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未来空间站上会做哪些空间实验? 航天人详解

图说:天舟一号顺利升空  来源:新华网

  【新民晚报·新民网】昨天19时07分,我国首艘货运飞船--天舟一号顺利完成了对天官二号的推进剂在轨补加技术试验。今天上午在国新办新闻发布会上,中国载人航天工程办公室主任王兆耀、中国航天科技集团公司副总经理杨保华,中国载人航天工程空间应用系统总设计师赵光恒、北京航天飞行控制中心副主任孙军等中国航天人详细介绍了有关天舟一号等中国载人航天工程公众还想知道的不少事。

  天舟一号运输能力怎样?

  美国和俄罗斯几乎是前后脚都发射了两艘飞船,天舟一号是中国第一艘货运飞船,与国外货运飞船相比能力如何大家很关心。杨保华介绍,天舟一号能力非常强。一是运货能力强,现役的俄罗斯货运飞船进步号上行能力2.3吨货运量,美国的天鹅座2.7吨,猎户座3.5吨左右,天舟一号上行能力达到6.5吨。二是载货比高,已退役的欧空局ATV自动转移飞行器上行能力非常强,达到7.7吨,但载货比才刚超过0.3,天舟一号达到0.48。

  天舟一号除了能力强外,与国外同类货运飞船相比还有不少特点。一是型谱化发展,可以满足多种用途。我国载人航天起步较晚,但起点非常高。货运飞船设计之初就构想了一系列的型谱化的设计。天舟一号设计是全封闭的货运舱,主要上行给航天员消耗品,包括吃的、用的等等,还有送一些以后空间站密封舱内的仪器设备和实验载荷。还有半密封半敞开的设计,货运舱主要运送一些大的构件,比如空间站以后的太阳翼,我们国家设计的载人空间站,设计寿命加上在轨的延寿可能要突破20年,这20年在轨运行期间一些设计可能因为这样那样的原因产生故障。比如说大型的构件--太阳翼,就非常大,密封舱装得下但拿不出来,只有通过半敞开的货运飞船,把太阳翼整个大的组件运送上去,借助空间站机械臂和航天员出舱活动等等完成太阳翼在轨的更换和其他大构件维修维护工作。还有全敞开的设计,主要运送一些更大的设备,不光是空间站维护维修,可能借助空间站需要发送的一些大的卫星等等其他的低轨飞行器。

  二是经济实用,一次飞行,多方受益。除了太空运货、太空加注外,天舟一号还为空间站提供一些仓储空间,还有进行一些实验载荷平台,这次货运飞船除了推进剂补加以外,还装载了几十台实验载荷,以满足我们进行长时期实验任务的需要。

  突破太空加油有哪些意义?

  杨保华表示,实现在轨补加标志着一系列关键技术取得了突破。航天员出舱、交会对接,神舟八号到神舟十号空间无人、有人自动交会对接和手控交会对接等,都是为空间站建造和运营做准备的。这次空间实验室的燃料补给也是中国空间站建造前的一个关键技术,这项技术突破后,为我们空间站组建和长期运行扫清了最后一个障碍,也为我们空间站的长期运行打下了非常坚实的基础。另外,它的技术拓展到低轨卫星和空间飞行器的在轨加注服务平台,可以为我们低轨飞行器进行维护加注,甚至可以为今后更长远的深空探测作为一个加油站、作为一个中转站,意义非常重大。

  中国的货运飞船能否给国际空间站进行补加,送一些物资?杨保华表示,短期内有一定难度,因为在国际空间站建设之初,美国、欧盟等国家拒绝中国加入国际空间站的建设,所以我们的技术标准和一些硬件的接口不完全一样,要实现统一,短期内技术上还是存在一定的难度。但是,载人航天包括整个航天事业都是全人类和平利用太空的共同事业,中国载人航天还是愿意为国际空间站做一些工作,但是可能要给一定的时间。

  空间应用系统具体开展哪些实验?

  赵光恒介绍,空间应用系统在天舟一号货运飞船上安排了四大项目:微重力对细胞增殖和分化影响研究,两相系统实验平台关键技术研究、非牛顿引力实验检验关键技术验证以及主动隔振关键技术验证这些科学实验和技术试验。中国科学院、国内相关科研院所以及内地和香港的高校等12个科研团队参加了这次研制实验。

  微重力对细胞增殖分化影响研究在微重力环境下对干细胞增殖分化以及细胞结构功能的影响,在国际前沿重点方向上开展八项研究。期望对胚胎干细胞、肝干细胞、多能干细胞、骨细胞、成骨细胞等等这些细胞微重力下增殖和分化的规律有一个深度的认识。这些研究成果将来可以应用于地面和太空的干细胞组织工程,再生医学、人类的生殖以及骨质流失的预防和干预等等方面。载荷入轨以后,即开始为期三十天的实验,目前实验进展顺利。

