专家揭秘天宫一号:将与神8神9神10对接

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导读: [img]http://img4.itiexue.net/1375/13750528.jpg[/img] 神秘的“天宫一号”到底长什么样?它什么时候开始研制的?发射的意义是什么?多少人为它付出了努力?上海航天技术研究院科研四部部长、高级工程师叶勋,对这些问题心里最有数,作为中国载人飞船和空间实验室副总指挥,他全程参与了“天宫一号”的研制过程,并将直接参与指挥发射。   今年刚满46岁的叶勋,是浙江人,老家在义乌,父母世代为农。20多年前,叶勋以优异的成绩考进了国防科技大学,毕
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专家揭秘天宫一号:将与神8神9神10对接



神秘的“天宫一号”到底长什么样?它什么时候开始研制的?发射的意义是什么?多少人为它付出了努力?上海航天技术研究院科研四部部长、高级工程师叶勋,对这些问题心里最有数,作为中国载人飞船和空间实验室副总指挥,他全程参与了“天宫一号”的研制过程,并将直接参与指挥发射。


今年刚满46岁的叶勋,是浙江人,老家在义乌,父母世代为农。20多年前,叶勋以优异的成绩考进了国防科技大学,毕业后进入上海航天局工作。他亲身经历了7次发射神舟系列飞船的前前后后。


在航天城,叶勋非常爽快地接受了本报记者的专访。


从运输到发射,环环做足功课


记者:“天宫一号”马上就要发射,对中国航天意味着什么?


叶勋:我们每一次发射,都必须完成大量技术突破。比如,“神五”实现载人飞行,“神七”宇航员出舱,飞船先后进行了200多项改进。“天宫一号”发射也是如此,它将检验我们接下来要进行的“空中交会对接”技术,事关空间站建设,意义重大。为保证发射,发射场设施设备系统升级改造已达66项,长征二号F运载火箭共进行了近170项技术状态更改,来满足交会对接。


一些看似不重要的非技术细节,也是关键点。为了让“天宫一号”经受长途跋涉的考验,安全抵达发射场,研制团队在运输细节上可谓做足了功课。“天宫一号”块头**,使用了迄今为止最大的包装箱,还专门给它设计了一个内部减震系统、温控系统。


“天宫”的设计寿命是2年


记者:上海航天局在“天宫一号”里主要负责哪一块?


叶勋:“天宫”是个庞大的系统工程,我们主要负责电源分系统、对接机构分系统、资源舱的结构和总装,以及测控通信分系统的设备研制。“天宫一号”共有3项比较新的技术,我们就有两项,这对我们是一个不小的考验。


“天宫一号”的设计寿命是两年,在两年时间里它要和“神八”、“神九”、“神十”对接,电源系统是关键,电源系统要提供能源,没有电能,所有的太空飞行器就是一堆太空垃圾。我们搞“天宫一号”、“神八”电源系统的有四五十人,采用了不少新技术、新材料。


我们用在“天宫一号”上的对接机构,目前世界上,除了俄罗斯就是我们的,是一种非常复杂的空间机构,技术难度大。“天宫一号”发射成功仅仅完成了一半任务,只有跟“神八”对接成功,我们才能松一口气。


“天宫一号”从2006年就开始研制


记者:“天宫一号”从什么时候开始研究的?


叶勋:“天宫一号”从2006年开始研制,一直到现在,整个过程从方案设计、初样到正样,通过了大量的计算、仿真和地面各种试验的验证,全力做到可靠和安全。打个比方,我们先假设某一系统失效,然后列出几种可能导致失效的故障,每种故障的原因是什么,一层层查下去,到单机,再到部件、零件,任何一件产品都要考虑进去。


只做到这点还不够,我们还要反过来想,比如一个零部件的失效可能对系统造成什么样的影响,有可能出现什么样的问题,应该制定怎么样的应对措施。


在产品研制的全过程,只要是能想到的,验证试验能做的,我们都要去做。“天宫一号”要进行地面运输,我们就要考虑运输过程的震动、刹车会不会对它有影响;在起吊时有加速度,我们也要验证这种过载能否承受。我们尽量模拟火箭发射和太空环境做验证,在振动、噪声、真空、高低温环境下做,如果地面做不了,也要进行仿真计算验证。


等我们老了,要对自己有个交代


记者:做航天的,给人一种很神秘的感觉,是这样吗?


叶勋:其实干航天事业的也是普通人,我们单位很多80后的年轻人,他们已经能挑大梁了。干航天很辛苦,航天事业是一个大系统,对每个人的要求很高,每个环节都有时间节点,有时候每个环节要精确到分钟,所以我们加班加点是常有的事。


对很多年轻人来说,既然选择了这个事业,就得有奉献精神,需要家人的支持,很多人最后能坚持下来,主要是有一种为国家强大而奋斗的使命感。等我们老了,回想这段经历,会对自己说,我参与了中国最重大的航天工程,对自己也算有个交代。


两个8吨重的物体


以28440公里时速无缝对接


“跟杨利伟乘坐的‘神五’比,‘天宫一号’的舱内环境要舒服多了。”上海航天技术研究院科研四部部长、高级工程师、中国载人飞船和空间实验室副总指挥叶勋,在接受本报记者专访时说。


“天宫一号”的名字让人联想起《西游记》中的孙悟空大闹天宫。“天宫”是中华民族对未知太空的通俗叫法。虽然“天宫一号”实际上就是中国空间实验站的雏型,但它担负了中华民族载人航天工程最为关键的一步。


“天宫”有15立方米


3个人漂浮在里面不拥挤


记者:“天宫一号”里的空间有多大?


