我國首個科學(xué)實驗艙發(fā)射成功問天叩問蒼穹

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新華社 記者李國利 黎云 張瑞杰 7月24日14時22分，搭載問天實驗艙的長征五號B遙三運載火箭，在我國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時點火發(fā)射，約495秒后，問天實驗艙與火箭成功分離并進入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。

記者從中國載人航天工程辦公室了解到，這是我國載人航天工程立項實施以來的第24次飛行任務(wù)，發(fā)射的問天實驗艙是中國空間站第二個艙段，也是首個科學(xué)實驗艙。問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙組成，起飛重量約23噸，主要用于支持航天員駐留、出艙活動和開展空間科學(xué)實驗，同時可作為天和核心艙的備份，對空間站進行管理。

后續(xù)，問天實驗艙將按照預(yù)定程序與核心艙組合體進行交會對接，神舟十四號航天員乘組將進入問天實驗艙開展工作。

執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的運載火箭及問天實驗艙，分別由中國航天科技集團有限公司所屬的中國運載火箭技術(shù)研究院和中國空間技術(shù)研究院抓總研制。

四大看點

1 功能強、裝備全：中國空間站喜迎“新居”

“問天實驗艙由工作艙、氣閘艙和資源艙三部分組成，艙體總長17.9米，直徑4.2米，發(fā)射重量約23噸。相關(guān)指標(biāo)比天和核心艙更高，是我國目前最重、尺寸最大的單體飛行器。”航天科技集團五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師劉剛說。

不僅有著大塊頭的體格，問天實驗艙更是一個集平臺功能與載荷功能于一體的“全能型”選手。

據(jù)介紹，問天實驗艙與天和核心艙互為備份，關(guān)鍵平臺功能一致，可以完全覆蓋空間站組合體工作要求，既發(fā)揮定海神針般的雙保險作用，也為空間站未來15年可靠運行打下堅實基礎(chǔ)。

“兩艙對接組成組合體后，由天和核心艙統(tǒng)一管理和控制整個空間站的載人環(huán)境，一旦天和核心艙出現(xiàn)嚴重故障，問天實驗艙能夠快速接管，主控空間站。”航天員中心問天實驗艙環(huán)控生保分系統(tǒng)主任設(shè)計師羅亞斌說。

一個更重要的細節(jié)是，問天實驗艙配備了目前國內(nèi)最大的柔性太陽翼，雙翼全部展開后可達55米。太陽翼可以雙自由度跟蹤太陽，每天平均發(fā)電量超過430度，將為空間站運行提供充足的能源。

2.時間緊、難度高：“胖五”進行“增肌瘦身”

作為我國空間站建造工程的“運載專列”，被人們昵稱為“胖五”的長征五號系列運載火箭此前已成功將天和核心艙送入太空，此次則是首次執(zhí)行交會對接任務(wù)。

此次長五B不僅要發(fā)射我國迄今為止最重的載荷，還面臨著低溫推進劑加注問題和復(fù)雜的射前流程，難度可想而知。

點火階段，型號隊伍對射前10分鐘的發(fā)射流程進行了優(yōu)化，將部分流程前置。在距離發(fā)射數(shù)分鐘時，火箭就已完成發(fā)射前各項準(zhǔn)備工作，具備了點火發(fā)射能力，為突發(fā)情況留出決策、處置的時間。

長五B還應(yīng)用了起飛時間修正技術(shù)，讓火箭的控制系統(tǒng)可以自動計算偏差、調(diào)整目標(biāo)軌道，最大修正時間為2.5分鐘。

為不斷提高火箭可靠性，安全、精準(zhǔn)地將問天實驗艙送到目的地，型號隊伍還對長五B進行了有針對性的“增肌瘦身”，在生產(chǎn)工藝等方面進行了30多項改進。

3.大噸位、半自主：“太空之吻”有新看點

問天實驗艙入軌后，將與核心艙組合體實施交會對接——23噸的問天實驗艙與40多噸的核心艙組合體，將是我國目前最大噸位的兩個航天器之間的交會對接，也是中國空間站首次在有人的狀態(tài)下迎接航天器的來訪。

重量重、尺寸大、對接靶子小、柔性太陽翼難控制……對所面臨的一系列棘手難題，為成功實現(xiàn)“太空之吻”，設(shè)計團隊從問天實驗艙初樣研制起就經(jīng)過幾輪實測，對問天實驗艙的數(shù)據(jù)參數(shù)精準(zhǔn)把握，并提升算法達到更強的適應(yīng)能力和糾偏能力。同時，采用半自主交會對接方案，實現(xiàn)交會對接過程中的穩(wěn)定控制。

在軌期間，問天實驗艙還將實現(xiàn)平面轉(zhuǎn)位90度，讓原本對接在節(jié)點艙前向?qū)涌诘膯柼鞂嶒炁摚D(zhuǎn)向節(jié)點艙的側(cè)向停泊口，并再次對接，從而騰出核心艙的前向?qū)涌冢瑸閴籼鞂嶒炁摰牡皆L做好充分準(zhǔn)備。這將是我國首次航天器在軌轉(zhuǎn)位組裝，也將是國際上首次探索以平面式轉(zhuǎn)位方案進行航天器轉(zhuǎn)位。

4.更舒適、更安全：太空生活“條件升級”

對在軌航天員來說，兩艙對接形成組合體，意味著我們的太空家園從“一居室”升級到更寬敞的“兩居室”。

問天實驗艙的工作艙內(nèi)設(shè)有3個睡眠區(qū)和1個衛(wèi)生區(qū)。完成對接后，空間站后續(xù)可以支撐神舟十四號、十五號兩個乘組6名航天員實現(xiàn)“太空會師”和在軌輪換，在太空面對面交接工作。

航天員中心艙外服總體試驗主任設(shè)計師李金林說，在天和核心艙的基礎(chǔ)上，問天實驗艙在吸音、降噪、減震等方面也進行了優(yōu)化升級。

此前，航天員在天和核心艙只能通過節(jié)點艙實現(xiàn)出艙。節(jié)點艙作為空間站的交通樞紐，空間較小，航天員每次出艙前還需要關(guān)閉各個對接通道的艙門，進行大量準(zhǔn)備工作。

此次問天實驗艙則配置了一個出艙人員專用的氣閘艙。一方面，氣閘艙的空間和出艙艙門的尺寸都比節(jié)點艙更大，航天員進出更舒展從容，也更易攜帶大體積的設(shè)備出艙工作。另一方面，從氣閘艙出艙時，只需關(guān)閉一道艙門，操作更便捷。

未來，氣閘艙將成為航天員在空間站的主要出艙通道，一旦氣閘艙出現(xiàn)問題，航天員還可以從作為備份出艙口的節(jié)點艙返回，確保出艙活動的安全。

“在空間站搭載的科學(xué)實驗載荷，可以通過機械臂精準(zhǔn)‘投送到自己對應(yīng)的載荷接口位置，不再需要航天員出艙進行人工操作，既降低了航天員的工作強度和風(fēng)險，又可以靈活高效支持艙外載荷試驗。”航天科技集團五院問天實驗艙空間技術(shù)試驗分系統(tǒng)主任設(shè)計師趙振昊說。