在對接時,需要兩個航天器的軸線在同一條直線上,并且相對速度要接近0。這個難度是非常大的,因為兩個航天器的速度都很快。就像是地面的兩輛急速飛馳的跑車,要讓它們的距離必須一直保持在1米左右,這是非常不容易做到的。
在剛剛過去的2009年的春節(jié)文藝晚會上,給人印象最為深刻的節(jié)目之一莫過于我國自主研發(fā)的“天宮一號”飛行器模型閃亮登場。隨著我國航天技術(shù)水平的不斷提高,太空空間站也逐漸揭開了神秘面紗。
“天宮一號”目標飛行器設(shè)計重量為8噸。根據(jù)規(guī)劃,中國將在2010年發(fā)射!疤鞂m一號”實際上是空間實驗室的實驗版。之后,我國將發(fā)射神舟八號。“神八”是一艘無人的神舟飛船,與“天宮一號”進行無人自動對接試驗。2015年前,我國將再陸續(xù)發(fā)射“天宮二號”、“天宮三號”兩個空間實驗室。
中國為什么要耗費大量的人力和財力建造自己的空間站?對這個問題,北京大學地球與空間學院焦維新教授告訴《北京科技報》:“造船是為了建立空間站,建站是為了科學實驗,這就是我國自主建立‘天宮一號’空間站的原因!憋w船在太空飛行一般是在一周左右,它所能進行的科學實驗無論是從內(nèi)容還是時間上都是有限的。只有空間站可以長時間的在太空中運行。這樣,我們就可以做各式各樣的科學實驗,還有進行太空產(chǎn)品的開發(fā)研制!
中國工程院院士張履謙表示,空間站是航天事業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢,它代表了一個國家的航天國力。如果我們現(xiàn)在不去掌握這項技術(shù),等到需要使用空間站時再來建造就會落后了。
“‘天宮一號’建成后,可以用來進行科學實驗、生產(chǎn)、太空觀測、偵察、在太空中儲備物質(zhì)等多種用途。在對地觀測方面,當?shù)厍蛏习l(fā)生地震、海嘯或火山噴發(fā)等事件時,空間站上的航天員可以及時調(diào)整遙感器的各種參數(shù),以獲得最佳觀測效果!
除此而外,中國科學技術(shù)大學地球和空間科學系胡友秋教授認為,“天宮一號”的建立可以為我國帶來很大的經(jīng)濟價值。比如在太空育種方面,就可以培育出很多各種各樣的蔬菜,對農(nóng)業(yè)會有很大的好處;在工業(yè)方面,還可以制造出在地球上制造不出來的材料;另外,還有導(dǎo)航,比如GPRS定位可以大大方便人們的出行,但是如果不借助空間站就無法實施。
張履謙院士告訴《北京科技報》,太空空間站的建立,簡單來說,就是通過各個宇宙飛船的組裝對接而成的! 天宮一號”也是如此,我國在未來計劃要發(fā)送神州八號、神州九號、神州十號,然后把這三個飛船與“天宮一號”進行組裝對接,這就形成了一個小型空間站。而要想實現(xiàn)飛船的對接,首先就需要有大型的火箭能夠把重量很大的飛行器發(fā)送到太空中,還有就是需要具備人們長期在空間站生活的設(shè)施,以及解決火箭對接的問題。
焦維新告訴記者,空間站就像是一座空間大廈,是在太空軌道上逐步組裝起來。當各種部件在地面上設(shè)計完成以后,借助大型的運輸工具,也就是能夠進行大運載的火箭把大的部件送入到太空,這是地面研制技術(shù)。還有組裝技術(shù),包括比較實用的機器手,因為大的部件是無法靠人使用的,需要使用機器手。
焦維新說,建設(shè)“天宮一號”空間站最關(guān)鍵的部分就是“空間交會對接”技術(shù)。兩個或兩個以上的航天器通過軌道參數(shù)的協(xié)調(diào),在同一時間到達太空同一位置的過程稱為交會。對接是在交會的基礎(chǔ)上,通過專門的對接機構(gòu)將兩個航天器連接成一個整體。實現(xiàn)兩個航天器在太空交會對接的系統(tǒng),稱為交會對接系統(tǒng)。
焦維新說:“我國現(xiàn)在還沒有實現(xiàn)飛船的空間交會對接功能。‘神八’、‘神九’宇宙飛船正在進行這方面的實驗。而我國的空間交會對接技術(shù)也是一個逐漸完善的過程。不僅是一次對接,還需要二次對接。在對接時,需要兩個航天器的軸線在同一條直線上,并且相對速度要接近0。這個難度是非常大的,因為兩個航天器的速度都很快。就像是地面的兩輛急速飛馳的跑車,要讓它們的距離必須一直保持在1米左右,這是非常不容易做到的。”
焦維新告訴記者:“國際空間站的構(gòu)造屬于橫架式結(jié)構(gòu),也就是說在距離大氣層300-400公里以外的空間上有一個大梁,在這個大梁的有些地方可以接太陽能帆板,在一些地方建造各種實驗艙!薄疤鞂m一號”也是選擇在距離大氣層300-400公里以外建立。
我國目前研制的“天宮一號”采用的是兩艙結(jié)構(gòu),分別為實驗艙和資源艙。實驗艙可保證艙壓、溫濕度、氣體成分等航天員的生存條件,用于航天員駐留期間在軌工作和生活,密封的后錐段安裝再生生保等設(shè)備。實驗艙前端安裝一個對接機構(gòu),以及交會對接測量和通信設(shè)備,用于支持與飛船實現(xiàn)交會對接。資源艙為軌道機動提供動力,為飛行提供能源。
目前,“天宮一號”雖還處于研制階段,但張履謙院士表示,總體說來,“天宮一號”里的配套設(shè)施一般必須包括氧氣呼吸裝置,廢氣吸收裝置,防止空間的輻射照射裝置以及宇航員長期生活具備的各種條件。其中產(chǎn)生動力的推力艙、生活艙、實驗、接口等都是空間站上比較重要的裝置。
若要在“天宮一號”里工作和生活,還要考慮應(yīng)對各種緊急突發(fā)事件的發(fā)生。其中包括氧氣裝置故障,或控制陀螺失靈,甚至連廁所不能用都能稱為是大問題。所以在建造時需要考慮到各種緊急應(yīng)急措施。像國際空間站,一直都有個聯(lián)盟號飛船在為它保駕護航,如果空間站出現(xiàn)問題,它可以進行維修,還可以接宇航員回到地球。航天飛機的拉動力系統(tǒng)可以定期為空間站加速,使空間站一直在自己的軌道內(nèi)運行。如果氧氣裝置出現(xiàn)了問題,還可以運用制氧的原料自己制氧。
“‘天宮一號’只是我國空間站建設(shè)的起步,今后我們會慢慢建設(shè)大型的空間實驗站,預(yù)計大體要花上一二十年的時間,等到2020年預(yù)計我國的空間站就可以逐步完成了!睆埪闹t說到。 (來源:北京科技報;李金金)
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