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随着问天实验舱对接天和核心舱,中国空间站外又多了几处“观景点位”。今天来看看从天和视角看到的问天太阳翼在地球背景下缓缓转动的场景与问天第一视角看到的地球美景。
来源:中国载人航天工程办公室
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本文转自【人民日报客户端】;
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随着问天实验舱对接天和核心舱,中国空间站外又多了几处“观景点位”。今天来看看从天和视角看到的问天太阳翼在地球背景下缓缓转动的场景与问天第一视角看到的地球美景。
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随着问天实验舱对接天和核心舱,中国空间站外又多了几处“观景点位”。今天来看看从天和视角看到的问天太阳翼在地球背景下缓缓转动的场景与问天第一视角看到的地球美景。
(来源:中国载人航天工程办公室)
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空间站问天实验舱模拟图 图片来源:航天科技集团五院
7月24日,由航天科技集团五院抓总研制的空间站问天实验舱,在文昌航天发射场由长征五号B运载火箭托举升空,顺利进入预定轨道,太阳帆板完成一次展开。发射成功后,问天实验舱与天和核心舱前向对接,实现“一”字构型。这是中国空间站首次在有人状态下迎接航天器的来访。
作为我国空间站的首个实验舱,问天实验舱的主要任务是统一管理和控制空间站组合体,与核心舱交会对接、转位和停泊;提供专用气闸舱和应急避难场所,支持航天员在轨驻留,保证航天员安全;支持开展密封舱内、舱外的科学实验和技术试验。
问天实验舱体型大、功能强、结构复杂、指标先进,凝聚着太多人的智慧与心血,在我国航天器的研制历程中创下多项纪录。下面,就让我们从以下五个视角来了解问天实验舱的“更大、更强、更足、更优、更细”。
更大:相当于一节北京地铁车厢
问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成,舱体总长17.9米,直径4.2米,发射重量达23吨。在航天科技集团五院问天实验舱总体系统主任设计师张峤看来,这块头和分量跟北京地铁13号线列车的一节车厢差不多,是“全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器”。
“新房上线,欢迎入住!”问天实验舱的工作舱是迄今我国最大、世界第二大单密封舱体,舱内设有3个睡眠区和1个卫生区。在同天和核心舱完成对接后,中国空间站将变得更加温馨、舒适,“床位”数增加到6个。后续神舟十五号载人飞船发射后,神舟十四号、神舟十五号两个乘组6名航天员将实现“太空会师”,中国空间站“满客”运行。
问天实验舱还配备了一对双自由度柔性太阳帆板,全部展开后翼展超过55米,比半个足球场还要长——这也刷新了我国航天器在轨使用太阳帆板的纪录。
更强:把大型科学实验室搬到太空
问天实验舱可是一个集平台功能与试验载荷功能于一身的“全能型”选手。
在平台功能方面,问天实验舱与天和核心舱互为备份,关键平台功能一致,可以完全覆盖空间站组合体工作要求——“也就是说,在天和核心舱‘想休息’的时候,问天实验舱也能顶上,‘带你一起飞’!”张峤说。
问天实验舱不仅能保障航天员长期在轨驻留,还能提供专用气闸舱和应急避难场所,保证航天员安全,让中国空间站的运行风险更可控,长寿命运行更可靠。
在试验载荷功能上,问天实验舱装载了8个实验机柜、22个舱外载荷适配器,就像是把一个大型科学实验室搬到了太空。航天员在问天实验舱工作,出了“卧室”就能“上班”,中国人也能在太空开展大规模的空间科学实验了!