  两相系统实验平台关键技术研究主要解决空间高效传热的工程难题,探索空间相变传热的强制机制,验证两相系统关键技术,同时还开展微重力环境下蒸发和冷凝组合实验的研究,为进一步认识重力对相变传热传质的影响规律,为后续开展实验和工程应用奠定技术基础。

  非牛顿引力实验检验关键技术验证主要在轨测试高精度静电悬浮加速度计的工作性能,加速度计性能指标已经达到国际先进水平,将对我国后续开展空间基础物理研究、弱作用力测量、重力梯度测量提供重要的技术支撑。

  主动隔振关键技术验证。主要进行磁悬浮主动隔振关键技术在轨验证,能够将飞行器平台提供的微重力水平提高1到2个量级,来满足这次任务和未来高微重力实验的需求。

  空间实验室飞行任务取得哪些重要成果?

  王兆耀介绍,第一个重要成果是建成了空间站的货物运输系统。如果不把货物运输系统解决了,将来建成空间站,航天员就没吃没喝了,这很重要,现在已经基本具有将来建造空间站使用的条件了。

  第二个重要成果是实现了航天员中期驻留的目标。神舟十一号飞船,航天员景海鹏和陈冬在太空中飞行了33天,这33天是我们国家载人航天飞行时间最长的一次。通过这次飞行我们对航天员在轨生活、工作、健康状态以及整个系统的维护支持保障等一系列技术都得到了验证,也为后续进行更长时间的飞行奠定了基础。

  第三个重要成果是考核了空间站建造中许多关键的技术。比如空间实验室四次任务,交会对接就是在将来空间站轨道高度上进行的,以前都是在飞船运行轨道高度,比这个低大概几十公里,现在是393,接近400公里轨道进行交会对接、货物补给、推进剂补加和在轨维修,这些关键技术都是建造空间站必须掌握的关键技术。

  第四个重要成果是开展了大量的空间科学实验和技术试验,初步统计共安排了60余项空间科学实验、科学研究和一些技术试验,并且取得了一批丰硕的成果,有些成果都是极具显示度或者国际前沿的。

  第五个重要成果是通过这四次任务,提升了整个工程全线执行高密度发射任务的能力,过去是一年一次,最多一年两次载人航天任务,现在不到一年时间执行了四次。将来到空间站长期运行以后,一年基本上都要至少执行三次或者四次,甚至更多的任务,这个阶段飞行任务检验,我们组织指挥与运行机制、保障力量都得到了检验和提高。

  截至目前,空间站建造和运营的关键技术均已突破,相关配套建设的系统都已经建成了,可以说具备了整个执行建造空间站任务的能力。现在我们等什么?就是等空间站几个舱段主体,核心舱、实验舱,等着研发出来后,就可以开始执行空间站在轨组装建造,也可以说现在是万事俱备,只欠东风。

  航天员正在为驻留空间站做准备

  空间实验室阶段任务成功,标志着我国正式迈入了空间站时代。马上就进入空间站时代,航天员是载人航天的核心,他们正在紧张的备战,准备迈入空间站时代。空间站时代对航天员的要求更高,首先是时间长,现在最长的中期算是一个月将来是三个月、六个月甚至更长,要解决他们在上面生活、工作、健康这一系列的研究,还有他们的训练、实验都要跟上,因此他们现在正在紧张的备战进入空间站时代。

  “技术技能”要发生很大的变化。过去航天员上天做的实验大部分都是在舱内,舱外活动也是出舱时舱外服的验证。将来空间站建造阶段,航天员可能大量的工作要在外空间进行,这是一个非常大的挑战。因为外空间的试验工作,在地面就很难创造这种条件,即使是真空的,又要失重,在地面几乎是很难创造的,要创造这个条件,代价太大,怎么办?就要模拟,模拟的话就要有差距,这些差距将来上天以后会怎么样,一是训练,二是要进行认真研究。

  另外对航天员保持一定的队伍规模。现在航天员招收了两批,到了一定的年龄可能还要退出现役,现在还要不断地选拔、培养新的航天员,使他们具备这种能力,为空间站建造、运营服务。

  未来空间站上会做哪些空间实验?

  赵光恒透露,在空间站开展大规模的空间科学研究和应用,包括生命科学与生物技术、微重力流体物理和燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、空间天文和天体物理学、空间环境和空间物理、空间地球科学和应用、空间应用新技术试验8个研究方向,30多个研究主题。目前正在加紧研制多学科实验平台和公共支持实验平台,期望在空间科学前沿探索方向上能够进入到世界的先进行列,取得一批具有国际影响的科学成果,使我国空间科学取得跨越发展。

  在空间应用领域要创新发展、突破和掌握一大批战略性的空间新技术和核心关键技术,引领我国未来空间应用技术的发展,也面向国家迫切需求的重大应用问题,提供先进的解决方案,取得重大的应用效率。(新民晚报驻京记者鲁明 通讯员潘子璇)

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