、体积多大、收费如何,是否参加,要综合考虑政治、经济以及各方面技术等因素。


羊城晚报:2020年国际空间站将结束其使命,而按规划,2020年前后中国的空间站正好进入轨道。中国的空间站能否担负新的国际空间站职能?


焦维新:我想肯定会是这样。我们的空间站预计在2020年到2022年之间建成。那时候在太空运行能够进行多学科实验的空间站,恐怕只有我们中国。由于科学实验有其连续性,其他国家的科学家想进行科学试验,只有和中国进行合作,如果有发达国家科学家参加,他们携带先进的科学设备,我想我们也会欢迎的。


所以,未来的空间站不光是中国开展多学科实验的平台,也可能会吸引多国的科学家参加,那就变成一个国际性的空间站了。这将是中国人引以为豪的一件事情。


“天宫”整装待发 “神八”运抵酒泉


羊城晚报讯 昨天傍晚,运载着发射“神舟八号”的火箭专列徐徐驶入东风航天城火车站,标志着“神舟八号”星箭正式进入发射场区,中国载人航天计划空间交会对接工程进入新节点。


“神舟八号”能否顺利升空与“天宫一号”完成空间交会对接,火箭将起到至关重要的作用,因此火箭专列的保卫显得格外重要。记者在车站看到,从车站候车室到站台均有多名安保人员在警戒。


站台候车楼的房檐上早已挂起了一条红色的条幅,大书14字———热烈欢迎“神舟八号”火箭专列进场。站台上,十几面红旗迎风飘扬,一支由30多名身穿演出服装的乐手组成的锣鼓队正在指挥的带领下演练西北特有的“威风锣鼓”。


“敬礼!”18时13分,一声刚劲有力的声音划破安静的天空,刚刚沉寂了几分钟的威风锣鼓队也几乎在同时奏响乐声,远处传来火车汽笛的低鸣———运载“神舟八号”火箭的专列徐徐驶入东风航天城火车站。


专列停稳后,车门打开,首先出来的是一面蓝色的旗帜,镶嵌着金黄色的穗儿,旗帜上还写着巨大的两个字———“神箭”。


“一路上辛苦了。”“保证完成任务。”


迎接专列的专家们和护送火箭的技术人员们的手紧紧地握在一起……


据悉,“神舟八号”火箭专列抵达东风航天城后,将于近日转运至组装车间进行一系列调试和组装、检测。


此前曾有报道称,“神舟八号”飞船将于今年11月初发射,它将与即将发射的“天宫一号”目标飞行器完成空间交会对接。


“长征2F改”大量采用冗余技术


酒泉卫星发射基地火箭指挥员周晓明接受本报专访:


“长征2F改”大量采用冗余技术


“天宫一号”无论是重量、还是体积,与之前发射“神舟”系列飞船都有一定的不同。如何保证“天宫一号”顺利发射升空,并成功将其送入指定轨道?酒泉卫星发射基地发射场测试站副总工程师、火箭指挥员周晓明接受本报记者专访时透露,为适应“天宫一号”的发射,ZC-2F运载火箭技术改进达176项之多,并首次采用冗余技术以保证火箭运行的安全和可靠性。


6月29日,火箭运抵发射场。由于此次任务中火箭测试的周期由原来的3个月缩短至50多天,加之今年是发射场发射任务最密集的一年,共有6次发射任务,工作量巨大,周晓明在执行“天宫”任务的同时还要兼顾卫星发射、火箭测试等任务,压力很大。


周晓明介绍,与以往发射任务不同的是,运载“天宫一号”的火箭虽然仍然是“长征2F”系列,但为了适应新任务的需求,火箭的技术改进项目达176项,运抵发射场时不得不分割成八个部分才通过了铁路沿线的一条条隧道,在发射场的整装工作也显得比以前复杂了许多。所以,火箭应该叫作“长征2F改”运载火箭。


周晓明透露,由于“天宫一号”的重量比以前的飞船增加,需增加运载火箭的推力,其重量也因燃料的增加而增重9吨,这是火箭最主要的改进内容。由于“天宫”不载人,逃逸系统不再参与任务。


为适应“天宫一号”的发射,ZC-2F运载火箭技术改进达176项之多,并首次采用冗余技术以保证火箭运行的安全性和可靠性。


“‘冗余技术’是系统备份技术,就是在火箭的关键设备上装置2-3个计算机控制系统,当系统出现问题时,启用备份系统可提高火箭的运行安全性和可靠性,运载火箭大量采用了冗余技术。”周晓明说。


据周晓明的同事们介绍,周晓明是伴随着“神舟”飞船的发射而成长起来的专家,从“神一”到“神七”飞船再到“天宫一号”的发射任务,经验老道,业务精湛。周晓明从“神一”时推进剂利用系统的一名操作手到动力系统总指挥,是一步一个脚印成长起来的指挥员,2008年首次担任火箭副总工程师,此次首次担任天宫一号火箭指挥员。


“天宫一号”及神舟飞船会否受到太空垃圾的影响?


只能通过预报及时躲避


羊城晚报:“天宫一号”能否为航天员提供良好的工作和生活环境?


焦维新:首先和“天宫一号”对接的“神舟八号”是不载人的,没有航天员到实验室工作,所以在“天宫一号”中没有必要建立一套完善的生命保障系统。


庞之浩:“天宫”的实验舱大部分是密封的,里面可以提供人能适应的压力、温度、氧气等,可以在里面生活。还有一部分是非密封的,据说里面是再生式生命保障系统,可以循环使用水资源。它的推进舱主要提供电源和动力。它有太阳能电池板和发动机。


羊城晚报:“天宫一号”及神舟飞船会否受到太空垃圾的影响?“天宫一号”是否有“防撞”措施?


焦维新:目前的太空碎片已经非常多了,十厘米以上的有两万两千多个,这对航天器的威胁非常大,在地面用望远镜或者雷达是可以探测到的。十厘米以下的也非常多,毫米的就有几亿个。碎片不光是威胁载人航天,对其他的航天器也有害。


现在还没有一个有效的治理方法,负责空间天气预报的人要监测大碎片的分布情况,对大碎片的运动状态做出预报,假如预知附近有碎片穿过我们的轨道,可能对我们的飞船造成危害,就得躲着点。“天宫一号”和神舟都有可能受到这些太空垃圾的影响,“天宫一号”没有专门的防撞措施,只有通过预报进行躲避。


羊城晚报:对中国来说,“太空游”的梦想还有多远?


焦维新:商业太空漫游还需要一定的时间,恐怕还要二十年以后。


庞之浩:交会对接技术一旦得到解决,将在未来的太空旅行中大显身手。为了体验失重下的真实感受、居高临下看地球、看月球,不少人开始热衷于太空旅游。而未来的月球旅行和太空漫步游都会越来越依赖于交会对接技术,不再需要用造价极高的大推力火箭把人们送上太空,而是用比较适中的火箭把旅行者和货物分别送上太空就可以了,这样增加了安全系数,也更便宜。




转载至:《羊城晚报》

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