问天实验舱的太阳帆板不但面积大,柔性也大,带着这样一对“软翅膀”交会对接,控制难度之高堪称空前。张峤介绍,为了降低系统的复杂性和在轨风险,问天实验舱相应地实现了多个系统功能创新,“例如采取太阳帆板二次展开方案,发射后先展开约1/5的长度,待对接完成后再展开到位。这样既提高了可控性,也能确保问天实验舱尽快到达母港,任务稳妥成功”。
更足:每天平均发电量超过430度
由于自带高性能“发电机”与“配电器”,问天实验舱的能源管理系统十分强大。
航天科技集团五院问天实验舱电总体主任设计师梁晓锋介绍,问天实验舱的每个太阳帆板展开面积约110平方米,差不多相当于一套三室一厅的房子面积。两个硕大的太阳帆板一起工作,可以有效收集更多太阳能,每天平均发电量超过430度,为空间站运行提供充足的能源——放在地面上,这个日发电量足够一个北京市的普通家庭用上一个半月。
空间站在轨建造完成后,天和核心舱的一个太阳帆板将转移到问天实验舱资源舱的尾部。此后,天和核心舱将“专心致志”地进行空间站管理工作,而问天实验舱将成为名副其实的“主发电站”。“届时,问天实验舱的3条能源母线会发挥更大作用,为组合体源源不断地供电送能。”梁晓锋补充道。
更优:出舱气闸让航天员从容进出
在问天实验舱中,外方内圆的气闸舱视觉效果独特:它看上去是方形的,实则里面呈圆柱状,是航天员开展进出舱活动的“更衣间”。
出舱气闸有一个直径达1米的大门,航天员不仅自己能从这里方便地进出,还能携带大个头的设备出舱,大大提升了舱外工作能力。由于空间足够大且性能优越,航天员作出舱准备和舱外返回时更加从容、舒展,未来这里将成为整个空间站系统的主要出舱通道。
出舱气闸外面那个方形的外壳,是舱外暴露实验平台,上面配置了22个标准载荷接口,其中一部分还配备了流体回路温度控制。张峤透露,未来十年,在空间站搭载的科学实验载荷可以通过机械臂精准投送到对应的标准载荷接口位置,“即插即用,不再需要航天员出舱进行人工操作了”。
更细:机械小臂实现舱外精细操作
问天实验舱是空间站系统中舱外活动部件最多的舱体,大量的舱外设施设备在更好地保障航天员出舱活动的同时,也为更精细的舱外操作提供了支持。
问天实验舱气闸舱外携带有一套7自由度、5米长的机械小臂,小巧且精度高,方便抓取中小型设备进行精细操作。此外,机械小臂还可与核心舱大臂形成15米长的组合臂,开展更多的舱外操作。“届时,组合臂能够在空间站的天和、问天、梦天三舱组合体之间爬行,‘机甲战士’控制的舱外范围更大了。”张峤说。
在问天实验舱的舱外,设置有2台云台灯和4台高清摄像机,能够一边打光追光,一边拍摄录制。通过它们,航天员出舱活动时,地面测控人员就能更清楚地看见并时刻关注,从而为他们提供更及时的安全保障——当然,它们也能在太空中拍摄许多“壁纸大片”和“唯美视频”,将美轮美奂的地球和外太空美景呈现给身在地球的我们。
(光明日报全媒体记者张蕾 通讯员高瑜、张国航、时小丹)
来源:光明日报全媒体记者张蕾 通讯员高瑜、张国航、时小丹
责编:王远方
编辑:吴亚琦
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7月24日,长征五号B遥三运载火箭在海南文昌发射场成功将问天实验舱送入太空,,这是中国空间站建设的又一个里程碑。
据悉,“问天”实验舱重达23吨,是我国空间站中最大的单体舱段,此次发射也是长征5B火箭服役以来发射的最大吨位航天器。
问天实验舱配置了与核心舱一样的航天员生活设施,这里包括3个睡眠区、1个卫生区和厨房等设施,可以保障航天员生活。它还可以与核心舱一起来支持两艘载人飞船轮换期间6名航天员的生活。
除了生活之外,问天实验舱还担负着太空试验的使命,它也是首个科学实验舱,主要面向空间生命科学研究,能够开展多种类植物、动物、微生物等在空间条件下的响应机理研究,以及密闭生态系统的实验研究。
为了存放这些生物样品,问天舱中有四个科学柜,其中一个就是“太空冰箱”——中国电子科技集团公司第十六研究所(以下简称中国电科16所)联合航天五院总体设计部联合研制的 “科学手套箱与低温存储柜”的核心装置“低温存储装置”。
这个太空冰箱创造了三个中国之最,是我国首台三温区、首台最低温度达-80℃、首次采用斯特林制冷机的“航天冰箱”,它可提供-80℃、-20℃、+4℃三种典型存储温度。
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2022年7月24日,问天实验舱由长征五号B遥三运载火箭搭载,在中国文昌航天发射场成功发射,中国空间站“天宫”向着完全体又迈进一步。
作为国家航天器产业计量测试中心、中国航天科技集团有限公司静电防护技术中心、航天科技集团五院专业计量检测机构,航天科技集团五院514所多年来致力于服务保障国家重大宇航型号工程,推进计量深度融入型号全生命周期。在此次任务中,514所再次高质量圆满完成宇航型号发射保障工作。
