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天宫一号肩负四大使命 为建空间站奠定基石

2011年10月1日 11:13

来源:人民网 作者:杨琼 选稿:张侃理

  “天宫一号”,这个带有中国味道的名字,最近成为国人议论的热词。它的圆柱形身体里装了些什么?上天后要完成哪些任务?种种疑问勾起了航天爱好者们对于“天宫一号”的好奇。《世界新闻报》整理出读者们最关心的几个问题,并一一作出解答,力求揭开“天宫一号”的身世之谜。

  构造复杂的“小胖子”

  “天宫一号”是中国目前最大、最重的在轨飞行航天器,整体重量约为8.5吨,总高度10.4米,最大直径3.35米。有人亲切地形容它是一个“小胖子”。

  从外形来看,“天宫一号”是一个短粗的圆柱体,内部为两舱结构,由实验舱和资源舱组成。前半部分是实验舱,其前端安装了一个对接机构,还装有交会对接测量及通信设备,用于支持与神舟飞船实现交会对接。实验舱内有供航天员进行医学、再生生保等科学实验的实验袋。资源舱为轨道机动提供动力,为飞行提供能源,也是航天员生活工作的一个密封仓,它可以提供各种载人环境,包括在轨飞行期间需要的温湿度、氧气、噪声环境等。

  当航天员进入“天宫一号”实验舱后,将在一个15立方米的密封舱内活动。密封舱内装有仪表盘、实验设备以及生活必备用品。

  “天宫一号”在轨飞行期间,整个飞行器与地球保持水平,飞行器内通过色彩的区分,让航天员真切感受到天与地:头顶是浅乳白色,底部是土黄色。同时,为了让航天员得到充分休息,“天宫一号”实验舱内设置了两个睡眠区,可同时供两名航天员休息。

  肩负四大重要使命

  “天宫一号”类似一个小型空间实验站,其寿命只有两年。按计划,“天宫一号”将在这两年中完成以下四大任务。

  首先,“天宫一号”将在两年内分别与神舟八号、九号、十号飞船进行交会对接。其中,神舟八号飞船不载人,神舟九号是否载人,将根据神舟八号任务评估情况决策,神舟十号飞船执行载人飞行。

  其次,“天宫一号”与飞船交会对接完成后会形成组合体,飞行器将对组合体进行控制和管理,包括对姿态、轨道的控制,对舱内大气环境的控制,以及对温度、湿度、舱压、氧气等的控制。

  第三,“天宫一号”将承担以下五大类科学实验:一是空间科学实验;二是空间物理探索;三是对地观测实验;四是将来建成空间站后,进行长期人员驻留的相关空间医学实验;五是再生生保方面的实验,即空间站内的空气、水能等循环利用,这是空间站不可缺少的保障条件。

  第四,“天宫一号”要为将来建立空间实验室和空间站进行技术验证。

  空间站建设的关键一环

  人类目前载人航天活动的一个重要目的,是将实验室搬上太空,利用太空微重力、高真空的独特环境,开展地面无法进行的生命科学、材料科学等实验,从而为人类造福。上世纪90年代,中国政府决定实施载人航天工程,并确定了“三步走”的发展战略。“三步走”的第一步是发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验。第二步是突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术,利用载人飞船技术改装、发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。第三步是建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

  从“神一”到“神七”,中国已经解决了第一步的全部问题。而从“神七”解决航天员出舱操作开始,中国载人航天工程进入第二步,其中,“天宫一号”的发射是第二步的重要技术环节。从2011到2015年,将有“天宫一号”,“天宫二号”,“天宫三号”三个空间实验室发射,验证空间站所需解决的关键技术。到2020年左右,中国将开始建设正式的空间站。

  太空废物如何再利用

  “天宫一号”承担的一项主要任务,是进行空间站内资源的循环利用实验。这就涉及到载人航天器一个很重要的分系统——环境控制和生命保障(简称环控生保)。它的使命是在外太空创造一个适合人类生活和居住的环境。

  环控生保系统一般分三代。第一代是蓄耗型,即所有在太空的物质消耗全部由地面带过去,用完也就没了。第二代是物化再生型,即靠物理化学方式进行再生,在这种环境下,航天员新陈代谢出的“废物”也能得到利用。比如,汗液可以被冷凝形成冷凝水,尿液在经净化后所得到的水可用于电解制氧。

  但是,物化再生的方法并不是最理想的。按照人类在地球上生活的基本逻辑,形成一个生物圈才是真正可持续的,这就是第三代环控生保的模式——在太空中种植物。植物的光合作用能平衡人呼出的二氧化碳,植物还能给航天员提供食物补给。不过,由于面临的一系列技术问题,要实现这一构想,还有很长的路要走。

  “天空一号”静待发射的外观图

  新闻链接“上百项升级换来技术飞跃

  中国载人航天事业的每一个进步都是用大量的技术突破换来的,比如,从神舟五号首次实现载人太空飞行到神舟七号宇航员实现太空漫步,飞船进行了200多项技术改进。而此次“天宫一号”的发射也是如此。

  “天宫一号”发射前,酒泉卫星发射中心对载人航天发射场的设施设备全面进行了检修检测和质量评审,完成了测发指挥监测系统升级改造等技术升级117项。

  执行此次发射任务的“长征二号FT1型”运载火箭,由中国运载火箭技术研究院自主研制,是我国目前惟一用于发射载人飞船的火箭。为满足交会对接任务要求,专家对其进行了近176项技术状态更改。

  “天宫一号”采用了一系列新技术、新工艺,实现了电子设备的小型化和多功能化,此次上天还将验证近地轨道航天器长期在轨的能力,在技术上也是一个很大的跨越。

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