叶勋:大家都知道,2003年10月,杨利伟完成21小时23分钟的太空之旅,成为我国进入太空第一人。杨利伟当时是固定在舱内,基本上动不了,跟杨利伟乘坐的“神五”比,“天宫一号”虽然只是我国未来空间站的“试验品”,它的舱内环境要好得多。


对接成功后,宇航员从飞船上进入“天宫一号”,感觉就像下了小汽车,来到“实验舱”,这是一个精致小巧的单身“公寓”——这个“公寓”是个圆柱体,直径大约3.35米,长4米,差不多有15个立方米,周边摆放了很多仪器,所以3个宇航员在这里漂浮或者转身,都不会感觉拥挤。


宇航员不需要用尿不湿


睡觉要“绑”在睡袋里


记者:宇航员在“天宫一号”里生活,是否需要尿不湿?


叶勋:今后中国的宇航员要在空间站工作、生活很长一段时间,不可能每天用尿不湿。“天宫一号”里有环境控制和生命保障系统,宇航员的小便可以通过循环系统得到重复利用。


宇航员在“天宫一号”里可以脱掉笨重的宇航服,穿的衣服当然是特质面料,很薄很舒服,有点像薄型的针织衫,为了减少他们出汗,舱内温度控制在22℃左右。宇航员们睡觉时,就钻进睡袋——睡袋是固定在一个位置,样子有点像大衣柜,人进去后把自己一绑就能睡觉。宇航员十分需要这样的固定保护,如果熟睡时在“公寓”里飘来飘去、撞头撞脚的可相当不安全啊。


未来空间站规模约60吨


发射“核心舱”暂不具备能力


记者:中国未来的空间试验站,是怎样一个规模?


叶勋:“天宫一号”有8吨多重,是我国目前发射到空间的最大飞行器。现在的国际空间站,是用了10年时间搭建起来的,发射了上百次,有400多吨。我国未来的空间站估计规模在60多吨。


我们的空间站大致模样是这样的:包括一个核心舱、两个实验舱,再加上一艘载人飞船和一艘货运飞船,总重量在80吨以下。空间站建成以后可以长期有人驻守,能开展各种空间实验。


不过,只有具备了20吨以上运载能力的火箭,才有资格发射核心舱,此外空间站在运行期间也需要大运载能力的货运飞船来回运输大量物资,而目前我国的火箭运载能力只有10吨。中国正在研制的大推力运载火箭长征五号,其运载能力将超过20吨。


我国载人航天仍面临诸多挑战,许多技术瓶颈有待突破,例如舱内再生式环境控制技术和生命保障技术、空间站长期在轨飞行技术等。


“天宫一号”有两个舱


对接口像一扇圆门


记者:“天宫一号”内有几个舱?各自功能是什么?


叶勋:“天宫一号”可分为两舱结构——实验舱和资源舱。实验舱用于航天员驻留期间在轨工作和生活,资源舱内有推进的发动机、电源系统等,为“天宫一号”提供动力。


在实验舱前端,安装有一个对接机构,它是“天宫”和飞船联通的关键所在。“交会对接”,指两个航天器在太空轨道合并连接成一个整体,是实现太空装配、补给、维修、航天员交换等过程的先决条件,更是建立大型空间站的基础。对接口像一扇圆形的门,内部直径约为0.8米,对接后航天员可以通过这一扇门从飞船进入“天宫一号”。


“天宫”和“神八”对接


就好比螺丝拧进螺帽


记者:“天宫一号”与“神八”对接将怎样实现?


叶勋:从2002年开始,我们开始正式研制这一对接机构,并已经进行了大量的地面试验。做试验的时候,我们真的都捏着汗呢!设想一下,两个8吨重的物体,在太空中以第一宇宙速度(相当于每小时28440公里)飞行,并完成无缝对接,难度可想而知,稍微刮擦都是不可想象的。“天宫一号”和“神八”对接,就好比螺丝拧进螺帽,“天宫一号”是母的,“神八”是公的,神八”追着“天宫一号”,一旦时机成熟对接机构开始捕获,在这个过程中要缓冲掉能量。


要实现顺利对接,两个飞行器的相对速度不能超过每秒0.2米,横向偏差不能超过18厘米。只有准确对接,“神八”通过很多把锁紧紧绑住“天宫一号”,对接舱门才能打开,宇航员就可以从“神八”迈向“天宫一号”。



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