一、静电防护,高质量保障“问天”
静电放电是航天器在轨安全运行不能忽视的因素。若没有相应防护措施,可能会造成航天器电子元器件被静电击穿、材料性能下降,甚至影响整个任务成败。针对这一影响问天实验舱空间在轨运行健壮性、安全性的重要问题,514所基于前期多项科研项目的技术成果积累,形成了空间环境静电放电威胁侦测定位技术能力及模拟测试验证装置,为应用于此次问天实验舱任务的多型宇航电子器件进行了验证性测试,有力提升了相关器件产品的空间环境可靠性水平,保障了问天实验舱在轨稳定、可靠运行。
问天实验舱搭载了多型用于空间环境条件下开展科学研究试验的科学实验柜及相关科学仪器装置。514所还承担了问天实验舱部分科学实验柜、实验装置的电磁兼容测试任务,解决了多项可能引发科学实验柜、实验装置功能故障的电磁安全问题,为后续问天实验舱在轨开展相关重要科学试验奠定了重要技术保障基础。
为了确保相关搭载载荷设计、研制、试验、交付过程,514所支撑相关单位建设静电防护管理体系,并提供了生产线静电防护与微污染控制能力提升、产品研制环境静电防护问题测试诊断与整改等多项综合性技术服务。
问天实验舱研制、发射任务,进一步拓展、丰富了514所依靠技术创新工作、专业技术成果服务重大宇航型号任务的深度与内涵,为后续孵化高端技术服务能力、大力拓展宇航战略市场积累了宝贵经验。
二、设备研制,高标准服务“问天”
在本次型号任务中,514所承担了综合测试数管对接模拟源测试设备以及综合测试地面供配电专用测试电缆两项研制工作,全力保障了型号测试任务的顺利开展。
综合测试数管对接模拟源测试设备是模拟空间站天和核心舱、神舟系列载人飞船和天舟系列货运飞船在对接总线上的设备功能,配合问天实验舱完成发射场接口检查和信息系统融合功能检查的综合测试设备,为问天实验舱成功对接空间站提供了重要测试保障。
在完成设备研制工作后,514所项目团队赶赴航天科技集团五院天津基地进行两舱联试。时间紧,任务重,项目团队经过连续两周的调试测试,数管对接模拟源测试设备最终在两舱组合体对接测试中,成功模拟空间站核心舱,并一次性通过试验。
供配电系统是航天器的重要分系统之一,在航天器各阶段测试和在轨运行期间,为各设备提供所需要的电源,是其他分系统正常运行的基础保障,其供电性能的好坏直接影响航天任务的执行和航天器的运行寿命,因此对供配电系统进行测试具有重要意义,综合测试地面供配电专用测试电缆研制也显得至关重要。
514所项目团队按照科研型号生产项目标准对该项目进行管理,根据中国文昌航天发射场近海湿热的具体环境,完成了125根电缆的三防工艺设计、防火工艺设计等,确保了产品指标可靠、质量合格,有效保障了型号测试任务的顺利进行。
在任务的整个研制和保障过程中,514所项目团队大力践行“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神,展现了航天人团结创新、努力拼搏的奋斗者姿态。
三、精准计量,高效率护航“问天”
问天实验舱是中国空间站“天宫”的重要组成部分,是航天员在轨期间的重要工作场所,在型号发射前,需要对整个航天器重要系统进行计量校准,确保航天器各系统状态稳定。
太阳阵列模拟器是问天实验舱供配电测试系统中的地面支持设备,航天器的太阳能电池阵列需要承受大幅度的温度变化、日照变化、机械变化和老化的影响,这些在很大程度上对其短期及长期的性能都有影响,因此使用太阳阵列模拟器测试航天器的电源使用环境,在地面测试试验阶段,主要功能是模拟太阳电池输出特性,为航天器供电,保障航天器发射前试验环节各种用电设备工作稳定。
514所在接到问天实验舱天津基地大批量太阳阵列模拟器现场计量需求后,立即组建计量现场保障小组与问天实验舱天津基地现场人员进行紧急电话对接,沟通现场需要检测设备的分布与使用情况,迅速确定校准方案。为保证实验舱试验进度,514所计量小组连夜整理标准设备奔赴天津基地。为给型号测试节点争取更多的时间余量,514所外检小组加班加点、多套并行,提前两天完成了该批次太阳阵列模拟器的现场计量任务,为确保后续型号任务测试节点提供了有力保障。
创新引领发展,实干铸就品质。从天和核心舱、天舟系列货运飞船、神舟系列载人飞船再到问天实验舱,514积极为“探索浩瀚宇宙、发展航天事业、建设航天强国”助力,坚持以国为重、以人为本、以质取胜、以新图强的核心价值观,广泛深入地参与到空间站建造任务当中。后续,514所将继续以精准的计量测试技术服务于我国航天事业的发展,并凭借高质量产品、高效率工作和高效益成果为我国航天科技实现高水平自立自强再立新功!
作者/514所 宋晨 王若珏 郭家宝 郑文超
编辑/高辰
审核/杨成
监制/黄希
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