据中国载人航天工程办公室消息,北京时间11月3日9时32分,空间站梦天实验舱顺利完成转位。
转位期间,梦天实验舱先完成相关状态设置,再与空间站组合体分离,之后采用平面转位方式经约一小时完成转位,与天和核心舱节点舱侧向端口再次对接。今天下午,神舟十四号航天员乘组将进入梦天实验舱。
梦天实验舱转位完成标志着中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成,向着建成空间站的目标迈出了关键一步。未来,中国空间站还可能进行扩展舱段的组装,进而形成“十”字、“干”字等扩展构型。按计划,后续将开展空间站组合体基本功能测试和评估。
据介绍,空间站在轨运行时,都是平行于地球飞行。但在梦天舱转位过程中,需要将空间站组合体调整到近乎垂直于地球的姿态,相当于把它竖起来。为什么要以这种姿态来进行转位呢?
为何是“T”字构型?
问天实验舱、梦天实验舱这两个尺寸、质量特性大体一致的舱段,经过地面技术人员的精确控制,通过精准转位对向布置在天和核心舱两侧,形成“T”字的一横,天和核心舱则是那一竖。
这样一来,天和核心舱仍保持着前向、后向、径向三向对接的能力。后向对接口可对接货运飞船,使组合体可以直接利用货运飞船的发动机进行轨道机动;前向、径向两个对接口不仅可以接纳两艘载人飞船实现轮换,而且在保持正常三轴稳定对地姿态时,两对接口都在轨道平面内,即可让载人飞船在轨道面内沿飞行方向和沿轨道半径方向直接对接,使航天员的天地往返更加安全快捷。
问天实验舱、梦天实验舱配置的两对大型太阳翼,成为T字一横远端的两个“大风车”,不管空间站以何种姿势飞行,都能实现高效发电。此外,两实验舱的气闸舱都分别位于T字一横的端头,在正常工作泄压或异常隔离时,均不影响其他密封舱段构成连贯空间,保证了空间站在轨稳定运行。
“T”字构型有何优势?
“为了使航天器易于运动控制,构型要保证主结构和质量分布尽量对称、紧凑,以获得好的质量特性。”航天科技集团五院空间站系统总指挥王翔表示,转位后的“T”字构型结构对称,从姿态控制、组合体管理等角度来看,都是比较稳定的构型,易于组合体的飞行。且由于其受到的地心引力、大气扰动等影响较为均衡,空间站姿态控制消耗的推进剂和其他资源较少。
如果采用非对称构型,组合体的力矩、质心与所受到的干扰相对于姿态控制、轨道来说都不是对称的,其飞行效率更低,控制模式更加复杂,一旦构型发生偏转,就需要付出额外的代价和资源将其控回。
也正是因此,航天科技集团五院在前期设计时,就将组合体作为完整系统考虑,确保问天实验舱和梦天实验舱的尺寸、质量特性大体一致,从而获得整体构型下较好的动力学特性。
长征五号B遥四火箭成功发射梦天实验舱(图源:新华社)
三步走的宏伟规划
梦天实验舱的发射,是延续长达30年的中国载人航天工程三步走计划的收官之作。年,中国启动载人航天计划时,就制定了这个三步走的宏伟规划。
第一步,突破载人航天,初步掌握载人航天技术。完成这些任务,我们用了15年时间。
第二步,发射小型空间实验室,实现短期驻留飞行能力。年,天宫二号空间实验室、天舟一号货运飞船和神舟11号载人飞船相继发射,中国航天员单次留空时间纪录增长到30天。在这个阶段,我们掌握了单舱段小型空间站的建造发射和运行、交会对接、太空货船等技术。
第三步,发射大型模块化空间站,实现长期驻留飞行能力。中国只花了一年半的时间,就完成了和平号级别的多舱段(模块化)大型空间站的建造和组装,创下了世界空间站史上的建造速度新纪录。
中国空间站还有哪些值得期待?
30年前的梦想,今天终于成真!然而,这不是故事的结束,而是新篇章的开始。中国空间站的设计寿命是10-15年。但按照和平号空间站和国际空间站的经验,我们空间站的最终寿命也一定会大大超期。后续它有哪些值得期待?
一、期待中国空间站成为太空探索和科研创新的前哨基地。
梦天实验舱地面照片(图源:中国载人航天工程办公室)
空间站可以成为各种新概念、新技术、新材料的孵化器和验证平台。中国空间站本身就已经采用了很多首创的新技术,很快它们就会得到验证。这些成果应用到其他航天器中,能加速整个行业的技术进步。期待未来能有大量创新技术上空间站进行试验和验证。
空间站是地球之外人类目前仅有的基地,也是未来太空城市的雏形。从长期看,它将成为支持人类在近地轨道、地月空间乃至太阳系内活动的重要基础设施。中国即将发射的共轨巡天舱(太空望远镜)就是利用空间站来支持其运行的首次尝试。我们期望中国空间站成为国际上独一无二的“航天母舰”。我们也期望它能成为试验新型天地运输系统的目的地、探索月球和火星的试验场和出发地。
二、期待中国空间站成为提升中国形象、激励青少年、提高全民科学素质的“营销达人”。
中国空间站已经是中国最具价值的品牌之一。期待有一天,全世界的青少年谈起太空,就会打开中国空间站直播,而不是马斯克的星舰直播。全世界的平面设计师,想用太空和空间站的照片,就会去CNSA