歡迎回家,天宮二號;不說再見,只待未來
2019-07-19 10:22:12 來源: “中國科普博覽”微信公號
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  據(jù)中國載人航天工程辦公室消息,天宮二號空間實驗室已完成全部拓展試驗,計劃于本周五,即7月19日,將擇機受控離軌并再入大氣層,預計將有少量未燃燒盡的殘骸落入南太平洋預定區(qū)域。

  臨別之際,就讓我們共同回憶天宮二號的飛天之旅,見證它最后的“絢爛”吧!

  Part.1

  “二丫”和“大丫”

  天宮二號,被網(wǎng)友們愛稱為“二丫”,是中國第一個真正意義上的空間實驗室。這么說似乎對“大丫”有失公允,我們不禁有此一問,天宮一號“大丫”是什么呢?

  天宮一號目標飛行器在軌飛行示意圖(來源:《揭秘“太空”》)

  要搞清楚這一點,我們首先要弄明白空間實驗室是什么??臻g實驗室,顧名思義是為發(fā)展空間站,從載人飛船過渡到載人航天基礎設施的實驗性航天器。也就是說,在完成了短期飛行要進行中長期飛行前,許多新技術新設備需要進行各項實驗和試驗,而空間實驗室就是為此而誕生的。

  “大丫”到底能不能算是空間實驗室呢?熟悉航天器的小伙伴們大概聽過,天宮一號“大丫”被稱為目標飛行器。也就是為空間交會對接試驗提供被動目標的飛行器。神舟系列飛船作為“追蹤飛行器”,入軌后會主動接近目標飛行器——“大丫”,隨后,完成空間交會對接試驗。

  天宮一號對接神舟八號示意圖(來源:《揭秘“太空”》)

  天宮一號“大丫”與神舟八號、神舟九號、神舟十號都進行了短暫的交會對接和聯(lián)合飛行,但這些任務的主要目的都是為了鞏固和掌握空間交會對接技術,而非進行空間實驗。因此,盡管天宮一號被稱為中國首個空間實驗室,但由于它“主攻”空間交會對接,所以被稱為“目標飛行器”的時候更多。

  天宮一號主體(來源:《揭秘“太空”》)

  “二丫”又怎么樣呢?天宮二號空間實驗室于2016年9月15日,由長征二號F運載火箭從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。這一天恰逢中秋佳節(jié),中秋離家的“二丫”是在天宮一號備份目標飛行器的基礎上改進研制而成,全長10.4米,最大直徑3.35米,太陽翼翼展約18.4米,重8.6噸,設計在軌壽命2年。

  天宮二號空間實驗室(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

  “二丫”在太空有三大使命,即航天員中期駐留、推進劑在軌補加和在軌維修技術試驗。在太空中,“二丫”開展了14項科學實驗任務,這在中國載人航天歷次任務中是應用項目最多的一次。因而,天宮二號被稱為空間實驗室實至名歸。

  Part.2

  “二丫”與“十一郎”

  2016年10月17日,“二丫”飛天后一個月,“十一郎”——神舟十一號載人飛船就“追”上了太空。與“十一郎”同上太空的還有航天員景海鵬和陳冬,這已經(jīng)是航天員景海鵬第三次執(zhí)行航天任務了。

  2016年10月19日,“二丫”與“十一郎”牽手成功,實現(xiàn)空間交會對接。隨后,景海鵬和陳冬入駐天宮二號空間實驗室,開始了為期30天的太空駐留生活。為了能夠讓航天員住得舒適安心,“二丫”沒少費功夫。

  航天員進入天宮二號實驗室(來源:央視新聞視頻截圖)

  我們先來看看天宮二號空間實驗室的構造。天宮二號采用兩艙構型,分為資源艙和實驗艙。資源艙是非封閉結構,為太空飛行提供能源和動力;實驗艙是密封艙,主要為航天員在太空生活提供潔凈、溫度和濕度適宜的載人環(huán)境和活動空間。

  右側(cè)垂直擺放的是“資源艙”,左面橫向擺放的是“實驗艙”

  為了讓航天員住得更方便舒適,在實驗艙和神舟十一號飛船有限的組合體空間內(nèi),內(nèi)部裝飾、艙內(nèi)活動空間規(guī)劃、視覺環(huán)境與照明都十分講究,廢棄物處理、物品管理、無線視頻通話等也便捷實用。讓我們看看其中幾處頗為貼心的小細節(jié):

  可展開的多功能小平臺:這是這種小平臺首次使用在航天任務中。航天員可以用它寫字、吃飯以及做實驗,是不是很實用呢?!

  藍牙耳機和藍牙音響:盡管是為通信和應急配備的,但并不妨礙航天員用它們進行娛樂,聽聽歌之類的。

  貼心內(nèi)裝:在感官上用顏色為航天員區(qū)分地板和天花板,而墻壁則使用柔和的米白色。同時,采納在柔軟內(nèi)壁的“大丫”中活動過的航天員們的意見,用硬材質(zhì)地板取代了地毯,使航天員在“二丫”中活動時更加省力。

  人性化照明:此次艙內(nèi)燈光光色都采用了米黃色,亮度可手動調(diào)節(jié),提高了采光的舒適度,同時為每個航天員都安裝了床頭燈,溫馨又溫暖。

  天宮二號空間實驗室內(nèi)部構造(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

  牽手飛行期間,“二丫”中的航天員們還首次實現(xiàn)了中國人機協(xié)同在軌維修任務。景海鵬和陳冬通過交互軟件和數(shù)據(jù)手套,實現(xiàn)空間精細操作機械臂,建立了人機協(xié)同在軌維修系統(tǒng),這也為未來空間站的仿人型機器人研制積累了技術基礎。

  航天員進行人機協(xié)同在軌操作機械臂維修技術實驗

  在“二丫”與“十一郎”牽手的30天中,完成了針對中長期飛行的乘員生活、健康和工作保障等相關技術的考核,開展了航天醫(yī)學、空間科學等實驗,驗證了在軌維修和空間站軌道交會對接等技術。2016年11月18日,神舟十一號飛船圓滿完成任務,帶著航天員景海鵬、陳冬安全回家。至此,“二丫”又完成了一項重大使命。

  神舟十一號與天宮二號微博賬號互動(來源:神舟十一號微博)

  Part.3

  “二丫”的“快遞小哥”

  2017年4月20日,“二丫”的另一小伙伴“快遞小哥”天舟一號貨運飛船由長征七號運載火箭從海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。這位“快遞小哥”是中國的第一艘貨運飛船,全長10.6米,最大直徑3.35米,總重量有13噸,是中國目前最大、最重的航天器。

  天宮二號和天舟一號(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

  發(fā)射后兩天,天宮二號與天舟一號進行首次交會對接并組成組合體飛行。4月23日至27日,利用天宮二號與天舟一號燃料儲箱的壓力差,推進劑自動地從天舟一號被輸送到天宮二號中,成功地進行了首次推進劑的補加實驗。這不僅使天宮二號的使用壽命大大延長,而且中國也因此成為世界上第二個在太空實現(xiàn)了在軌推進劑補加的國家。

  天宮二號(左)和天舟一號(右)進行推進劑補加試驗(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

  在天宮二號與天舟一號完成了第二次推進劑在軌補加試驗后,組合體分離,“快遞小哥”開始了繞飛試驗,從“二丫”的后向5千米繞飛到前向5千米,“動作”就像翩然的舞步,不僅“快遞小哥”漂亮地完成了偏航180°的轉(zhuǎn)倒飛,“二丫”也完成了180°轉(zhuǎn)正飛,兩個航天器保持著面對面互轉(zhuǎn)了半圈。

  天宮二號與天舟一號繞飛交會對接示意圖(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

  Part.4

  空間繞飛交會對接意義何在?

  中國進行過那么多次空間交會對接,為什么還要單獨進行這樣一次空間繞飛交會對接呢?

  這是因為,中國未來的空間站將由許多艙段對接組成。其中,核心艙中的節(jié)點艙負責將其他艙段塊連接到一起。而節(jié)點艙有五個對接口,分別朝向五個方向。因此,其他艙段上各個艙段就需要繞飛節(jié)點艙到各個方向,然后進行交會對接。天宮二號與天舟一號的第二次繞飛交會對接就是為此進行的試驗,鞏固了航天器多方位空間交會技術。

  中國空間站動畫演示(來源:中國航天科技集團微信公眾號)

  第二次“分手”后,“二丫”和“快遞小哥”獨立飛行。

  直到9月12日,天宮二號與天舟一號順利進行了自主快速交會對接試驗,整個過程只用了6.5小時。進行自主快速交會對接試驗,不僅能夠縮短未來航天員在狹小的載人飛船中的滯留時間,節(jié)省體力和精力,還能夠更快地將科研用品,尤其是一些生物制劑等不能經(jīng)歷長期運輸?shù)呢浳锼瓦_空間站,而且在突發(fā)緊急情況時,快速交會對接能夠?qū)崿F(xiàn)快速搶修與緊急救援等工作。也就是說,Get到這項技能,太空飛行的安全舒適就更有保障了!

  天舟任務結束后,“二丫”開始了獨自漫步太空,繼續(xù)開展拓展試驗的生活。“二丫”天宮二號空間實驗室的設計壽命是2年,截至目前,它已在軌運行超過1000天,平臺及載荷功能正常、狀態(tài)良好,受控再入大氣層的各項準備工作正在穩(wěn)步推進。本周五,圓滿完成預期任務和全部拓展試驗的天宮二號將擇機離軌,回歸地球。

  隨著天宮一號、天舟一號以及即將隕落的天宮二號的消逝,中國空間站將接下中國載人航天未來發(fā)展的下一棒。所以,我們不說再見,只待未來。

  歡迎回家,天宮二號。

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【糾錯】 責任編輯: 黃浩
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